ATi Radeon 9700 - král mezi grafickými čipy II.
31.7.2002, Zdeněk Kabát, článek
Dnes Vám přinášíme druhou část rozsáhlého popisu nového vládce mezi grafickými čipy, ATi Radeon 9700. Po hlavních specifikacích a popisu architektury čipu a paměti zveřejněných v první části naleznete v tomto článku kompletní popis pipeline včetně výtečné technologie SmoothVision 2.0. A věřte že je o co stát…
Kapitoly článku:
- ATi Radeon 9700 - král mezi grafickými čipy II.
- Pixel pipeline a SmartShader 2.0
- SmoothVision 2.0 a Anizotropní filtrování
Odkazy na další části seriálu:
ATi Radeon 9700 – král mezi grafickými čipy I.
ATi Radeon 9700 – král mezi grafickými čipy III.
Obr. 5 - Vertex processing engine
klikněte pro zvětšení
Radeon 9700 obsahuje velice výkonný vertex processing engine, který zahrnuje čtyři paralelní vertex shader pipeline. Jako jediný čip je tak schopen zpracovat jeden vrchol a jeden polygon v jediném cyklu. Tyto schopnosti mu umožňují splnit specifikaci Vertex Shader 2.0 a tím i DirectX9. Tím, že dokáže Radeon 9700 zpracovat jeden trojúhelník za cykl (tzn. 325 milionů polygonů za vteřinu při 325MHz), překonává až 2,5-násobně GF4 Ti4600.
Specifikace Vertex Shader 2.0 konečně zabezpečuje plnou programovatelnost a obsahuje instrukce řízení toku, tedy podmínky jako skoky, cykly a procedury. Teoreticky jsou vertexové programy podle této specifikace schopny provést až 1024 instrukcí a 256 konstant, ale hlavně podporují 128-bitovou floating-point barevnou hloubku pro osvětlovací fázi vertexového procesoru.
Obr. 6 - Vertex shader pipeline
klikněte pro zvětšení
Každá shader pipeline ve vertex processing enginu je navržena k simultánnímu provádění vektorových i skalárových operací. Data potřebná pro vektorové operace jsou vícesložková, například 3D souřadnice (x, y, z) a barvy (červená, zelená a modrá složka). Skalárové operace pracují s jednosložkovými hodnotami. Díky zahrnutí možností obou operací se může rychlost zpracování zvýšit až o 100%.
Celý vertex processing engine je navržen tak, aby plně odpovídal specifikaci Vertex Shader 2.0, který je součástí DirectX 9. Díky řízení toku není nutné opakované psaní příkazů, ale vertex shader programy jsou schopné používat např. cykly. Ve Vertex Shaderu 1.4 byla jediná možnost, jak zapsat dejme tomu 100 přičtení jedničky k proměnné, třeba 200 řádků dlouhá. Nyní ji lze zapsat cyklem na dva řádky.
Specifikace Truform 2.0 náleží stále do vertex processing enginu, ale uvedu ji ve zvláštní kapitole. Klíčové schéma pro vysvětlení je toto:
Obr. 7 - Truform 2.0
klikněte pro zvětšení
Truform 2.0 je nejnovější technologie společnosti ATi pro povrchy vyššího řádu (higher order surface). Neslouží k ničemu jinému než ke zjemnění zakřivených povrchů např. 3D postav, objektů a terénu zvýšením počtu polygonů procesem zvaným "mozaikování" (tessellation). Vznikají tak přirozenější scény, které bez výraznějšího útlumu výkonu obsahují více polygonů (které není nutné zasílat přes AGP) a "kulatější" tvary.
Nová verze technologie Truform není omezená pevnými celočíselnými úrovněmi mozaikování, ale podporuje spojité mozaikování s floating-point mozaikováním, které díky plovoucí desetinné čárce vytváří jemnější přechody. Radeon 9700 také obsahuje adaptivní mozaikování, které dynamicky zvyšuje úroveň mozaikování v závislosti na vzdálenosti "pozorovatele", takže blízké předměty jsou přesnější a hladší než vzdálená krajina apod.
V obrázku jste si mohli všimnout "displacement mappingu" (mapování posunutí), který upravuje umístění vrcholů podle hodnot speciální textury zvané "displacement map". Jedná se vlastně o realističtější a detailnější formu bump-mappingu. Displacement mapping je součástí specifikace DirectX 9 a poprvé ho využila karta Matrox Parhelia. K využití této moderní technologie je ale samozřejmě třeba softwarové podpory a pochybuji, že si vývojáři her budou přidávat další práci na displacement map kvůli (zatím) dvěma grafickým čipům.
Na rozdíl od původní verze Truform totiž displacement mapping není kompatibilní se staršími hrami, takže tuto komfortní technologii využijí pravděpodobně pouze hráči leteckých simulátorů apod. ATi sice tvrdí, že aplikace displacement map je jednoduchá, ale žádný vývojář her se zatím k aplikaci Truform 2.0 nerozhodl. Tuto technologii nevyužije ani John Carmack ve svém velkém projektu DOOM III.
