HARDWARE: Placa de video.

En un PC, el dispositivo encargado de generar las imágenes que ves en el monitor es la tarjeta gráfica. Esto es mucho más importante en aquellos juegos que ofrecen complicados mundos tridimensionales.

Los procesadores convencionales no están pensado para realizar este tipo de tareas. Requieren de miles de millones de operaciones muy complejas y por lo tanto se utiliza un hardware especializado para llevarlo a cabo.

Por suerte, el procesado de una imagen tridimensional se realiza en paralelo. La tarjeta gráfica puede trabajar sin problemas con varios puntos de la imagen al mismo tiempo, lo cual le permite hacer uso, a la vez, de los miles de núcleos que contiene.

Aunque cada fabricante tiene una forma de realizar la transformación de los datos a lo que finalmente ves, existen una serie de procesos o fases que podemos considerar comunes.

La formación de cada cuadro o frame se realiza de la forma siguiente:

Se parte de los objetos. Estos están formados por pequeños triángulos.
Se utiliza este polígono por que es el más sencillo de tratar. Se transforman los objetos a la posición y postura que tienen en ese momento en el juego. Todo esto se hace, como puedes imaginar, de manera matemática. Cuanto mayor sea el número de estos pequeños triángulos, serán más pequeñas las imperfecciones y las imágenes ganaran en calidad, pero será mucho más complejo computacionalmente de tratar.

Se pasa a 2D. Se convierten cada uno de los vértices de esos triángulos de su coordenada 3D a la proyección 2D que tendrían sobre el monitor. Este proceso es muy sencillo pero como imaginaras interviene tanto las posiciones de objetos en el mundo como el punto de vista del que juega. Debido a esto esta transformación hay que hacerla en cada imagen que se genera.

Se quitan del procesado aquellos triángulos que no están dentro del ángulo de visión. Esto se puede realizar tanto a nivel de objeto ahorrando por lo tanto muchos cálculos.

Se procesan esos triángulos. Esta fase esta ganando importancia. Gracias a efectos como la teselación, por ejemplo, podemos convertir cada uno de esos triángulos en miles. Importante sobre todo para los objetos más cercanos. De esta forma objetos que de otra manera parecerían planos pueden obtener precisas curvas o cualquier otro tipo de forma.

La idea principal detrás de esta fase es utilizar la mayor parte del calculo con aquellos objetos que van a estar más cercanos a la visión del jugador.

Si se crean más triángulos se pasaría a la fase anterior.

Se rasteriza. Por cada triangulo se realiza un repaso por los pixeles que lo forman. Es decir se pasa de las coordenadas 2D a el punto que tendrá finalmente en la pantalla.

Tendremos dos memorias, una de ella tiene la profundidad de cada pixel, que se llama buffer-Z y otra con el triangulo que se debe de mostrar en ese punto. Cada vez que procesamos un triángulo comprobamos si es más cercano a la pantalla que el anterior y si está mas cerca que otro entonces apuntamos el triangulo en esa memoria y actualizamos la profundidad de ese punto.

De esta forma sólo se muestra un punto de cada triángulo por cada pixel.

Se calcula la luz y se le aplica la textura. Se realiza un repaso por todos los puntos que componen la pantalla y se calculan tanto la luz que llega como las texturas y otros tipos de efectos. Es el momento por ejemplo del filtro anisotrópico.

Si existe filtro antialiasing se combinan los puntos. En caso de usar un filtro antialiasing se combinan los distintos puntos que se han calculado para mostrar la imagen final.

El programador, usando DirectX puede cambiar como se realiza cada fase y añadir efectos de todo tipo en cada una de ellas.
TIPOS
GPU
Shaders: es el elemento más notable de potencia de una GPU, estos shaders unificados reciben el nombre de núcleos CUDA en el caso de NVIDIA y procesadores stream en el caso de AMD. Son una evolución natural de los antiguos pixel shader (encargados de la rasterización de texturas) y vertex shader (encargados de la geometría de los objetos), los cuales anteriormente actuaban de forma independiente

ROP: se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla, además también es el encargado de los filtros como Antialiasing.
GRAM

La memoria gráfica de acceso aleatorio (GRAM) son chips de memoria que almacenan y transportan información entre sí, no son determinantes en el rendimiento máximo de la tarjeta gráfica, pero unas especificaciones reducidas pueden limitar la potencia de la GPU.

Existen memorias gráficas de dos tipos:

Dedicada: cuando la tarjeta gráfica o la GPU dispone exclusivamente para sí esas memorias, esta manera es la más eficiente y la que mejores resultados da.
Compartida: cuando se utiliza memoria en detrimento de la memoria de acceso aleatorio (RAM),
Las características de memoria gráfica de una tarjeta gráfica se expresan en tres características:

Capacidad: la capacidad de la memoria determina el número máximo de datos y texturas procesadas, una capacidad insuficiente se traduce en un retardo a espera de que se vacíen esos datos. Sin embargo es un valor muy sobrevalorado como estrategia recurrente de marketing para engañar al consumidor, tratando de hacer creer que el rendimiento de una tarjeta gráfica se mide por la capacidad de su memoria. Es una métrica importante en resoluciones grandes (Superiores a 1440p) y monitores múltiples ya que cada imagen toma mucho más espacio en la VRAM.
Interfaz de Memoria: también denominado bus de datos, es la multiplicación resultante del ancho de bits de cada chip por su número de unidades. Es una característica importante y determinante, junto a la velocidad de la memoria, a la cantidad de datos que puede transferir en un tiempo determinado, denominado ancho de banda. Una analogía al ancho de banda se podría asociar al ancho de una autopista o carriles y al número de vehículos que podrían circular a la vez. La interfaz de memoria se mide en bits.
Velocidad de Memoria: es la velocidad a la que las memorias pueden transportar los datos procesados, por lo que es complemento a la interfaz de memoria para determinar el ancho de banda total de datos en un tiempo determinado. Continuando la analogía de la circulación de los vehículos de la autopista, la velocidad de memoria se traduciría en la velocidad máxima de circulación de los vehículos, dando resultado a un mayor transporte de mercancía en un mismo periodo de tiempo. La velocidad de las memorias se mide en hercios (su frecuencia efectiva) y se van diseñando tecnologías con más velocidad, se destacan las adjuntas en la siguiente tabla:
Tecnología Frecuencia efectiva (MHz) Ancho de banda (GB/s)
GDDR 166 - 950 1,2 - 30,4
GDDR2 533 - 1000 8,5 - 16
GDDR3 700 - 1700 5,6 - 54,4
GDDR4 1600 - 1800 64 - 86,4
GDDR5 3200 - 7000 24 - 448
HBM 500 512

GRAMDAC

El Convertidor Digital-a-Analógico de Memoria de Acceso Aleatorio (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter, RAMDAC) es un conversor de señal digital a señal analógica de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 Hz, y nunca inferior a 60).3 Dada la creciente popularidad de los monitores de señal digital, el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilidad.
Algunas marcas:

NVIDIA GEFORCE GTX295