GeForce冲过来

Author: Date: 1999年 第41期 17版

    GeForce 256给我们留下了深刻印象:它集成的几何转换和光照引擎可以实现每秒处理1500万个全过滤的三角形,经着色引擎处理,每秒可以填充48000万个像素。长久以来,我们一直期望具有高数量多边形的3D游戏出现,现在,Nvidia和游戏开发者有机会实现这个梦想了。
    在前几期的《电脑报》上,我们已看到有关对GeForce 256的功能描述,它已不是普通3D图形加速器的概念,而是具有革命性意义的图形处理器,读者朋友可能想对它了解得多一些,下面就是你感兴趣的内容。
#1图形处理器有什么特点?
    图形处理器(GPU)是一个单芯片,它有一个集成的几何转换和光照处理引擎(T&L),但不包括以前显示卡上的着色引擎。T&L引擎的作用是什么呢?要生成3D游戏,程序将首先生成虚拟3D实景,而这个场景中的物品是由许多多边形、矩形和三角形组成的。3D场景必须按透视规则转换,并在平面的显示器上显示。
    而目前的显示卡,如TNT2 Ultra, G400和Voodoo3,要依靠CPU来做这些转换工作,然后再由显示卡进行纹理贴图工作(即在物体表面着色)。如果在电脑中插上GPU,几何转换和光照处理的工作就可由GPU代替CPU来做,CPU只需向显示卡提供原始的3D坐标信息即可。由于GeForce 256 GPU计算几何转换和光照的时间比PⅢ或Athlon还要快,这就有可能产生具有高质量的3D场景和物品(见^411701a^)。目前的3D游戏由于速度上的限制,只能使用较少的多边形来组成3D场景中的物品,如树木、人物等,拉近看时会觉得比较粗糙,特别是人物头部。
    在使用大量多边形的任务中,GPU可以减轻CPU的工作量,CPU因而能够腾出更多的时间来处理游戏的情节和人工智能等等。而光照引擎则让游戏中的动态光影更加真实、精密。为了讲得更清楚,下面列出电脑系统中3D图形的处理流程:
    第1步:应用程序
    应用程序的实质在于拟真度。游戏总是要给人一种真实的感觉,这包括人工智能、真实情况的模拟(比如,当手榴弹扔出去落地后会发生什么情况等)、物体在三维空间中的方向校验等。这部分的计算工作既是整数密集型又是浮点密集型,由CPU完成。
    第2步:场景计算
    在这一步,程序将决定屏幕上的显示内容。如果一个物体不会被用户(游戏者)看见,那该物体就没有必要被转换。该工作也由CPU完成。
    第3步:转换
    前面已有叙述,这里不再重复。当场景刷新一次,屏幕上的每个物体都要重新转换一次,如果游戏的流畅度达到每秒30帧,上面的转换工作每秒就要发生30次。
    第4步:光照处理
    复合光照处理能大幅提高场景的真实度,不过目前大部分飞行游戏使用简单的顶点照明,其他游戏则使用照明贴图。
    第5步:三角形设置和修剪
    该步是为着色引擎设置三角形,修剪显示边缘。目前这项工作几乎是由显示芯片完成。
    第6步:着色
    所谓着色,就是为在屏幕上显示的每个像素计算出正确的颜色。
#1GeForce、Athlon和PentiumⅢ谁更快?
    NVidia声称目前120MHz的GeForce 256能够每秒处理1000万个多边形,而且该架构具有处理达到1500万个多边形的能力。这种处理速度可以同目前最快的CPU——Athlon或PⅢ相比吗?PⅢ在使用ISSE单元的情况下,每18个时钟周期可以处理1个简单的顶点,Athlon使用3DNow!单元时需要14个时钟周期。也就是说,600MHz的Athlon每秒可以处理4200万个顶点,理论上大约每秒2000万个三角形(PⅢ就更少一些)。如果再考虑边缘修剪、背面选择、光照处理的话,Athlon的处理能力也就在每秒350万个三角形左右。由于绝大部分游戏没有使用光照处理,所以Geforce256的转换速度不会是目前这些CPU的3倍(见^411701b^),但它的工作频率只有120MHz。
#1CPU的浮点计算能力还有用吗
    大家都知道,以往的3D游戏得依靠CPU强大的浮点计算能力,那么,既然Geforce这么强大,CPU就显得无足轻重了吗?事实没有这么简单,虽然目前所有的OPENGL游戏都会立即从T&L中受益,但DirectX游戏及使用自有几何引擎的游戏还不会从几何加速中受益,希望DirectX 7.0会支持。即使如此,仍有许多浮点密集型任务要靠CPU完成,比如必须把曲面分解成多边形,供几何加速器使用、物理量的模拟等等。现在游戏中的几何转换大约消耗20%~25%的CPU资源,使用Geforce可以在3D游戏中释放这些CPU资源。
#1GeForce会唯我独尊吗?
    目前从新产品的规格上看,只有S3的Savage 2000才是Geforce的竞争对手,因为Savage 2000也有T&L引擎,尽管S3并没有发表几何引擎的参数,但推测会比Geforce慢,不过也够强悍。这意味着S3也有机会,如果能够按时投放市场,Savage 2000+会是GeForce的强大竞争对手。由于最近的游戏还不会充分发挥几何引擎的功能,S3的T&L虽然慢一些,但在实际游戏速度上,两者的差异恐怕并不明显。
    3DFX公司则把精力放在T-buffer和填充率上,在DirectX游戏中,VOODOO4的速度比Geforce还快。而且T-buffer技术将使游戏画面看起来更精致,3DFX公司希望藉此夺回质量和速度的桂冠。
    Geforce同样是3D艺术家的梦想。不过这要求nVidia公司拿出更好的、专为诸如3DSMax这些专业设计程序准备的驱动程序,因为一些建模工具以前在使用nVidia的OpenGL加速器时会崩溃。如果你是位3D设计者,一定要等到驱动程序正确无误后再去购买Geforce。 
#1结    语
    更真实、具有丰富细节的场景会出现在今后的游戏中,这要感谢nVidia创新的技术。3DFX公司的VOODOO1使3D技术向前迈进了一大步,现在,nVidia的Geforce256又使3D技术向前迈出了第二大步。我们都知道VOODOO1对游戏市场的冲击效应,现在,我们将看到GeForce256带来的新震撼。