変換、クリッピング、ライティング

変換、クリッピング、ライティング( T&LまたはTCL ) は、コンピュータ グラフィックスで使用される用語です。

変換とは、 3 次元シーンの 2 次元ビューを作成するタスクです。クリッピングとは、レンダリングが完了した後に画像に表示されるシーンの部分のみを描画することを意味します。ライティングとは、ライティング情報に基づいてシーンのさまざまな表面の色を変更するタスクです。

ハードウェア T&L は、1993 年以来アーケード ゲームの システム ボードで使用されていました^[1]。また、 1994 年のSega Genesisの Virtua Processor (SVP)、Sega Saturnの SCU-DSP、Sony PlayStationの GTE、1996 年のNintendo 64の RSP以来、家庭用 ビデオ ゲーム コンソールでも使用されていましたが、これは従来のハードウェア T&L ではなく、メイン CPU の代わりにコプロセッサ上で実行されるソフトウェア T&L であり、基本的なプログラム可能なピクセル シェーダや頂点シェーダにも使用できました。より伝統的なハードウェア T&L は、 2001 年にGameCubeとXboxでコンソールに登場しました(PS2 では、T&L にまだベクター コプロセッサが使用されていました)。パーソナル コンピューターでは、より高速なCPU が、よりリアルなレンダリングの需要に対応できると考えられていたため、1999 年まで T&L をソフトウェアで実装していました。しかし、当時の 3Dコンピュータ ゲームは、 CPU 処理能力の向上よりもはるかに速いスピードで、ますます複雑なシーンや詳細な照明効果を生み出していました。

NvidiaのGeForce 256 は1999 年後半にリリースされ、消費者向け PCグラフィック カード市場に T&L のハードウェア サポートを導入しました。T&L ハードウェアだけでなく、特定の状況で同じ頂点を 2 回処理する必要がなくなるキャッシュのおかげで、頂点処理が高速化されました。DirectX 7.0 (特にDirect3D 7)はハードウェア T&L をサポートする API の最初のリリースでしたが、OpenGL はそれよりずっと前からこれをサポートしており、通常はゲームではなくコンピューター支援設計(CAD)用に設計された、古いプロ向けの 3D アクセラレータの範疇でした。

AladdinのArtX統合グラフィックチップセットもT&Lハードウェアを搭載しており、1999年11月にソケット7プラットフォーム用のAladdin VIIマザーボードの一部としてリリースされました。^[2]

S3 Graphicsは、GeForce 256の直後の1999年後半にSavage 2000アクセラレータを発売しましたが、S3はハードウェアT&Lサポートを可能にするDirect3D 7.0ドライバを開発しませんでした。 ^[3]

ハードウェア T&L は、当時ゲームで幅広いアプリケーション サポートがありませんでした (主に Direct3D ゲームが CPU 上でジオメトリを変換し、インデックス ジオメトリを使用できないため)。そのため、批評家は、実用的価値はほとんどないと主張しました。当初は、当時のOpenGL ベースの 3Dファースト パーソン シューティングゲーム (最も有名なのはQuake III Arena )のいくつかでのみ多少のメリットがありました。3dfx やその他の競合グラフィックス カード企業は、高速 CPU が T&L ユニットの不足を補うと主張しました。

ATI の GeForce 256 に対する最初の回答は、デュアルチップRage Fury MAXXでした。2 つの Rage 128 チップを使用して、それぞれが交互のフレームをレンダリングすることで、カードは SDR メモリ GeForce 256 カードのパフォーマンスにいくらか近づくことができましたが、GeForce 256 DDR は依然として最高速度を維持していました。^[4] ATI は当時、ハードウェア T&L も実装したRadeonと呼ばれる独自の GPU を開発していました。

3dfxのVoodoo5 5500 には T&L ユニットはありませんでしたが、GeForce 256 のパフォーマンスに匹敵することができました。ただし、Voodoo5 は市場に遅れて登場したため、リリース時には後継のGeForce 2 GTS に匹敵することはできませんでした。

2001 年にリリースされたSTMicroelectronicsのPowerVR Kyro II は、ハードウェア変換とライティングを備えていないにもかかわらず、当時のベンチマークではより高価な ATI Radeon DDR や NVIDIA GeForce 2 GTS に匹敵する性能を持っていました。しかし、ハードウェア変換とライティング向けに最適化されたゲームが増えるにつれて、KYRO II はパフォーマンス上の優位性を失い、ほとんどの最新ゲームではサポートされなくなりました。

Futuremarkの 3DMark 2000 はハードウェア T&L を多用したため、ベンチマーク テストでは Voodoo 5 と Kyro II のどちらもスコアが低く、GeForce 2 MX や Radeon SDR などの低価格の T&L ビデオ カードよりも低い結果となりました。

2000 年までに、同等のRadeon 7xxxシリーズを持つ ATI のみが、Nvidia の GeForce 256 およびGeForce 2と直接競合するようになりました。2001 年末までに、すべてのディスクリート グラフィックス チップにハードウェア T&L が搭載されるようになりました。

ハードウェア T&L のサポートにより、ソフトウェア T&L に依存していた Direct3D 6 の前身とは異なり、GeForce と Radeon の将来は明るいと確信されました。ハードウェア T&L では新しいレンダリング機能は追加されませんが、パフォーマンスが向上することで、より複雑なシーンを実現できるようになり、最適なパフォーマンスで実行するためにハードウェア T&L を推奨するゲームも増えています。ハードウェアで T&L をサポートするGPU は、通常、 DirectX 7.0 世代 と見なされます。

ハードウェア T&L が GPU の標準になった後、コンピューター 3D グラフィックスの次のステップは、完全にプログラム可能な頂点シェーダーとピクセル シェーダーを備えた DirectX 8.0 でした。とはいえ、Half-Life 2など、DirectX 8.0 シェーダーを使用する初期のゲームの多くでは、その機能がオプションになっていたため、DirectX 7.0 ハードウェア T&L GPU でもゲームを実行できました。たとえば、GeForce 256 は、 Star Wars: Empire at Warなどのゲームで 2006 年頃までサポートされていました。