三維圖像

三維圖像技術是現在國際最先進的計算機展示技術之一，任何普通電腦只需要安裝一個插件，就可以在網絡瀏覽器中呈現三維的產品，不但逼真，而且可以動態展示產品的組合過程，特別適合遠程瀏覽，免去了在營銷過程中寄送樣品的費用和時間，對於不方面攜帶的產品，更可以用電腦展示給客户，大大的增強了產品的競爭力。.

立體圖像通俗的講就是利用人們兩眼視覺差別和光學折射原理在一個平面內使人們可直接看到一幅三維立體圖 ,畫中事物既可以凸出於畫面之外,也可以深藏其中，活靈活現，栩栩如生,給人們以很強的視覺衝擊力。它與平面圖像有着本質的區別,平面圖像反映了物體上下、左右二維關係，人們看到的平面圖也有立體感。這主要是運用光影、虛實、明暗對比來體現的,而真正的立體畫是模擬人眼看世界的原理,利用光學折射製作出來,它可以使眼睛感觀上看到物體的上下、左右、前後三維關係，是真正視覺意義上的立體畫。 立體圖像技術的出現是在圖像領域彩色替代黑白後又一次技術革命，也是圖像行業發展的未來趨勢。立體圖像行業是二十一世紀的黃金產業，被專家譽為“時間與金錢的搖籃”。一幅完美的立體圖是由兩個或多個圖層組成，視覺上層次分明色彩鮮豔，具有很強的視覺衝擊力，給人以真實、栩栩如生，人物呼之欲出，有身臨其境的感覺，有很高的藝術欣賞價值。

如果你在Photoshop中打開一幅圖像，在圖像中移動鼠標，就會在右側的信息板中看到其中的RGB數值在不斷的變化，實際上圖像中的任何一個象素的顏色都可以由一組RGB值來記錄和表達，圖像上所有的顏色，都是由這些紅綠藍三種色按照不同的比例混合而成,這紅色、綠色、藍色又稱為三原色，三原色中任何一色都不能用其餘兩種色彩合成。RGB的所謂“多少”就是指亮度，通常情況下，RGB各有256級亮度，用數字從0、1、2…直到255來表示。按照計算，256級的RGB色彩總共能組合出約1678萬種色彩，即256×256×256=16777216。通常簡稱為24位色。純黑的RGB值0,0,0；純白的RGB值是255,255,255；純紅的RGB值是255,0,0。純綠的RGB值是0,255,0；純藍的RGB值是0,0,255。

純黃的RGB數值是255,255,0，可以看出：純黃色=純紅色+純綠色，根據互補色原理，補色指完全不含另一種顏色，紅和綠混合成黃色，因為完全不含藍色，所以黃色就是藍色的補色。我們可以通過計算來確定任意一個顏色的互補色：首先取得這個顏色的RGB數值，再用255分別減去現有的RGB值即可。比如黃色的RGB值是255,255,0，那麼通過計算：r(255-255),g(255-255),b(255-0)，互補色為：0,0,255。正是藍色。

紅色的互補色為青色，紅色的RGB值是(0–255),0,0；而青色的RGB值是0,(0–255),(0–255)，由於它們不含有對方的顏色，利用這個特點，我們用紅色來保存一幅圖像的信息，而用青色來保存另一幅圖像的信息，這樣就完全可以用一幅圖像來包含兩幅圖像的信息了。

我們可以用一個公式來表達；第一幅圖像RGB1=R1,G1,B1；第二幅圖像RGB2=R2,G2,B2,合成後的立體圖像RGB12=R1,G2,B2或RGB21=R2,G1,B1。從公式RGB12=R1,G2,B2中可以看出,合成後的立體圖像實際上包含了第一幅圖像的紅色RGB=R1,0,0和第二幅圖像的青色RGB=0,R2,B2。

