GPU paketi, 100 MHz hızında çalışan Holly adlı özel yapım bir çiptir. Önceki şirket içi tasarımların aksine Sega, rekabetçi bir 3D hızlandırıcı sağlamak için VideoLogic (şimdi Imagination Technologies olarak biliniyor) ile ortaklık kurdu.
Holly chip (termal pedleri çıkardıktan sonra) ve video kodlayıcı.
Holly'nin içinde VideoLogic'in PowerVR2 ('PowerVR Series2' ve 'CLX2' olarak da anılır) adlı özel grafik devresini bulabiliriz, önceki PowerVR GPU'larını temel alır ancak Dreamcast için uyarlanmıştır.
Mimari
VideoLogic, 3D motorunun yapımı için Tile-Based Deferred Rendering (TBDR) adı verilen alternatif bir yaklaşım seçti.
TBDR, tüm kareyi bir kerede oluşturmak yerine (geleneksel Immediate Mode Renderers veya 'IMR'ın yaptığı gibi ), oluşturma alanını 'tile' adı verilen birden çok bölüme ayırır. Ardından, her bir tile üzerinde ayrı ayrı render işlemini gerçekleştirir ve sonuç nihai kareyi oluşturmak için birleştirilir .
Sonic Adventure (1999).
Bu yenilikçi tasarım ilginç avantajları da beraberinde getiriyor:
- Büyük ölçüde paralelleştirilebilir, bu da bant genişliğini ve güç kullanımını önemli ölçüde azaltır.
- Çokgenleri otomatik olarak önden arkaya doğru sıralayarak ve ardından boru hattının ilk aşamalarında z-testleri gerçekleştirerek görünürlük sorununa akıllıca bir çözüm uygular. Bu görevlerin kombinasyonu yalnızca orijinal sorunu çözmekle kalmaz, aynı zamanda kaynakları boşa harcayan ve performansı düşüren aşırı çizimi (gizli çokgenlerin pikselleştirmesi) de önler..
Imagination'ın bu verimli teknolojiyi ileriye taşıyarak ilk nesil iPhone, iPhone 3G, Nokia N95 ve Dell Axim x51 gibi inanılmaz sayıda cihaza güç veren Seri 4 PowerVR çekirdeklerini üretmesi hiç de şaşırtıcı değil.
Mimarisi
Dreamcast'in GPU'sunun iki ana bileşenine bir göz atalım :
Tile Accelerator
Tile Accelerator Mimarisi.
Render işlemi başlamadan önce, Tile Accelerator olarak bilinen bir bileşen ön işleme gerçekleştirir. İşlem, geometrinin render edileceği birkaç 32x32 tile kutusu tahsis ederek başlar.
Ardından, Tile Accelerator:
- CPU tarafından verilen geometri verilerini ve çizim komutlarını alır (DMA veya geleneksel aktarımları kullanarak).
- Bu verileri dahili bir formata dönüştürür.
- Geometriyi koordinatlarına göre her birini dağıtır. Geriye kalan geometri ise atılacaktır.
- Ortaya çıkan Display List'lerini oluşturur.
Bu Display List'ler daha sonra 3D motoru tarafından işlenir: PowerVR2.
PowerVR2 Çekirdeği
PowerVR2 Çekirdeğinin Mimarisi.
Grafiklerin hayata geçirildiği yer burasıdır, Tile Accelerator'dan alınan Display Lists çekirdeğe dahili bir çerçeve arabelleği kullanarak tek bir karenin geometrisini oluşturmasını söyler. Süreç şöyledir:
- Image Synthesis Processor (Görüntü Sentez İşlemcisi) veya 'ISP' ilkelleri (üçgenler veya dörtlüler) alır ve görünmeyen çokgenleri kaldırmak için Hidden-Surface Removal (Gizli Yüzey Kaldırma işlemi) gerçekleştirir. Ardından, Z-buffer ve stencil bufferlarını hesapladıktan sonra veriler, diğerlerinin arkasında görünecek çokgenlerin işlenmesini önlemek için Depth Testing (Derinlik Testi) ve bir 2B çokgenin (Mask (Maske) olarak da adlandırılır) arkasında yer almaları halinde görünmeyecek geometriyi ayıklamak için Stencil Tests (Şablon Testleri) işemlerinden geçer.
- Bu testlerin pipeline'ın başlangıcında nasıl etkin bir şekilde gerçekleştirildiğine dikkat edin. Bunun aksine, late z-buffering kullanan önceki konsollar geometriyi pipeline'ın sonunda atmaktadır. ISP yaklaşımı, sonunda çöpe gidecek geometrinin işlenmesini önler ve böylece kaynak tasarrufu sağlar.
- Texture and Shading Processor (Doku ve Gölgelendirme İşlemcisi) veya 'TSP' karo alanı üzerinde renklendirme, gölgelendirme ve çoklu efektler uygular.
- Dokular tile dışa aktarılana kadar uygulanmaz, yani ortaya çıkan fazla çizim (varsa) dolum oranını düşürmez.
İşlem tamamlandıktan sonra, işlenen karo VRAM'deki ana çerçeve arabelleğine yazılır. Bu işlem tüm karolar bitene kadar tekrarlanır. İşlem tamamlandığında, ortaya çıkan çerçeve arabelleği Video kodlayıcı tarafından seçilir ve video sinyali aracılığıyla gönderilir.
