GEFORCE3背后的秘密(1) 阅读
人次
【文章简介】 关于NVIDIA的最新产品——GEFORCE3，在其强大能量的背后NVIDIA是否对我们隐瞒了什么呢？看完这篇文章后或许能够有一个答案... (2565 字)
关于NVIDIA的最新产品——GEFORCE3，NVIDIA到底对我们隐瞒了什么呢？看完这篇文章后或许能够有一个答案。本篇文章就是揭示隐藏在这块小小的图形处理芯片后面的秘密。实际上，很多秘密就隐藏在我们都现今已经知道的事实背后，我们所要做的就是要透过这些遮人耳目的表面现象，找出NVIDIA公司不愿告人的东西。这其中就包括GEFORCE3所特有的功能——Z轴无损压缩（Z-compression），Z轴遮挡筛选（Z-occlusion culling）和显存交错寻址控制器（Crossbar memory controller），让我们先来看看这些技术吧。
点击放大，欣赏原图 ·测试系统：
CPU AMD 雷鸟 1G （200 FSB）
主板 ASUS A7V133（ KT133A+686B）
256M PC133 SDRAM
IBM 75GXP 30G 7200RPM ATA100
·对比测试显卡
GEFORCE2 ULTRA 64M DDR 200/230MHz
GEFORCE3 64M DDR 200/230MHz
MicroSoft Windows98SE
显卡驱动 4.13.01.1210
注意：在这里我们使用的GEFORCE2 ULTRA的显卡的核心频率为200MHz，而不是标称的250MHz，这样做的目的是使之核心频率和显存频率向GEFORCE3看齐，从而找出GEFORCE3的先进之处。
I. Z轴无损压缩（Z-compression），Z轴遮挡筛选（Z-occlusion culling）和显存交错寻址控制器（Crossbar memory controller）
在经过以4：1比例的无损材质压缩之后，Z缓冲的带宽占用率降低了四分之一。在3D MARK 2000填充率的测试中，占据了整个屏幕的四边形被重复着色。由于三角形是透明的，所以不会彼此遮挡，Z轴遮挡筛选不会影响填充率的测试结果。另外，由于画面被大量的三角形所填充，使得帧缓冲得以充分得利用。在这项测试中，如图1所示的强大的32位色下的填充率归功于Z轴无损压缩，而且在这项测试中令我们很惊奇的是GEFORCE3在16位色下填充率比GEFORCE2稍差，这可能是因为其在16位色的测试中带宽没有被完全利用，而且GEFORCE2在16位色情况下的填充效率比较高造成的。
上图为3D Mark 2000多重材质填充率测试结果。
16位色填充率
32位色填充率
分辨率
GeForce2
GeForce3
GeForce2
GeForce3
640x480
1293.2
1212.3
743.7
1176.2
800x600
1335.8
1212.9
750.7
1176.6
1024x768
1388.5
1278
782.8
1244.8
1280x1024
1405.2
1345.5
739.4
1292.2
1600x1200
1408.1
1391.5
717.5
1327.5
测试结果指出GEFORCE3的32位色下的填充率与GEFORCE2在16位色下的填充率相差不多，这要归功于GEFORCE3所特有的Z轴无损压缩、Z轴遮挡筛选以及显存交错寻址控制功能。
减少渲染被遮挡像素时浪费掉的带宽的工作落在了Z轴遮挡筛选功能上，但是NVIDIA并不想告诉别人这项技术，毕竟这是人家自己的专利，这样，我们只能从目前已经掌握的数据中推理得出结论。怎样分辨哪些像素是需要渲染的，哪些像素是被遮挡而不需要渲染的呢？这需要利用Z-testing来分辨，这项工作需要在材质绘图之前完成，是用来减少带宽浪费和缩短渲染时间的一种折衷。如果Z-testing的工作过于繁杂，那么整个画面所需要的渲染时间就会拉长；但是如果Z-testing的工作做得很少，那么就会不能完全分辨出画面中不需要渲染的像素，从而导致需要不必要的渲染时间。另外，应用程序会将需要渲染的物体按照从前至后的顺序发送指令，在处理这些指令的时候，GPU是怎样来进行处理的呢，下面我们从三个方面来考虑。
首先，早期Z-testing当中是否包括对整个画面中多边形数量的评估，还有是否包含对画面中每个像素色深要求的估测？在图形渲染单元中，对整个画面中多边形的评估优先于生成三角形这项任务。如果画面中被遮挡的多边形过多，画面上将显示出很多三角形状的物体，这对画面质量影响很大。而且，互相交叉遮挡的物体也不会被很好地渲染。另一方面，图形渲染单元会优先估算被遮挡的像素。从GEFORCE3的官方白皮书上可以了解到，在这个过程当中使用的是逐个评估像素的方式。
其次，当确定被测试画面中有被遮挡的多边形或像素之后，必须及时地有选择性地启动Z-testing。这项进程在逐个评估像素的方式中尤其重要，达到这个目的的一个途径就是找到位置最重要的像素。NVIDIA公司可以通过提高渲染流水线的数目，以及每周期所处理的图形单元数目来提升三角形生成速率，他们并不希望把这个方法透漏给别人，目前这种通过提高三角形生成速率来处理画面中被遮挡像素的方法还是很有效的。
第三，早期Z-testing是在图形处理芯片内部完成的还是外部完成的呢？显然，如果图形处理芯片内部完成这项工作，那么会使速度得到很大的提升，但是，芯片内部所能存储的信息量是有限的。所以，在外部完成这项工作是一个更加妥善的解决办法，但是需要一些存储画面信息的储存器。这里就要利用到GEFORCE3特有的另一项功能——显存交错寻址控制，这项功能能够自动调节显存带宽的大小，达到一个最合适的状态来为Z-testing服务。
[未完待续]
【作者：一面湖水 译 北京 】 版权作品
未经许可 请勿转载
