Rasterización

imagen gráfica del mapa

En gráficos por computadora, rasterización (inglés británico) o rasterización (inglés americano) es la tarea de tomar una imagen descrita en un formato de gráficos vectoriales (formas) y convertirla en una imagen de trama (una serie de píxeles, puntos o líneas que, cuando se muestran juntos, crean la imagen que se representó a través de formas). A continuación, la imagen rasterizada puede visualizarse en una pantalla de ordenador, una pantalla de vídeo o una impresora, o almacenarse en un formato de archivo de mapa de bits. La rasterización puede referirse a la técnica de dibujar modelos 3D, o la conversión de primitivas de renderizado 2D como polígonos, segmentos de línea en un formato rasterizado.

Etimología

El término "rasterización" proviene del alemán Raster 'grid, pattern, schema', y del latín rāstrum 'scraper, rake'.

Imágenes 2D

Primitivos de línea

El algoritmo de línea de Bresenham es un ejemplo de algoritmo utilizado para representar una línea.

Primitivos de círculo

Algoritmos como el algoritmo de círculo de punto medio se utilizan para representar círculos en un lienzo pixelado.

Imágenes 3D

La rasterización es una de las técnicas típicas de renderizado de modelos 3D. En comparación con otras técnicas de renderizado, como el trazado de rayos, la rasterización es extremadamente rápida y, por lo tanto, se utiliza en la mayoría de los motores 3D en tiempo real. Sin embargo, la rasterización es simplemente el proceso de calcular el mapeo de la geometría de la escena a los píxeles y no prescribe una forma particular de calcular el color de esos píxeles. El color específico de cada píxel lo asigna un sombreador de píxeles (que en las GPU modernas es completamente programable). El sombreado puede tener en cuenta efectos físicos como la posición de la luz, sus aproximaciones o una intención puramente artística.

El proceso de rasterizar modelos 3D en un plano 2D para mostrarlos en una pantalla de computadora ("espacio de pantalla") suele llevarse a cabo mediante hardware de función fija (no programable) dentro de la canalización de gráficos. Esto se debe a que no hay motivación para modificar las técnicas de rasterización utilizadas en el momento del renderizado y un sistema de propósito especial permite una alta eficiencia.

Rasterización de triángulos

triángulos rasterizantes usando la regla superior izquierda

Una representación común de modelos 3D digitales es poligonal. Antes de la rasterización, los polígonos individuales se dividen en triángulos, por lo tanto, un problema típico para resolver en la rasterización 3D es la rasterización de un triángulo. Las propiedades que generalmente se requieren de los algoritmos de rasterización de triángulos son la rasterización de dos triángulos adyacentes (es decir, aquellos que comparten un borde)

1. no deja agujeros (pixeles no rasterizados) entre los triángulos, por lo que el área rasterizada está completamente llena (como la superficie de los triángulos adyacentes). Y
2. ningún pixel es rasterizado más de una vez, es decir, los triángulos rasterizados no superponen. Esto es garantizar que el resultado no depende del orden en el que los triángulos estén rasterizados. Los píxeles de sobredrar también pueden significar desperdiciar el poder de cálculo en píxeles que serían sobrescritos.

Esto lleva a establecer reglas de rasterización para garantizar las condiciones anteriores. Un conjunto de tales reglas se denomina regla superior izquierda, que establece que un píxel se rasteriza si y solo si

1. su centro se encuentra completamente dentro del triángulo. O
2. su centro se encuentra exactamente en el borde del triángulo (o múltiples bordes en caso de esquinas) que es (o, en caso de esquinas, todos son) arriba o izquierda borde.

Un borde superior es un borde que es exactamente horizontal y se encuentra por encima de otros bordes, y un borde izquierdo es un borde no horizontal que está en el lado izquierdo de el triangulo.

Esta regla se implementa, p. por Direct3D y muchas implementaciones de OpenGL (aunque la especificación no lo define y solo requiere una regla consistente).

Calidad

Pixel (izquierda) vs subpixel (derecha) precisión

La calidad de la rasterización se puede mejorar con antialiasing, que crea "suaves" bordes La precisión de subpíxeles es un método que tiene en cuenta las posiciones en una escala más fina que la cuadrícula de píxeles y puede producir resultados diferentes incluso si los puntos finales de una primitiva caen en las mismas coordenadas de píxeles, produciendo animaciones de movimiento más suaves. El hardware simple o más antiguo, como PlayStation 1, carecía de precisión de subpíxeles en la rasterización 3D.