رسومات الحاسوب في الوقت الحقيقي

تعمل الرسومات الآنية على تحسين جودة الصورة مع مراعاة قيود الوقت والأجهزة. وقد ساهمت وحدات معالجة الرسومات (GPUs) وغيرها من التطورات في زيادة جودة الصورة التي يمكن أن تنتجها الرسومات الآنية. تستطيع وحدات معالجة الرسومات معالجة ملايين المثلثات في كل إطار، كما أن الأجهزة الحديثة من فئة DirectX / OpenGL قادرة على توليد تأثيرات معقدة، مثل أحجام الظلال ، وضبابية الحركة ، وتوليد المثلثات ، في الوقت الفعلي. ويتجلى تقدم الرسومات الآنية في التحسينات المستمرة بين رسومات اللعب الفعلية والمشاهد السينمائية المُجهزة مسبقًا الموجودة عادةً في ألعاب الفيديو. ^{[ 1 ]} تُعرض المشاهد السينمائية عادةً في الوقت الفعلي، وقد تكون تفاعلية . ^{[ 2 ]} على الرغم من أن الفجوة في الجودة بين الرسومات الآنية والرسومات التقليدية غير المتصلة بالإنترنت آخذة في التضاؤل، إلا أن العرض غير المتصل بالإنترنت لا يزال أكثر دقة.

تُستخدم الرسومات الآنية عادةً عندما يكون التفاعل (مثل ردود فعل اللاعب) أمرًا بالغ الأهمية. عند استخدام الرسومات الآنية في الأفلام، يتمتع المخرج بالتحكم الكامل في ما يجب رسمه في كل إطار، وهو ما قد يتطلب أحيانًا عملية اتخاذ قرارات مطولة. وعادةً ما تشارك فرق من الأشخاص في اتخاذ هذه القرارات.

في رسومات الحاسوب الآنية، يتحكم المستخدم عادةً بجهاز إدخال للتأثير على ما يُرسم على الشاشة. على سبيل المثال، عندما يرغب المستخدم في تحريك شخصية على الشاشة، يُحدّث النظام موضع الشخصية قبل رسم الإطار التالي. عادةً ما يكون زمن استجابة الشاشة أبطأ بكثير من زمن استجابة جهاز الإدخال، وهذا مُبرر بالفرق الشاسع بين زمن استجابة حركة الإنسان (السريع) وسرعة منظور النظام البصري البشري (البطيئة) . لهذا الفرق آثار أخرى أيضًا: نظرًا لأن أجهزة الإدخال يجب أن تكون سريعة جدًا لمواكبة استجابة حركة الإنسان، فإن تطوير أجهزة الإدخال (مثل جهاز التحكم عن بُعد الحالي لجهاز Wii) يستغرق عادةً وقتًا أطول بكثير من تطوير أجهزة العرض.

يُعدّ دمج الفيزياء والرسوم المتحركة عاملاً مهماً آخر يتحكم في رسومات الحاسوب الآنية . فهذه التقنيات تُحدد إلى حد كبير ما يُرسم على الشاشة، وخاصةً أماكن رسم العناصر في المشهد. كما تُساعد هذه التقنيات على محاكاة سلوك العالم الحقيقي بواقعية ( البعد الزمني ، وليس الأبعاد المكانية )، مما يُعزز من واقعية رسومات الحاسوب.

يمكن أن تساهم المعاينة الفورية باستخدام برامج الرسومات ، وخاصة عند ضبط تأثيرات الإضاءة ، في زيادة سرعة العمل. ^{[ 3 ]} يمكن إجراء بعض تعديلات المعلمات في برامج توليد الأشكال الكسورية أثناء معاينة التغييرات التي تطرأ على الصورة في الوقت الفعلي.

يمكن تقسيم بنية خط أنابيب العرض في الوقت الحقيقي إلى مراحل مفاهيمية: التطبيق، والهندسة، والتحويل إلى صورة نقطية .

تتولى مرحلة التطبيق مسؤولية إنشاء "المشاهد"، أو الإعدادات ثلاثية الأبعاد التي تُعرض على شاشة ثنائية الأبعاد. تُنفذ هذه المرحلة في برمجيات يُحسّنها المطورون لتحقيق أفضل أداء. وقد تُجري هذه المرحلة عمليات معالجة مثل اكتشاف التصادم ، وتقنيات تسريع الأداء، والرسوم المتحركة، وردود الفعل اللمسية، بالإضافة إلى معالجة مدخلات المستخدم.

يُعدّ اكتشاف التصادم مثالاً على العمليات التي تُنفّذ في مرحلة التطبيق. يستخدم اكتشاف التصادم خوارزمياتٍ لاكتشاف التصادمات بين الأجسام (الافتراضية) والاستجابة لها. على سبيل المثال، قد يحسب التطبيق مواقع جديدة للأجسام المتصادمة ويُقدّم ردود فعل عبر جهاز استشعار قوة، مثل وحدة تحكم ألعاب تهتز.

تُهيئ مرحلة التطبيق أيضًا بيانات الرسومات للمرحلة التالية. ويشمل ذلك تحريك النسيج، وتحريك النماذج ثلاثية الأبعاد، والتحريك باستخدام التحويلات ، وتغيير شكل الهندسة. وأخيرًا، تُنتج هذه المرحلة عناصر أولية (نقاط وخطوط ومثلثات) بناءً على معلومات المشهد، وتُدخل هذه العناصر الأولية إلى مرحلة الهندسة في مسار المعالجة.

تُعالج مرحلة الهندسة المضلعات والرؤوس لحساب ما يجب رسمه، وكيفية رسمه، ومكان رسمه. عادةً ما تُنفذ هذه العمليات بواسطة أجهزة متخصصة أو وحدات معالجة رسومية (GPUs). ^{[ 5 ]} ونظرًا لاختلافات أجهزة الرسوميات، قد تُنفذ "مرحلة الهندسة" في الواقع على شكل عدة مراحل متتالية.