5.19 Будова 3d-акселератора
3D-акселератор має декілька обов’язкових базових елементів, що забезпечують апаратне прискорення основних етапів 3D-конвейєра:
Геометричний процесор (Geometry Processor).
Механізм прорисовування (Rendering).
Відеопам’ять.
Цифро-аналоговий перетворювач ().
Додаткові пристрої (в залежності від набору додаткових функцій).
Геометричний процесор відповідає за 2..6 етапи 3D-конвейєра, в дешевих 3D-акселераторах буває відсутній, тоді його функції виконує центральний процесор, або спрощений - виконує тільки механізм встановлення (Setup Engine), що виконує перетворення даних про вершини даних, сортування та відкидання задніх граней (стадія Triangle Setup).
Процес рендерінга розбивається на 2 ступені: обробка елементів текстур (Texel Engine) і
обробка елементів результуючого кадру (Pixel Engine). На кожній з стадій робота проводиться із
своїм буфером. Крім буферів кадру і текстур використовуються z-буфер (для коректного
видалення невидимих поверхонь) та α-буфер (для ефективного виконання альфа-змішування).
Розмір кадрового буферу визначає максимально допустиме розділення зображення та
кількість відтінків кольорів. Як правило, використовується метод подвійної буферизації, коли
кадровий буфер розбивається на передній (Front buffer) та задній (Back buffer) буфери. Поки
виконується відображення (передача в RAMDAC) першого, “переднього” кадру, акселератор
будує в задньому буфері наступний кадр. Це забезпечує більш плавну та швидку зміну кадрів.
5.20 Основні характеристики 3d-акселератора
Для оцінки 3D-акселераторів використовуються як стандартні характеристики відеоадаптерів:
розрядність, об’єм і пропускна здатність відеопам’яті,
тактові частоти графічного процесора (ядра), відеопам’яті і RAMDAC,
тип інтерфейсу з шиною вводу-виводу,
частота зміни кадрів (frame per second - fps), так і специфічні показники:
максимальна швидкість зафарбовування (Fill Rate), що вимірюється в пікселах на секунду,
максимальна кількість елементарних трикутників, що обробляються в секунду (Triangle Throughput).
набір апаратно реалізованих (прискорюваних) 3D-функцій, а також якість (коректність) їх реалізації.
наявність розширюваних режимів (наприклад, SLI, MAXX, VSA).
перелік API, які підтримуються (DirectX і OpenGL), а також ступінь підтримки.
5.21 Чіпсети для 3d-акселераторів
3Dfx Interactive
Voodoo Graphics - 3D-акселератор, виконаний у вигляді окремої PCI-карти (потрібна ще додатково відеокарта);
тактова частота - до 60 МГц,
максимальна частота RAMDAC - 135 МГц; o розмір кадрового буфера - до 4 MB;
максимальне розділення – 800х600 (4 MB) або 640х480 (2 MB);
глибина представлення кольору - 16 біт;
максимальне значення Fill Rate - 50 мільйонів пікселів в секунду.
Voodoo2 - також окрема PCI-карта, відрізняється від Voodoo Graphics;
тактова частота ядра - до 100 МГц;
максимальне розділення – 800х600 (при використанні z-буферизації) або 1024х768 (без z-буферизації);
максимальне значення Fill Rate - 90 або 180 мільйонів пікселів в секунду (в залежності від режиму роботи).
Voodoo Banshee - потужний повнофункціональний 2D/3D-акселератор; випускаються в двох варіантах: PCI/33 МГц і AGP/66 МГц (не підтримує 2x); має інтегрований RAMDAC з тактовою частотою 250 МГц.
Voodoo3 - універсальний відеоадаптер, що містить 2D- і 3D-ядро в одному чіпі; має три модифікації, які відрізняються тактовими частотами RAMDAC і ядра, а також набором додаткових функцій;
тактова частота ядра - 143..183 МГц; o об’єм відеопам’яті - 4..16 MB;
підтримує AGP 2x;
максимальне розділення - до 2048Ч1536 при частоті кадрів 75 Гц.