接下來的問題就是怎樣保證我們的左右眼分別只看到一幅圖像，研究一下立體眼鏡，紅色眼鏡片的RGB值是255,0,0；青色眼鏡片的RGB值是 0,255,255，因為只有紅色才能透過紅色眼鏡片，傳送到我們左眼的圖像的RGB紅=R1,0,0；因為只有青色才能透過青色眼睛片，傳送到我們右眼的圖像的RGB青=0,R2,B2。這樣包含在一幅紅藍立體圖中的兩幅圖像的信息就被分別傳送到了我們的左右眼睛。

一幅圖畫如果有（或看起來有）高度、寬度和縱深，那麼就可以稱之為三維（或3D）圖畫。一幅圖畫如果有高度和寬度，但沒有縱深，那麼它就是二維（或2D）的。有些圖畫專門被設計成二維的。例如，您可以想想指示哪扇門通往公共衞生間的國際通用標誌。這些標誌的設計使人們一眼便能認出它們。這就是為什麼它們只採用最基本的形狀。標誌還可以包含其他信息，如小孩或婦女穿的是什麼樣的衣服、他們頭髮的顏色、他們是否定期健身等等，但所有這些額外信息可能讓您花更多的時間才能從標誌中讀出基本含義：去公共衞生間該怎麼走。二維圖形和三維圖形在使用上的基本差異之一就在於：二維圖形擅長於迅速傳達簡單的信息，而三維圖形能夠講述更復雜的故事，但同時必須攜載更多信息。 來看看上圖中的三角形。左側的兩個三角形都有三條線和三個角，這些是構成三角形必備條件。在我們看來，右側的圖像是個金字塔，一個帶有四個三角形側面的三維結構。請注意，金字塔形必須由八條線和五個角構成，構成金字塔所需的信息幾乎是構成三角形所需信息的兩倍。

數百年以來，藝術家們已經掌握了一些訣竅，能夠讓二維平面圖看起來像是進入真正三維世界的窗口。您掃描到計算機上並在顯示器上瀏覽的那些照片可能就運用到了這類訣竅。物體越遠，看起來就越小；當焦點位於靠近相機的物體上時，較遠的物體就變得模糊；物體離得越遠，其色彩的鮮明度就越差。在談到當今計算機上的三維圖形時，我們指的不是靜止的照片，而是移動的圖像。

如果將二維圖畫做成三維圖像需要添加大量信息，那麼將三維靜態圖像做成能夠逼真移動的圖像，所需信息量就更大了。問題的一部分在於，我們的要求越來越高了。我們希望自己看到的所有東西都具有高度的真實性。二十世紀七十年代中期，像Pong這樣的遊戲的屏幕圖形就能給人們留下深刻的印象。如今，我們將遊戲屏幕與DVD電影進行比較，希望遊戲的畫面可以像影院的電影一樣流暢、清晰。這是對PC、Macintosh以及日益增多的遊戲機（如Dreamcast和PlaystationII）上的三維圖形一次很大的挑戰。

對於我們大多數人而言，計算機或高級遊戲系統上的遊戲畫面是最常見的三維圖形。這些遊戲（或採用計算機生成的圖像製作而成的電影）必須經歷三大主要步驟，才能創建並呈現逼真的三維場景：

上顯示的將是哪一部分的虛擬世界。 確定屏幕上每個像素的外觀，從而使整個圖像看起來儘量逼真。 創建虛擬的三維世界虛擬三維世界並不等同於一幅虛擬三維世界的圖片。這個道理同樣適用於我們的現實世界。就拿現實世界的極小一部分——您的手以及手下的桌面來打個比方吧。手的本質決定着手的移動方式和外觀。手指關節向手掌方向彎曲，而不會向反方向彎曲。如果用手拍桌面，桌面不會四處飛濺，因為桌面總是那麼牢固、堅硬。您的手不能穿過桌面。上述內容是您無法通過任何一張照片來證實的。但無論您拍多少張照片，您看到的始終是：手指關節只能向手掌方向彎曲；桌面始終是固體，而非液體，並且是硬的，不是軟的。這是因為在現實世界中，手就是如此，並且將始終具有這樣的屬性。而虛擬三維世界中的物體卻並非像您的手那樣自然存在。它們完全是合成的。它們只具有軟件賦予它們的特性。程序員必須使用專門工具，並且非常仔細地定義虛擬三維世界，從而使其中的一切始終以特定的方式表現。

