Растеризация: как видеокарта рисует кадр без трассировки лучей

Конвейер растеризации по шагам

Кадр начинается на процессоре: игра обновляет логику, физику и ИИ, затем формирует команды рисования (draw calls) и передаёт их драйверу. Видеокарта обрабатывает вершины треугольников вершинным шейдером (перенос, поворот, проекция в экранные координаты), отбрасывает невидимые поверхности и «растеризует» каждый треугольник — определяет, какие пиксели он покрывает.

Для каждого покрытого пикселя выполняется пиксельный (фрагментный) шейдер: берутся текстуры, нормали, параметры материала и источники света, вычисляется итоговый цвет. Результат пишется в буфер кадра, проходит постобработку (сглаживание, тонмаппинг, размытие) и отправляется на экран. Современные движки используют отложенный рендеринг: сначала записывают свойства поверхностей в G-буфер, потом считают освещение один раз на пиксель.

Почему растеризация быстрая и где её предел

Растеризация идеально ложится на архитектуру GPU: тысячи одинаковых ядер параллельно обрабатывают независимые пиксели и вершины. Поэтому современные видеокарты рисуют сотни кадров в секунду в 1080p. Расплата — освещение приходится имитировать: тени через карты теней, отражения через кубические карты и экранные трюки, рассеянный свет через запечённые лайтмапы.

Эти приближения ломаются на динамических сценах (движущиеся источники света, разрушаемое окружение) и дают характерные артефакты: пропадающие отражения за краем экрана, «протекание» света, резкие границы теней. Именно их устраняет трассировка лучей, за что и платит FPS.

• Fill rate — сколько пикселей в секунду GPU может закрасить; упирается в разрешение.
• Геометрическая нагрузка — число треугольников и draw calls; упирается в CPU и вершинные блоки.
• Пропускная способность памяти — текстуры и буферы; упирается в шину памяти.

Что это значит для выбора железа

Производительность в растеризации почти линейно зависит от числа шейдерных ядер и частоты, поэтому карты одного поколения хорошо упорядочиваются по баллу FPSHQ Bench. При росте разрешения с 1080p до 4K число пикселей вырастает в 4 раза, а FPS по модели FPSHQ падает до 36 % — растеризация масштабируется по пикселям почти напрямую.

Если вы играете без трассировки лучей, сравнивайте карты именно по растеризации: разница между NVIDIA и AMD в этом режиме заметно меньше, чем в RT.