В компьютерном железе сильно развита система наследования: что-то сделали, оно стало популярным и сколько бы устаревшей технология не была, еще много лет она будет аукаться всему миру...

Источник:

К чему я это? Да к тому, что как только речь заходит об архитектуре, рассказать об изменениях в ней, не касаясь прошлых продуктов, становится очень сложно. Порой железо несет в себе темное наследие неудачных решений прошлого, а полностью осознавать всю величину изменений (и влияние всяких legacy-костылей) очень тяжело — приходится отматывать время все дальше и дальше. И некоторые вещи в современных видеокартах тянутся аж от истоков трехмерной графики в играх. Так что начнем издалека.

Современный 3D

Если вы посмотрите на видеоролики или геймплей того же Battlefield 1 на максимальной графике — у вас челюсть отвиснет. Потрясающе реалистичные взрывы, сложная анимация лиц, имитация погодных условий, физика, все-все-все — и наше с вами железо показывает эти красоты много раз в секунду. Топовые ПК вываливают на экран почти 500 млн точек за секунду (3840*2160*60 = 497 664 000), а ведь за каждой точкой изображения стоят расчеты, притом непростые.

С чего все начиналось

Не будем уходить во времена совсем дремучие, когда видеоадаптер мог отображать разве что буквы да точки на черно-белом (а затем и цветном) экране. В 1983 году Intel iSBX 275, типичная плата для вывода информации на дисплей, стоила $1000 (в пересчете на 2017-й — $2500) и могла выводить «умопомрачительную» картинку 256х256 точек с 8 цветами или монохромную, но 512х512. Об ускорении 3D-расчетов и речи не шло, тогда проблема была в самом выводе информации.

Источник:

За точку отсчета можно взять 1989 год — выход на рынок первого 2D-ускорителя S3 Graphics 86C911. 1 Мб видеопамяти, поддержка разрешения 800х600 и 16-битного цвета. Можно сказать, эта железка открыла PC-миру комфортную работу с графикой, а компьютер перестал быть скучным: на таком железе уже можно было более-менее работать с графикой. Началась первая гонка графического железа: очень скоро вышли модели с 24-битным цветом (его мы используем до сих пор), спустя год появились и 32-битные системы с поддержкой альфа-канала (прозрачности).
За рынок 2D-ускорителей сражались S3, ATI, Matrox, Cirrus Logic, Trident и другие компании, а продолжалось это веселье до января 1992 года, когда компания Silicon Graphics Inc. (SGI) выпустила первый в мире открытый API для работы с 2D и 3D графикой — OpenGL 1.0.

Софт решил вопрос железа

Хитрость заключалась в том, что SGI уже имела неплохие проприетарные наработки в этой области, в первую очередь нацеленные на рынок профессионального ПО и UNIX-систем, и на горизонте уже начали появляться конкуренты со своими API. На тот момент идея отвязать обработку графики от остального программного кода была инновационной и, открыв свои спецификации, SGI попросту торпедировала разработку чужих графических библиотек. Большие корпорации не понимали, зачем платить за разработку нового ПО, когда было уже работающее, открытое и не привязанное к вендору: проще было найти подходящее железо.

Источник:

Уловка сработала, и OpenGL быстро распространился не только на профессиональный софт, но и на игры.
А что было до OpenGL? По-настоящему трехмерных игр, использующих современные технологии, попросту не существовало. Wolfenstein 3D, игра, подарившая миру жанр шутера от первого лица, использовала код на ассемблере/C и упрощенную трассировку лучей, разворачивающую двухмерный лабиринт в псевдо-3D, а все враги и объекты были обычными спрайтами — двухмерными картинками с набором состояний, через которые и реализовывалась анимация.
Подобный подход работал с удивительной для тех времен скоростью и позволял выводить настоящие трехмерные казематы, которые на самом деле не сильно отличались от уровней Pac-Man. Игра легко вычисляла видимые и невидимые (перекрытые другими стенами) поверхности, могла оценить по длине луча расстояние до стены и соответствующим образом исказить отображаемую текстуру, выполняя базовое текстурирование и моделирование мира одном флаконе.