在任何時候，屏幕上都只會顯示計算機遊戲創建的虛擬三維世界的某個微小部分。屏幕上顯示的內容由以下幾方面綜合決定：定義虛擬世界的方式、選擇前往的目的地以及視線的方向。無論您去哪裏（向前或向後、向上或向下、向左或向右），您周圍的虛擬三維世界決定着您從所處的位置朝要前往的方向觀看時所能看到的一切。您在各個場景中看到的東西必須是有意義的。如果從相同的距離看一個物體，那麼無論方向如何，物體看起來應該是等高的。所有物體的外形和移動方式都應該能讓您相信：這個物體的質量始終保持不變，它的硬度不變，柔韌度不變，等等。

編寫計算機遊戲的程序員花了巨大的心思來定義三維世界，這樣您就可以在其中漫步，不會因為遇到什麼而產生這樣的想法：“在這個世界上不可能發生那樣的事！”您最不想見到的莫過於兩個能夠直接穿過對方的固體。因為那等於是在無情地提醒您，您所看到的一切都是虛構的。

無論虛擬三維世界有多大、多精彩，計算機都只能通過在二維屏幕上繪製像素來描畫那個世界。本節將重點介紹如何讓屏幕上的內容看起來栩栩如生，尤其將介紹如何儘量讓場景看起來接近於現實世界。首先，我們來了解一下如何讓單個靜態物體看起來栩栩如生。然後，我們再回答針對整個場景的同一問題。最後，我們將介紹計算機該執行哪些操作，才能顯示真實圖像以真實速度進行運動的全動態場景。

要讓物體的形象逼真，圖像的許多要素都發揮着重要作用。其中最重要的部分包括：形狀、表面特性、光照、透視、景深和抗鋸齒。

當我們看窗外時，會看到由各種形狀構成的景色，其中的直線和曲線尺寸各異，構成的組合也不盡相同。同樣，當我們看計算機顯示器上的一個三維圖像時，會看到由多種形狀組成的圖像，儘管大多數形狀都是由直線構成的。我們會看到正方形、長方形、平行四邊形、圓形和菱形，但看到最多的還是三角形。為了讓構建出的圖像看似擁有自然的平滑曲線，一些形狀必須非常小。要製作複雜的圖像（比如人體），可能需要將數千個這樣的形狀放在一起，構成一個稱為線框的結構。此時，這個結構已經具有了成品的大致模樣，但下一個主要步驟仍非常重要：必須賦予線框一個表面。

在現實世界中看到一個表面時，我們可以通過兩種主要的方法來獲得有關這個表面的信息。我們可以看見它，有時可以從多個角度進行觀察；我們還可以觸摸它，看看它是硬的還是軟的。但對於三維圖像而言，我們只能通過觀察表面來獲得所有可能得到的信息。這些信息可分成三類：

顏色：它是什麼顏色？整個圖像是同一種顏色嗎？

紋理：表面看起來是平滑的，還是有劃痕、突起、凹陷或其他不規則現象？

反射率：它能反射多少光線？表面上其他物件的倒影是清晰還是模糊？

要讓圖像看起來“真實”，辦法之一就是在圖像的各個不同

部分包含大量的上述三種信息。請環顧一下您的四周：您的計算機鍵盤與桌面在顏色、紋理、反射率方面都存在差異；而桌面的顏色、紋理、反射率又與您手臂的顏色、紋理和反射率存在差異。要生成真實的顏色，計算機必須能夠從數百萬種不同顏色中選擇出適合構成圖像的像素使用的顏色，這一點非常重要。紋理的變化來自於為各種表面（從青蛙的皮膚到Jell-o牌果凍，再到存儲的應用於表面的“紋理貼圖”）建立的數學模型。我們還將各種不可見的性質（軟、硬、温暖、寒冷）與特定的顏色、紋理和反射率組合進行關聯。只要一個方面出錯，真實的感受就會被破壞。