Intel
i740 - 64-розрядний суміщений 2D- і 3D-акселератор, що реалізує декілька додаткових функцій: TV-вихід, можливість вводу/виводу відеоданих, DVD-декодер;
оптимізований для машин на основі Pentium II з шиною AGP (підтримує 2x);
об’єм відеопам’яті - 2..8 MB;
максимальна частота RAMDAC - 205 МГц (при використанні 256 кольорів) і 220 МГц (в режимах High Color і True Color).
nVidia
Riva 128 - надає повний набір послуг: 2D- і 3D-акселератор, ввід-вивід відео; випускається в PCI і AGP варіантах;
об’єм локальної пам’яті - 4 MB для кадрового і z-буферів;
максимальна частота RAMDAC - 230 МГц;
кольори - 16-розрядні в 3D-графіці та 32-розрядні в 2D-графіці.
Riva 128 TNT
два процесори для обробки текстур (TwiN Texel);
тактова частота ядра - 90 МГц;
об’єм відеопам’яті - 8 або 16 MB;
підтримує AGP 2x;
32-розрядний колір в 3D-аплікаціях;
максимальне розділення - 1600Ч1200 при частоті кадрів 85 Гц;
апаратна підтримка відтворення MPEG-1 та MPEG-2.
Riva TNT2 - вдосконалена версія Riva TNT, головні відмінності
збільшення об’єму відеопам’яті до 32 MB;
використання більш швидкого RAMDAC, що працює на частоті 300 МГц;
добавлено підтримку режиму 4x при AGP-текстуруванні;
збільшення тактової частоти ядра до 125 МГц.
GeForce 256 - сімейство потужних 3D-акселераторів фотореалістичної графіки з геометричним процесором, що забезпечує апаратне прискорення найбільш трудомістких етапів 3D-конвейєра - перерахунок координат і розрахунок освітленості, особливо при наявності декількох джерел освітлення;
розрядність ядра та шини пам’яті збільшені до 256 розрядів (деякі моделі - 128);
об’єм відеопам’яті - до 128 MB;
модуль рендерінга містить 4 конвейєра, кожний з яких має один або два блока текстурування;
тактова частота ядра - 120 МГц (для GeForce 256) або 200 МГц (для GeForce GTX);
частота RAMDAC - 350 МГц;
максимальне розділення - 2048Ч1536Ч32 при 75 кадрах в сек.
ATI
ATI Rage 128
128-бітна архітектура;
тактова частота ядра і відеопам’яті - 103 МГц; o об’єм відеопам’яті - 16 або 32 ;
тактова частота RAMDAC - 250 МГц;
максимальне розділення – 1920х1200х32;
пропускна здатність - 4 мільйонів трикутників в секунду;
швидкість зафарбовування - 200 мільйонів пікселів в секунду. o підтримка 2x AGP.
ATI Rage 128 Pro - покращений варіант ATI Rage 128;
тактова частота ядра і відеопам’яті - 140 і 150 МГц відповідно; o тактова частота RAMDAC - 300 МГц;
максимальне розділення – 2048х1536х32; o підтримка 4x AGP.
ATI Radeon 256 - відноситься до прискорювачів фотореалістичної графіки;
256-розрядне графічне ядро, що складається з двох паралельно працюючих 128-розрядних блоків;
тактова частота ядра - 200..400 МГц;
об’єм відеопам’яті - від 8 до 128 MB;
швидкість зафарбовування - 400 мільйонів пікселів в секунду.
S3
S3 Savage 3D
128-бітна архітектура (2 блоки по 64 розряди);
тактова частота ядра - 125 МГц;
об’єм відеопам’яті - від 2 до 8 MB;
швидкість зафарбовування - 5 мільйонів пікселів в секунду.
S3 Savage 4 (GT, Pro, Pro+) - покращена версія (виправлені помилки) S3 Savage 3D;
тактова частота ядра - до 143 МГц;
об’єм відеопам’яті - до 32 MB;
підтримка 4x AGP.
S3 Savage2000 - має геометричний процесор S3TL для перетворення координат таосвітленості (до 8 джерел світла)
пропускна здатність - 10..15 мільонів трикутників в секунду;
швидкість зафарбовування - 300 мільйонів пікселів в секунду.