Radeon DDR особенности архитектуры

Новый чип от ATI был анонсирован в мае 2000 года.За это время платы на базе NVIDIA GeForce2 GTS уже успели изрядно подешеветь, поэтому новинкам от ATI было не так просто занять достойное место на рынке.

Новые возможности 3-Д графики которые были реализованы в новом чипе:

Геометрический движок Charisma Engine - аппаратная реализация преобразования координат, установка освещения, clipping (отсечение полигонов, не входящих в конечный кадр), vertex skinning, keyframe interpolation (интерполяция между ключевыми кадрами), perspective devide, triangle setup
Поддержка до четырех skinning матриц, применяемых для интерполяции вершин полигонов (vertex blending)
Производительность HW TCL: 30 млн. текстурированных полигонов в секунду (пиковая)
Аппаратная установка 8 источников света для всей сцены (directional aka infinite и point Lights aka local)
Полная поддержка OpenGL и DX7 - Tranform & Lighting, Cube environment mapping (кубического текстурирования картами окружения), projective textures (проекция текстур) и компрессия текстур
Движок рендеринга Pixel Tapestry позволяющая использовать три блока текстурирования на каждом конвейере рендеринга пикселей
Поддерживаются следующие методы наложения текстур: Сubic, Spherical и Dual-Paraboloid
Рендеринг при 16 и 32 битной глубине представления цвета
Аппаратная поддержки рельефного текстурирования следующих типов: Embosing, Dot Product3, EMBM
Поддерживаются текстуры вплоть до 2048x2048 @ 32 bit
Программируемые режимы смешивания нескольких текстур
Поддерживаются 3D текстуры, это позволяет воспроизводить объемные эффекты, например туман или динамично изменяемы источник света, например огонь в камине
Поддержка реализации аппаратных эффектов типа Motion Blur, Depth of Field, сглаживания всей сцены (FSAA) и т.д. через D3D8
Буфер шаблонов (стенсель): 8 бит
Z-буфер: 16/24/32 бит
Наложение теней для каждого индивидуального источника света, для этого в чипе реализован специалный Priority Buffer
Полная поддержка Direct3D модели освещения
Поддержка табличного и вершинного тумана

Структурная схема видеокарты:

Видео:
Поддерживается аппаратное декодирование всех форматов HDTV
Поддерживаются все разрешения ATSC, включая 1080i
Благодаря поддержке формата YPrPb имеется возможность прямого подключения HDTV дисплеев
Поддерживается технология Adaptive de-interlacing - уникальная технология от ATI позволяющая воспроизводить видео с высокой четкостью без артефактов или размытия
Поддерживается 8-bit режим альфа смешивания видео и графики (например, это используется для наложения субтитров или анимационных меню)
Полная совместимость с чипом-компаньоном Rage Theater от ATI.

Charisma Engine

Геометрический движок Charisma Engine имел следующие возможности: Аппаратная поддержка установки вершинного освещения. Ожидается, что при использовании более одного источник света типа Directional Lights (направленное освещение, aka Infinite; в этом случае источник света трактуется как точка, расположенная на бесконечном расстоянии от видимых объектов сцены) падение производительности будет менее существенным по сравнению с GeForce256. Аппаратное преобразование координат вершин полигонов из 3D координат моделируемой сцены в 2D координаты экрана монитора с учетом коррекции расстояний, т.н. операция трансформации перспективы. На аппаратном уровне поддерживается процесс отсечения невидимых в конечной сцене полигонов - Clipping.

Vertex Skinning

Это метод правильной трансформации вершин геометрической сетки в местах сгиба модели, т.е. работа идет только с геометрией, а не с текстурами. Текстуры на корректно трансформированную геометрию натянутся правильно. Чтобы геометрия была трансформирована корректно, особенно на сгибах и сочленениях (например, все суставы при моделировании тела человека) применяется техника vertex skinning (single-skin effect). Заметим, что vertex skinning является подмножеством метода интерполяции вершин (vertex blending). По сути, vertex blending это как alpha blending, только для вершин, а не для пикселов (V = V1*alpha + V2*(1-alpha)). Метод vertex skinning это vertex blending для вершин, обработанных разными матрицами (V = V1*M1*alpha + V2*M2*(1-alpha)). Подчеркнем: корректность наложения текстур на сгибах является следствием правильного расположения вершин, которое и достигается при помощи vertex skinning. Применяется Vertex Skinning для того, чтобы на стыках текстур были плавные, естественные переходы, особенно во время движения. Интерполяция вершин осуществляется с помощью матриц, называемых Skinning Matrices

Keyframe Interpolation

Интерполяция по ключевым кадрам позволяет реализовать на аппаратном уровне изменение внешнего вида отображаемого объекта за счет задания только начального изображения, конечного изображения и ключевых промежуточных кадров, все остальные преобразования выполняются автоматически. Иными словами Charisma Engine вставляет необходимое число интерполированных кадров между "ключевыми" и в результате, например, можно довольно просто реализовать изменение мимики на лице персонажа игры.

Pixel Tapestry

Кроме возможности аппаратно ускорять геометрическую стадию при рендеринге изображения, RADEON, разумеется, умел аппаратно ускорять стадию растеризации. Именно для этой цели и была создана архитектура рендеринга пикселей и движок с таким же названием - Pixel Tapestry. Этот движок рендеринга встроен в RADEON и был специально создан для реализации работы трех текстурных блоков на каждом из имеющихся конвейеров рендеринга. В RADEON имеется два конвейера рендеринга, на каждом из которых имеется по три блока текстурирования. Это позволяет:
смешивать и фильтровать до трех текстур на пиксель без потерь в скорости
аппаратно реализовать различные методы трансформации текстур (cubic environment mapping, projective texturing и т.д)
реализовать однопроходное наложение рельефных текстур с помощью методов Emboss, Dot Product 3 и Environment Mapped Bump Mapping (EMBM)
точно моделировать отражающие свойства материалов (вода, метал, дерево и т.д)

Кроме того, с помощью движка Pixel Tapestry была реализована поддержка:
Priority Buffer, который используется для наложения реалистичных теней shadow mapping от индивидуальных источников света
3D Textures (трехмерные текстуры), что позволяет создавать сложные, динамические источники освещения, а также объемный туман, дым, жидкости и упрощает обращение с объектами с изменяемой геометрией.

Hyper Z

HyperZ работает на тайловой основе, т.е на основе разбиения экрана на квадратные фрагменты. RADEON вырисовывает полигон сначала в обычном порядке, затем в тайловом и если тайл полностью закрывает собой полигон, то он отбрасывается и исключается из дальнейшей обработки. Это простой, но очень эффективный трюк, так как сюжет большинства трехмерных игр разыгрывается в сценах содержащих стены, потолки и т.д. ,  такой подход экономит до 20% времени при рендеризации.

Характеристики ATI Radeon DDR

Через 2.5 месяца после выхода в свет видеокарт на базе NVIDIA GeForce2 GTS, фирма ATI нанесла ответный удар. Ее новое детище со странным названием RADEON бесцеремонно нарушило полновластие продуктов от NVIDIA, и GeForce2 GTS слетел с трона лидера в 3D-графике при 32-битном цвете.

Quake