進入房間後，您會打開燈。您也許不會花大量的時間去思考燈泡或燈管傳遞光的方式，以及光是如何擴散到整個房間的。但製作三維圖形的人必須考慮這個問題，因為線框四周的所有表面都必須從某個位置來照亮。有一種被稱為光線跟蹤的技術能夠繪製虛擬光線的行走路線：虛擬光線離開燈泡後，被鏡面、牆壁和其他反射面反射回來，並最終以不同的強度，從不同的角度落在不同的物件上。想想來自單個燈泡的光線就已經夠複雜了，但大多數房間都有多個照明來源：多盞燈、屋頂吊燈、窗户、蠟燭等等。

光照在產生以下兩種效果方面發揮着重要作用，正是這兩種效果讓物體看起來具有重量和硬度：明暗和陰影。如果光線照在物體上，一側的光線比另一側強，這時就會產生第一種效果，即明暗。正是這種效果使得球看起來是圓的，讓高顴骨看起來引人注目，讓毯子上的摺痕看上去有深度且柔軟。這些光線強度的差異與形狀配合在一起增強了這樣一個假象，那就是物體具有縱深、高度和寬度。重量錯覺則來自於第二個效果，即陰影。光線照在實體上時，實體會投下陰影。觀察日晷或樹木投在人行道上的陰影，您就可以瞭解到這一點。因為我們習慣於看到真實物體和人投下陰影，所以，在三維圖像中看到陰影有助於加強這樣一個錯覺，即我們是在透過一扇玻璃窗看真實的世界，而不是在看屏幕上以數學方式生成的各種形狀。

透視是那種聽起來相當專業的詞彙之一，但它確實描述了人人都見過的一種簡單效果。如果您站在一條筆直長路的一側向遠處張望，這條路的兩側在地平線上看起來就像是交匯成了一點。另外，如果路邊有樹，較遠的樹木看起來要比離您較近的樹木矮。實際上，這些樹看起來就像是在路兩側形成的那一點上會聚。場景中的所有物體看起來都像是最終將在遠處的一個單點上會聚，這就是透視。透視有許多不同類型，但大多數三維圖形使用的是上述的“單點透視”。在示意圖中，那些手是單獨存在的，但在大多數場景中，某些物件之前都會有另一些物件，從而部分地遮擋這些物件。對於這些場景而言，軟件不僅得計算物件的相對尺寸，而且還必須知道哪個物件擋在前面，以及它擋住了多少其他物件。Z緩衝區算法是計算這些因素的最常用方法。Z緩衝區算法之名來自從屏幕回穿過場景再到地平線的那條軸（或虛線）的通用標記（還可考慮使用另外兩條常用軸：衡量場景左右兩側之間距離的X軸和衡量場景上下方之間距離的Y軸）。

Z緩衝區根據包含多邊形的物體與場景前端之間的距離來為各個多邊形分配一個數字。通常，較小的數字分配給距離屏幕較近的物件，較大的數字分配給距離地平線較近的物件。例如，一個16位的Z緩衝區會將數字32,768分配給距離屏幕最近的物體，而將32,767分配給距離屏幕最遠的物體。

