Vector 4D

En informática , un vector 4D es un tipo de dato vectorial de cuatro componentes . Entre sus usos se incluyen las coordenadas homogéneas para el espacio tridimensional en gráficos por computadora , y los valores RGBA ( rojo, verde, azul y alfa ) para imágenes de mapa de bits con un canal de color y un canal alfa (por lo que se utilizan ampliamente en gráficos por computadora). También pueden representar cuaterniones (útiles para rotaciones), aunque el álgebra que definen es diferente.

Algunos microprocesadores tienen soporte de hardware para vectores 4D con instrucciones que manejan instrucciones SIMD ( instrucciones únicas, datos múltiples ) de 4 carriles , generalmente con una ruta de datos de 128 bits y campos de punto flotante de 32 bits . ^{[ 1 ]}

Las instrucciones específicas (por ejemplo, el producto escalar de 4 elementos ) pueden facilitar el uso de un registro de 128 bits para representar un vector 4D. Por ejemplo, en orden cronológico: Hitachi SH4 , extensión PowerPC VMX128, ^{[ 2 ]} e Intel x86 SSE4. ^{[ 3 ]}

Algunos motores vectoriales de 4 elementos (por ejemplo, las unidades vectoriales de PS2 ) fueron más allá con la capacidad de transmitir componentes como fuentes de multiplicación y soporte para productos cruzados . ^{[ 4 ] [ 5 ]} Las generaciones anteriores de pipelines de sombreado de unidades de procesamiento gráfico (GPU) utilizaban conjuntos de instrucciones de palabras de instrucción muy largas (VLIW) adaptados para operaciones similares.

El uso de SIMD para vectores 4D se puede encapsular convenientemente en una biblioteca de matemáticas vectoriales (comúnmente implementada en C o C++ ) ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} comúnmente utilizada en el desarrollo de videojuegos , junto con soporte para matrices de 4×4 . Estas se distinguen de las bibliotecas de álgebra lineal más generales en otros dominios que se centran en matrices de tamaño arbitrario. Dichas bibliotecas a veces admiten vectores 3D rellenos a 4D o carga de datos 3D en registros 4D, con aritmética mapeada eficientemente a operaciones SIMD mediante implementaciones de funciones intrínsecas por plataforma . Existe la opción entre los enfoques AOS y SOA dada la disponibilidad de registros de 4 elementos, frente a las instrucciones SIMD que generalmente están adaptadas a datos homogéneos.

Los lenguajes de sombreado para la programación de unidades de procesamiento gráfico (GPU) suelen tener tipos de datos 4D (junto con 2D y 3D) con accesores xyzw que incluyen permutaciones o acceso swizzle , por ejemplo, permitiendo un fácil intercambio de formatos RGBA o ARGB, el acceso a dos vectores 2D empaquetados en un vector 4D, etc. ^{[ 9 ]} Las GPU modernas han pasado desde entonces a las canalizaciones escalares de instrucción única, múltiples hilos (SIMT) (para una mayor eficiencia en la computación de propósito general en unidades de procesamiento gráfico (GPGPU)) pero aún admiten este modelo de programación. ^{[ 10 ]}

• espacio euclidiano
• espacio tetradimensional
• Cuaternio
• Dimensión
• espacio de color RGBA
• Teseracto
• matriz de 4×4