Deep Dive: Real-time rendering

Stel dat je een spel speelt op 60 fps. Dan heeft de computer maar 16,6 milliseconde om alles voor één frame te regelen. Wat gebeurt er in die tiende van een seconde?

1. De scène voorbereiden

De processor (CPU) bekijkt eerst welke voorwerpen écht in beeld komen: gebouwen achter de camera kun je weg­laten. Het spel groepeert daarna vergelijkbare objecten (bijv. alle bomen) zodat de videokaart minder vaak hoeft te wisselen van instelling.

2. Van 3D-model naar raster

Op de videokaart (GPU) start een vertex-shader die de hoekpunten van elk 3D-model verplaatst naar hun plek op je scherm. De hoekpunten vormen driehoeken. Daarna splitst een rasterizer deze driehoeken op in piepkleine stukjes, “fragments”. Elk fragment komt overeen met (een deel van) één pixel.

3. Kleur, materiaal en licht

Elke fragment krijgt een kleur mee. Een fragment-shader kijkt daarvoor naar:

• Welke textuur (houtharen, metaalglans) hoort erbij?

• Welke lampen schijnen erop?

• Is er schaduw?Alle rekensommen gebruiken korte getallen (zgn. ‘floats’) die de GPU razendsnel parallel afhandelt – soms duizenden tegelijk.

4. Ray- of pathtracing (optioneel)

Zet je realistischere belichting aan, dan stuurt de game extra ‘lichtstralen’ de scène in om te zien waar ze reflecteren of door glas buigen. Die berekeningen draaien naast stap 3. Omdat het zwaar is, doen speciale kernen op de GPU dit werk, of gebruikt het spel slimme trucs zoals DLSS/FSR om minder pixels te berekenen en later op te schalen.

5. Nabewerking

Als de ruwe pixels klaar zijn, volgen effecten als bewegingsonscherpte, kleur­correctie en gebruikers­interface. Het resultaat belandt in een wachtrij, wacht één verversing van de monitor af, en verschijnt dan op het scherm.Daarna begint het hele proces weer opnieuw voor het volgende frame.

Een extra opmerking

Door dit proces kan één rookgranaat je fps laten kelderen: stappen 3–5 moeten méér rekenen voor half­transparante dingen, en 16 ms is sneller voorbij dan je knippert.