在現實世界中，我們的眼睛看不見其他物體之後的物體，因此我們不用去猜想自己應該看到什麼。但計算機會不斷遇到這個問題，並將以直接的方式來解決問題。每個物體創建出來後，其Z值就會被拿來與擁有相同X值和Y值的其他物體的Z值進行比較。具有最小Z值的物體將被完全渲染，而對於具有較大Z值的物體而言，它與具有較小Z值的物體相交的部分將不被渲染。這樣做可確保我們不會看到背景物件透過前景人物，在前景人物中出現。由於物體被完全渲染之前就已採用了Z ^[1]  緩衝區，因此根本無須對隱藏在人物或物體之後的場景部分進行渲染。這就改善了圖形的效果。

可成功用於創建三維圖形的另一個光學效果就是景深。讓我們以路邊的樹木為例。當樹木行列變得越來越小時，就會出現另一個有趣的現象。如果看離自己較近的樹，較遠的樹似乎就變模糊了。當您看有樹的照片或電影時，這種現象特別明顯。電影導演和計算機動畫師利用這種景深效果來達成兩個目的。第一個目的是增強所見場景中的縱深錯覺。計算機完全可以保證場景中的每個物件不論距離遠近都完全清晰。但因為我們習慣於看到景深效果，所以如果無視距離遠近，一律確保物件清晰就會讓人覺得不尋常，並將妨礙產生所見的是真實場景這個錯覺。

導演採用景深效果的第二個原因就是要將人們的注意力集中到他們認為最重要的物件或演員身上。例如，一方面，為了將注意力集中到影片的女主角身上，導演可能會採用“淺景深”效果。採用這種效果時，只有演員清晰可見；另一方面，如果場景旨在讓觀眾對壯觀的自然景象產生深刻印象，那麼就可能採用“深景深”，使場景儘量清晰，引人注目。抗鋸齒另一種欺騙人們雙眼的技巧就是抗鋸齒效果。數字圖形系統非常擅長於創建貫穿屏幕上下或左右的直線。但如果遇到曲線或對角線（這種類型的線條在現實世界中隨處可見），計算機就可能生成像樓梯一樣的線條，而不能生成圓滑流暢的線條。為欺騙觀眾的眼睛，讓他們相信自己看到的是圓滑的曲線或線條，計算機將把線條顏色的漸變陰影添加到線條周圍的像素上。這些“灰顯”的像素會欺騙觀眾的眼睛，讓他們相信鋸齒狀樓梯已經消失。添加其他有顏色像素以欺騙眼睛的過程就叫做抗鋸齒，它是區分計算機生成的三維圖形和手工繪製三維圖形的技巧之一。跟蹤穿過顏色區域的各種線條，並添加適量的“抗鋸齒”顏色，是計算機在顯示器上創建三維動畫時要執行的另一項複雜任務。

如果您去當地影院看電影，被稱為幀的圖像序列將以每秒24幀的速度在您眼前掠過。由於視網膜保留圖像的時間略長於1/24秒，因此大多數人的眼睛會將各幀連成一幅持續的運動的映像。

換個角度來看，這意味着電影的每一幀都是一張曝光時間為1/24秒的照片。這要比“靜止動作”攝影的曝光時間長得多；在“靜止動作”攝影中，奔跑着的人和其他運動物體就像在空中凍結了一樣。因此，如果仔細看與賽車相關的電影中的某一幀，您會發現有些汽車“變得模糊”，那是因為在相機快門打開時它們是運動的。我們已習慣於見到快速移動物體發生模糊的情景，之所以覺得屏幕上的圖像看起來是真實的，部分原因就在於這種模糊。

但是，因為數字三維圖像根本就不是照片，所以當物體在一幀中移動時不會出現模糊現象。為了使圖像看起來更真實，程序員必須特意添加模糊效果。有些設計師覺得，若要製作出這種效果，則每秒需顯示30多幀，因此他們將遊戲顯示速度提高為每秒60幀。儘管這使得每個圖像都能被極細緻地渲染，動作能夠以更小的增量顯示，但它極大地增加了必須針對給定動作序列進行渲染的幀的數量。舉個例子，您想像一個持續6.5分鐘的追逐動作。如果是電影，這個動作需要24（幀/秒）x60（秒）x6.5（分鐘）個幀，或者説9,360幀。如果是每秒60幀的數字三維圖像，則同樣時長的追逐畫面需要60x60x6.5個幀，或者説23,400幀。