ATi Radeon 9700 – král mezi grafickými čipy I.
ATi Radeon 9700 – král mezi grafickými čipy III.
Vertex shadery
Celá 3D scéna je tvořena pospojitými skupinami trojúhelníků, které vytvářejí všechny viditelné povrchy. Vertex processing engine ("motor" zpracovávající vrcholy) provádí matematické operace a maticové výpočty, díky kterým lze umístit, natočit, animovat, obarvit, transformovat a osvětlit (T&L engine) všechny vrcholy, polygony a povrchy. Všechny tyto procesy jsou vyvolány malými programy zvanými vertex shadery, které jsou společně s daty zaslány do grafického procesoru.
.gif)
Obr. 5 - Vertex processing engine
klikněte pro zvětšení
Radeon 9700 obsahuje velice výkonný vertex processing engine, který zahrnuje čtyři paralelní vertex shader pipeline. Jako jediný čip je tak schopen zpracovat jeden vrchol a jeden polygon v jediném cyklu. Tyto schopnosti mu umožňují splnit specifikaci Vertex Shader 2.0 a tím i DirectX9. Tím, že dokáže Radeon 9700 zpracovat jeden trojúhelník za cykl (tzn. 325 milionů polygonů za vteřinu při 325MHz), překonává až 2,5-násobně GF4 Ti4600.
Specifikace Vertex Shader 2.0 konečně zabezpečuje plnou programovatelnost a obsahuje instrukce řízení toku, tedy podmínky jako skoky, cykly a procedury. Teoreticky jsou vertexové programy podle této specifikace schopny provést až 1024 instrukcí a 256 konstant, ale hlavně podporují 128-bitovou floating-point barevnou hloubku pro osvětlovací fázi vertexového procesoru.
Obr. 6 - Vertex shader pipeline
klikněte pro zvětšení
Každá shader pipeline ve vertex processing enginu je navržena k simultánnímu provádění vektorových i skalárových operací. Data potřebná pro vektorové operace jsou vícesložková, například 3D souřadnice (x, y, z) a barvy (červená, zelená a modrá složka). Skalárové operace pracují s jednosložkovými hodnotami. Díky zahrnutí možností obou operací se může rychlost zpracování zvýšit až o 100%.
Celý vertex processing engine je navržen tak, aby plně odpovídal specifikaci Vertex Shader 2.0, který je součástí DirectX 9. Díky řízení toku není nutné opakované psaní příkazů, ale vertex shader programy jsou schopné používat např. cykly. Ve Vertex Shaderu 1.4 byla jediná možnost, jak zapsat dejme tomu 100 přičtení jedničky k proměnné, třeba 200 řádků dlouhá. Nyní ji lze zapsat cyklem na dva řádky.
Truform 2.0
Specifikace Truform 2.0 náleží stále do vertex processing enginu, ale uvedu ji ve zvláštní kapitole. Klíčové schéma pro vysvětlení je toto:
.gif)
Obr. 7 - Truform 2.0
klikněte pro zvětšení
Truform 2.0 je nejnovější technologie společnosti ATi pro povrchy vyššího řádu (higher order surface). Neslouží k ničemu jinému než ke zjemnění zakřivených povrchů např. 3D postav, objektů a terénu zvýšením počtu polygonů procesem zvaným "mozaikování" (tessellation). Vznikají tak přirozenější scény, které bez výraznějšího útlumu výkonu obsahují více polygonů (které není nutné zasílat přes AGP) a "kulatější" tvary.
Nová verze technologie Truform není omezená pevnými celočíselnými úrovněmi mozaikování, ale podporuje spojité mozaikování s floating-point mozaikováním, které díky plovoucí desetinné čárce vytváří jemnější přechody. Radeon 9700 také obsahuje adaptivní mozaikování, které dynamicky zvyšuje úroveň mozaikování v závislosti na vzdálenosti "pozorovatele", takže blízké předměty jsou přesnější a hladší než vzdálená krajina apod.
V obrázku jste si mohli všimnout "displacement mappingu" (mapování posunutí), který upravuje umístění vrcholů podle hodnot speciální textury zvané "displacement map". Jedná se vlastně o realističtější a detailnější formu bump-mappingu. Displacement mapping je součástí specifikace DirectX 9 a poprvé ho využila karta Matrox Parhelia. K využití této moderní technologie je ale samozřejmě třeba softwarové podpory a pochybuji, že si vývojáři her budou přidávat další práci na displacement map kvůli (zatím) dvěma grafickým čipům.
Na rozdíl od původní verze Truform totiž displacement mapping není kompatibilní se staršími hrami, takže tuto komfortní technologii využijí pravděpodobně pouze hráči leteckých simulátorů apod. ATi sice tvrdí, že aplikace displacement map je jednoduchá, ale žádný vývojář her se zatím k aplikaci Truform 2.0 nerozhodl. Tuto technologii nevyužije ani John Carmack ve svém velkém projektu DOOM III.
