В каком виде хранится информация в видеопамяти?

Информация в видеопамяти хранится в двоичном виде (0 и 1), но организована она так, чтобы видеокарта могла быстро и параллельно обрабатывать данные, нужные для вывода изображения и вычислений. То есть это не “картинка как картинка”, а набор структурированных массивов байтов/слов, которые интерпретируются как пиксели, текстуры, буферы и т. п.

Ниже — основные “виды”, в каком виде данные лежат в видеопамяти.

1) Кадровый буфер (Frame Buffer): “то, что выводится на экран”

Самый понятный пример — кадровый буфер, где хранится итоговое изображение (или промежуточные изображения), которое будет отправлено на монитор.

Как там лежат пиксели

Обычно картинка хранится как 2D-массив пикселей, но физически в памяти это линейный массив. Каждый пиксель занимает фиксированное число бит/байт:

• RGB / RGBA (цвет + возможно альфа-канал прозрачности)

• Частые форматы:

  • 24 бита (8 бит на R, G, B)

  • 32 бита (8 бит на R, G, B, A)

Пример: формат RGBA8 означает, что на каждый пиксель выделено 4 байта: R, G, B, A.

2) Буфер глубины и трафарета (Depth/Stencil Buffer)

Кроме цвета видеокарте важно знать, что ближе к камере, чтобы правильно перекрывать объекты.

• Depth buffer хранит для каждого пикселя значение глубины (обычно 16/24/32 бита, часто это не “метры”, а нормализованное значение).

• Stencil buffer хранит вспомогательные маски (обычно 8 бит на пиксель) для эффектов (тени, контуры, маскирование и т. п.).

Это тоже по сути “картинки”, но вместо цвета — числовые значения.

3) Текстуры (Textures): “данные для наложения на поверхности”

Текстуры в видеопамяти — это тоже массивы, чаще всего 2D, иногда 3D или кубические карты.

Какие данные бывают в текстурах

• Цветовые (diffuse/albedo)

• Нормали (normal map) — это векторные данные, упакованные в каналы

• Высоты/глубины (height maps)

• Маски материалов (шероховатость, металличность и т. п.)

Форматы и сжатие

Текстуры могут храниться:

• несжатыми (RGBA8, RGBA16F и т. д.)

• сжатыми аппаратно (типы сжатия вроде BC/DXT/ASTC и т. п.), чтобы экономить память и ускорять выборку. В этом случае в памяти лежат блоки сжатых данных, которые GPU распаковывает “на лету” при чтении.

4) Вершинные и индексные буферы (Vertex/Index Buffers): “геометрия”

Для отрисовки 3D-моделей в видеопамяти лежат:

• Vertex buffer: список вершин, где у каждой вершины набор атрибутов:

  • позиция (x, y, z) — обычно float (32 бита) или упакованные форматы

  • нормаль

  • координаты текстуры (u, v)

  • цвет вершины и т. п.

• Index buffer: список индексов (16 или 32 бита), которые говорят, какие вершины образуют треугольники.

То есть это табличные числовые данные, а не пиксели.

5) Шейдерные ресурсы и буферы для вычислений

Современная видеопамять используется не только для графики, но и для вычислений (GPGPU).

Там могут храниться:

• константные буферы (параметры кадра, матрицы, настройки)

• структурированные буферы (массива структур)

• буферы произвольного доступа (GPU может читать/писать)

• данные для нейросетей (видеокарта активно работает с тензорами)

Форматы часто включают:

• целые числа (int/uint разных разрядностей)

• float16/float32 (в том числе “half” — 16-битные числа с плавающей точкой)

• специальные упакованные форматы

6) Почему данные в видеопамяти “лежат не просто подряд”

Хотя логически это массивы, физически данные часто организуются так, чтобы GPU быстрее работал:

• выравнивание по границам (чтобы меньше “лишних” чтений)

• tiling / swizzling (переупорядочивание блоков пикселей/текстур в памяти), чтобы соседние пиксели попадали в кэш и быстрее выбирались при рендеринге

• многоуровневые представления (mipmaps у текстур: уменьшенные копии для разных расстояний)

То есть “картинка” может быть записана в памяти не строка за строкой, а блоками/плитками — для производительности.

Итог

Видеопамять хранит информацию как двоичные данные, но в разных представлениях в зависимости от назначения:

• пиксельные буферы (цвет, глубина, трафарет) — массивы значений “на пиксель”

• текстуры — массивы данных (часто со сжатием и mipmap-уровнями)

• геометрия (вершины/индексы) — числовые таблицы

• вычислительные буферы — структуры и массивы для шейдеров и задач GPU

То есть в видеопамяти лежит не “картинка” в человеческом смысле, а набор специализированных двоичных структур, которые GPU интерпретирует как цвета, глубину, текстуры, геометрию и данные для вычислений.