由程序員添加、以增進動態圖像真實性的模糊稱為“動態模糊”或“空間抗鋸齒”。如果您曾啓用過Windows的“鼠標蹤跡”功能，那麼可以説您已經用過了該技術中部分最基本的功能。移動物體的副本會遺留在其尾跡中，隨着物體漸漸遠去，副本的清晰度和密度將越來越低。物體軌跡的長度、副本逐漸消失的速度以及其他細節將根據下列因素髮生變化：物體應具有的移動速度、物體與觀眾之間的距離以及物體成為關注焦點的程度。正如您所看到的那樣，要讓物體看起來像是在真實移動，需要做出許多決定，編排許多細節。

在圖像的其他部分中，為做到真實，必須捨棄計算機的精確渲染。這個規則既適用於靜態圖像，也適用於動態圖像。倒影就是很好的例子。您一定見過這樣的畫面：以鉻合金刨光的車輛和太空飛船極好地反射出場景中的所有東西。雖然鉻反射的影像能夠精彩地展示對光線的跟蹤，但我們大多數人並非生活在覆蓋着鉻的世界中。雖然木製傢俱、大理石地板和拋光金屬的反射效果不能與光滑的鏡面相提並論，但它們都能反射出影像。這些表面上的倒影必須經過模糊處理（不同的表面將接受不同的模糊處理），以便數字畫面裏中心角色周圍的表面能提供一個真實的表演舞台。

至今為止，我們討論過的所有因素都使得將三維圖像放到屏幕上這一過程變得更為複雜。首先，定義和創建一個物體就很不容易，而要生成顯示圖像所需的所有像素，從而將物體渲染出來就更加困難。為此必須先對由線框組成的三角形和多邊形、表面特性、來自各光源的光線以及多個表面的反射光線進行計算和組合，然後軟件才能告訴計算機該如何繪製屏幕上的像素。您可能會認為繪製像素即意味着計算這項艱鉅的工作大功告成，但其實正是在繪製（或渲染）階段，工作量才開始攀升。

如今，1024x768的屏幕分辨率只是“高分辨率”的最低要求。這意味着要在屏幕上繪製786,432個圖像元素（或稱為像素）。如果有32位顏色可用，那麼乘以32就意味着製作一幅圖像要處理25,165,824個位。如果顯示速度為60幀/秒，計算機就必須每秒處理1,509,949,440位信息，只有這樣才能使圖像出現在屏幕上。除此之外，計算機還必須執行其他任務來決定圖像的內容、顏色、形狀、光照和其他所有一切，從而使屏幕上的像素能夠真正展示出正確的圖像。想想繪製出圖像所需的整套流程，您就不難理解為什麼圖形顯示卡會將越來越多的圖形處理工作從計算機的中央處理器（CPU）中轉移出來了。CPU需要獲得儘可能多的幫助。

雖然您知道了構成屏幕內容的信息位的數目，但這隻能讓您對所涉及的處理量有部分的瞭解。要對所處理的負荷總量有個一知半解，我們還得來討論一下被稱為變換的數學過程。只要我們改變了看待事物的方法，那就是應用了變換。例如，在一個畫面中，一輛汽車向我們駛來，這時可以採用變換，從而使汽車離我們越近，看起來就越大。另一個例子是將計算機程序創建的三維世界“壓平”成可在屏幕上顯示的二維圖像。那麼，就讓我們來看看變換所涉及的數學知識（三維遊戲的每一幀都要用到這些知識），從而瞭解計算機在做哪些工作。我們將使用一些虛構的數字，從中您就能看出生成一個屏幕所涉及的龐大計算量。不用擔心如何進行這些計算，因為這個任務將完全由計算機代勞。這一切都是為了讓您明白，在您玩遊戲時計算機要承擔多麼繁重的工作。

