Tramage

En infographie , la rastérisation ( anglais britannique ) ou rastérisation ( anglais américain ) est la tâche consistant à prendre une image décrite dans un format graphique vectoriel (formes) et à la convertir en une image raster (une série de pixels , de points ou de lignes, qui, lorsqu'ils sont affichés ensemble, créent l'image qui a été représentée via des formes). L'image rastérisée peut ensuite être affichée sur un écran d'ordinateur , un écran vidéo ou une imprimante , ou stockée dans un format de fichier bitmap . La rastérisation peut faire référence à la technique de dessin de modèles 3D ou à la conversion de primitives de rendu 2D , telles que des polygones et des segments de ligne , en un format rastérisé.

Le terme « rastérisation » vient de l'allemand Raster « grille, motif, schéma » et du latin rāstrum « grattoir, râteau ».

L'algorithme de ligne de Bresenham est un exemple d'algorithme utilisé pour pixelliser des lignes.

Des algorithmes tels que l'algorithme du cercle Midpoint sont utilisés pour restituer un cercle sur une toile pixelisée.

La rastérisation est l'une des techniques typiques de rendu de modèles 3D. Comparée à d'autres techniques de rendu telles que le lancer de rayons , la rastérisation est extrêmement rapide et donc utilisée dans la plupart des moteurs 3D en temps réel. Cependant, la rastérisation est simplement le processus de calcul de la correspondance entre la géométrie de la scène et les pixels et ne prescrit pas de manière particulière de calculer la couleur de ces pixels. La couleur spécifique de chaque pixel est attribuée par un pixel shader (qui dans les GPU modernes est entièrement programmable ). L'ombrage peut prendre en compte des effets physiques tels que la position de la lumière, leurs approximations ou une intention purement artistique.

Le processus de rastérisation de modèles 3D sur un plan 2D pour l'affichage sur un écran d'ordinateur (« espace écran ») est souvent réalisé par un matériel à fonction fixe (non programmable) au sein du pipeline graphique . Cela est dû au fait qu'il n'existe aucune motivation pour modifier les techniques de rastérisation utilisées au moment du rendu et qu'un système à usage spécifique permet une efficacité élevée.

Les polygones sont une représentation courante des modèles numériques 3D. Avant la rastérisation, les polygones individuels sont généralement décomposés en triangles ; par conséquent, un problème typique à résoudre dans la rastérisation 3D est la rastérisation d'un triangle. Les propriétés généralement requises des algorithmes de rastérisation de triangles sont que la rastérisation de deux triangles adjacents (c'est-à-dire ceux qui partagent un bord)

1. ne laisse aucun trou (pixels non rastérisés) entre les triangles, de sorte que la zone rastérisée est complètement remplie (tout comme la surface des triangles adjacents).
2. aucun pixel n'est pixellisé plus d'une fois, c'est-à-dire que les triangles pixellisés ne se chevauchent pas. Cela permet de garantir que le résultat ne dépend pas de l'ordre dans lequel les triangles sont pixellisés. Le surdessin des pixels peut également signifier un gaspillage de puissance de calcul sur des pixels qui seraient écrasés.

Cela conduit à établir des règles de rastérisation pour garantir les conditions ci-dessus. Un ensemble de ces règles est appelé règle en haut à gauche , qui stipule qu'un pixel est rastérisé si et seulement si

1. son centre se trouve complètement à l'intérieur du triangle. Ou
2. son centre se trouve exactement sur le bord du triangle (ou sur plusieurs bords dans le cas des coins) qui est (ou, dans le cas des coins, tous sont) soit le bord supérieur , soit le bord gauche .

Un bord supérieur est un bord qui est exactement horizontal et se trouve au-dessus des autres bords, et un bord gauche est un bord non horizontal qui se trouve sur le côté gauche du triangle.

Cette règle est implémentée par exemple par Direct3D et de nombreuses implémentations OpenGL (même si la spécification ne la définit pas et ne nécessite qu'une règle cohérente ).

La qualité de la rastérisation peut être améliorée par l'anticrénelage , qui crée des bords « lisses ». La précision au sous-pixel est une méthode qui prend en compte les positions sur une échelle plus fine que la grille de pixels et peut produire des résultats différents même si les points d'extrémité d'une primitive tombent dans les mêmes coordonnées de pixels, produisant des animations de mouvement plus fluides. Le matériel simple ou plus ancien, comme la PlayStation 1 , manquait de précision au sous-pixel dans la rastérisation 3D.