Büyük resim
Açık mimari farkın yanı sıra, Texture and Shading Processor, bu konsolun eski Saturn'den ne kadar uzak olduğu hakkında bir fikir veren birçok yetenekle birlikte gelir. İşte bazı önemli örnekler:
- Alpha blending: Şeffaflık efektleri elde etmek için üst üste binen katmanların renklerini birleştirir.
- Bu sistemde saydamlık uygulamak için kullanılan işleme sıralamadan order-independent transparency denir. Algoritma, renklerini karıştırmadan önce ilkelleri otomatik olarak sıralar ve bu işlem render işlemini yavaşlatsa da, tüm sıralamayı manuel olarak yapmak için oyunun kendisine güvenilmesini önler. Bu nedenle Dreamcast oyunları şeffaf nesneleri görüntülemede mükemmeldi.
- Tile tabanlı sistemle birlikte, siparişten bağımsız şeffaflık önceki aksaklıkları tamamen giderir.
- Mip-Mapping: Gerekli ayrıntı düzeyine bağlı olarak dokunun küçültülmüş bir sürümünü otomatik olarak seçer. Bu, kameradan uzakta görülecek büyük dokuların işlenmesini önlemek için yapılır (bu, işlem gücünün boşa harcanmamasına ve kenar bozulmasına neden olur).
- Environment mapping: Dokular üzerinde yansımalar uygular.
- Bilinear, Trilinear ve anisotropic filtreleme: Bu, dokuları yumuşatmak ve pikselleşmeyi önlemek için kullanılan farklı algoritmaları ifade eder. Bunlar 'en kötü'den 'en iyi'ye doğru sıralanır ve her birinin sonuç kalitesi, gereken hesaplama miktarıyla doğru orantılıdır.
- Bu Saturn'e göre büyük bir adım, çünkü önceki model herhangi bir doku filtresi sağlamıyordu!
- Bump mapping: Fazladan poligon harcamadan yüzeylerdeki çıkıntıları simüle eder.
Detay Kazanma
Holly artık selefine göre ~10 kat daha fazla poligon çizebiliyor, işte model tasarımlarının artık o kadar da sınırlı olmadığını gösteren bir Önce ve Sonra örneği. Onları kurcalayın ve ne kadar fark olduğunu görün!
Etkileşimli model modern sürümde kullanılabilir
Saturn için Sonic R (1997).
286 üçgen (veya 185 dörtgen).
Etkileşimli model modern sürümde kullanılabilir
Dreamcast için Sonic Adventure (1999).
1001 üçgen.
Video Modları
Video sistemi birden fazla ekran türünü ve formatı destekleyecek şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle video kodlayıcı aşağıdaki sinyal türlerini destekleyen tek şekilli bir sokete çıkış verir:
- Kompozit: Video görüntülemek için gereken üç sinyali (chroma, luma ve sync) tek bir sinyalde birleştirir ve yalnızca tek pimli bir kablo gerektirir.
- Bu, RCA bağlantılı eski PAL ve NTSC TV'lerde kullanılır.
- S-Video: Cromayı ayrı tutarken luma ve sync'i birleştirir (yani iki video hattı).
- RGB: Ayrı Kırmızı-Yeşil-Mavi sinyalleri gönderir ve aralarından seçim yapabileceğiniz farklı senkronizasyon türleri sağlar (kompozit senkronizasyon veya kompozit veya S-Video videodan çıkarılmış).
- Bir SCART kablosu bu tipi kullanacaktır.
- VGA: RGB'yi iki senkronizasyon sinyali (yatay ve dikey) ile birleştirerek toplamda beş video hattı elde eder. Bu, aşamalı modda mümkün olan en yüksek çözünürlüğün (720x480) görüntülenmesini sağlar (bu nedenle, bu mod genellikle '480p' olarak adlandırılır). VGA aslında bir süredir bilgisayar monitörleri tarafından kullanılan standart format/ortam olmuştur.
- Bu türü kullanmak için Sega ekstra bir aksesuar olarak bir VGA adaptörü sağlamıştır.
Şimdi, Dreamcast bunların hepsini aynı anda kodlayamaz, bu nedenle GPU ve Ses işlemcisi, istenen sinyali oluşturmak için hangi video/ses veri yollarının etkinleştirileceğini koordine eden Görüntü Modu adlı bir register içerir. CPU, takılan kablonun türünü algılar (video konektörünün hangi 'seçme bitlerinin' aktif olduğunu kontrol ederek) ve GPU'ya gerekli değerleri yazar. Son olarak, değerler Ses işlemcisine iletilir.
VGA kesinlikle aşamalı bir sinyal türü olduğundan (geleneksel interlaced sinyalin aksine), yalnızca interlaced video için tasarlanmış oyunlarda bazı uyumluluk sorunları ortaya çıkmıştır. Bu oyunların kodlarında açıkça belirtilmiştir ki oyun, VGA üzerinde görüntülenmeyecek ve kullanıcı VGA kablosunu başka bir türle değiştirene kadar CPU oyunu engelleyecektir.