這個過程的第一部分包含幾個重要變量：

X=758——這是我們所見“世界”的高度

Y=1024——這是我們所見“世界”的寬度

Z=2——這是我們所見“世界”的深度（從前到後）

Sx=這是我們的窗口在這個世界中的高度

Sy=這是我們的窗口在這個世界中的寬度

Sz=這是深度變量，它決定了哪些物體是可見的，並位於其他被隱藏物體的前方

D=0.75——這是我們的雙眼與這個虛擬世界窗口之間的距離

首先，我們要計算窗口在虛擬世界中的大小。

既然窗口大小已經計算出來了，那麼就採用透視變換來執行下一步驟，將這個世界投射到顯示器屏幕上。在這一步驟中，我們將添加更多的變量。然後，通過下列等式，我們可計算出三維虛擬世界中的點（X、Y、Z、1.0）將變換到位置（X'、Y'、Z'、W'）：

這時，在將圖像投射到顯示器屏幕上之前，必須進行另一個變換，但您已經開始意識到所涉及的計算量之大了，而這一切只是為了在圖像中創建一個矢量（線）！您可以想像一下包含眾多人和物的複雜場景所涉及的計算，然後想像一下在1秒鐘內完成60次這樣的計算會是怎樣的情形。難道您不為有人發明了計算機而高興嗎？

在下列示例中，您將看到一個動畫序列，顯示的是在辦公室中的一段行走過程。首先，請注意這個序列比三維遊戲中的大多數場景簡單得多。沒有敵人從桌子後面竄出來；沒有導彈或長矛在空中劃過；沒有咬牙切齒的魔鬼在小屋中現形。從“場景中將出現什麼”這個觀點來看，這是個簡單的動畫。但即便是這樣簡單的序列，也要涉及到我們至今為止所討論過的許多問題。牆壁和傢俱的紋理覆蓋着它們的線框結構。代表光線的 ^[2]  射線為形成陰影提供了基礎。另外，穿過辦公室時，隨着視點的改變，請注意角落處的某些物體是如何變得清晰可見，某些物體又是如何從牆後出現的——您所看到的正是Z緩衝區計算的結果。在圖像真正呈現到顯示器上之前，所有這些元素都將發揮作用；因此，即便是功能強大的新式CPU也需要獲得一些幫助，以便執行製作三維遊戲和圖形需要的所有處理。這就是該圖形協處理器出場的時候了。

從個人計算機的早期階段開始，大多數圖形卡都起着轉換器的作用，也就是獲取計算機CPU創建的繪製好的圖像，並將其轉換成驅動計算機顯示器所需的電脈衝。這個方法確實有效，但圖像的所有處理工作，以及對聲音、玩家輸入（針對遊戲而言）和 ^[3]  系統中斷的全部處理都是由CPU完成的。為成功製作現代三維遊戲並以多媒體形式呈現給觀眾，計算機得承擔種種工作，因此，即便是速度最快的現代處理器也會超負荷，而無法實時滿足軟件的各種要求。這就是圖形協處理器的作用所在：它分擔CPU的一部分工作，使總體的多媒體體驗達到人們認可的速度。

正如我們已經瞭解到的那樣，構建三維數字圖像的第一步是要創建一個由三角形和多邊形構成的線框世界。線框世界接着從三維數學世界變換成在二維屏幕上顯示的一組圖案。接着，變換後的圖像將被表面覆蓋（或者説被渲染），一些光源將照亮這些圖像，並最終將圖像變換成在顯示器屏幕上顯示的圖案。但是，現代圖形顯示卡中最常見的圖形協作處理器在線框創建好並將轉換成一組二維多邊形後，將從CPU處接管渲染任務。在這個階段，VooDoo3和TNT2 Ultra這樣的圖形顯示卡上的圖形協處理器將接管CPU的工作。這是重要的一步，但採用尖端技術的圖形處理器能在更早的階段減輕CPU的負擔。

英偉達出品的 ^[4]  GeForce 256能夠更多地減輕CPU的負擔。較早出品的GeForce 256能夠執行渲染操作，除此之外，GeForce 256還添加了將線框模型從三維數學空間轉換到二維顯示空間的功能，並能執行顯示光照所需的工作。這大大減輕了CPU的處理壓力，因為變換和光線跟蹤都需要用到大量的浮點數學（涉及分數的數學，之所以稱為“浮點”，是因為可以根據需要移動小數點，以提供高精度）。又由於圖形處理器不必處理CPU的許多任務，所以可以將其設計為能夠極快地處理那些數學任務。

3dfx出品的新款Voodoo 5接管了CPU的另一組任務。3dfx稱這種技術為T緩衝。此技術側重於改進渲染過程，而不是向處理器添加額外任務。T ^[5]  緩衝技術旨在提高抗鋸齒效果。它能夠渲染同一圖像的四個副本，並使每幅圖像都稍稍偏離其他圖像，然後將這些圖像組合起來，從而使物體的邊緣變得稍微模糊，消除了可能對計算機生成圖像造成破壞的“鋸齒狀圖形”。這種技術還可用來生成動態模糊、模糊陰影和景深焦點模糊。運用這些效果可以生成外觀更圓滑、更真實的圖像，也就是圖形設計師所希望得到的圖像。Voodoo 5的設計目標是：在保持較高幀速率的同時實現全屏抗鋸齒效果。

在我們看到逼真的動態圖像穩定、連貫地生成和呈現之前，計算機圖形技術仍然有一些路要走。與使用80列、25行的單色文本的日子相比，圖形效果已經有了極大的改進。數百萬人得益於今天的技術在享受遊戲和模擬的樂趣。新的三維處理器將更讓我們相信自己是在真正地探索另一個世界，體驗我們在現實生活中絕對不敢嘗試的事情。每隔六個月，PC圖形硬件便會經歷一次重大進步，但軟件的改進相對較慢。顯然，像互聯網一樣，計算機圖形的魅力與日俱增，並越來越有可能成為電視的替代品。

最初的立體像是製作小幅面的立體攝影照片的，所以，它的用途侷限於立體相機拍攝的立體人物圖像。由於受到成本、幅面、運用領域的限制，大規模的製作立體圖像並不成熟，其市場也僅僅限制在較小的研究領域。

數碼技術的運用，開闢了立體圖像製作的新紀元。運用電腦數碼技術，可以把任意一張平面的畫面轉換成立體圖片，無需專用立體相機，更省去了沖印膠片的繁雜工序，只需要用數碼相機拍攝一張平面圖像，導入電腦後，就能立即製作出一幅栩栩如生的立體畫面，給人以身臨其境的感覺，這樣，就賦予了立體圖像的廣闊運用空間。

繼用PHOTOSHOP設計 ^[6]  立體圖像後，現在又開發出 ^[7]  立體軟件設計立體圖像的方法，用專業立體軟件進行立體畫設計，製作過程更加方便簡化，做出來的立體效果更加逼真， 目前最先進的立體設計軟件有用於印刷專業的3D4U和用於個性設計的PSDTO3D。

立體圖像在現代生活中的運用非常廣泛，可以滲透到所有的圖像運用領域，隨着人們審美意識的提高，傳統的廣告畫已經引起了人們的視覺疲憊，立體畫以其新、奇、特等特色引起人們的注意，讓人駐足流連。

使用三維圖像技術技術，用户可以擺脱傳統平面的瀏覽方式，不但產品圖像造型立體逼真，使用方便，用户只需要操作鍵盤鼠標，即可任意角度觀察產品，還能隨意分拆、開合、模擬試用實況，也可以傾聽優美的音樂和清晰的解説，讓用户充分體驗真實。