概括地说，图形处理流程的很大一部分是由 GTE 完成的。 其中包括透视变换（利用摄像机的透视将3D空间投射到2D平面上）和光照。 处理后的数据将被发送到索尼专有的GPU上进行渲染。
硬件组织
系统配备1 MB的VRAM，用于存储帧缓冲区、纹理和GPU渲染场景所需的其他资源。 CPU可以使用DMA填充该区域。
配备的芯片（VRAM）是双端口的，就像Virtual Boy的一样。 VRAM使用两条16位总线，可在CPU/DMA/GPU和视频编码器之间同时访问。
使用VRAM的内存布局
使用SGRAM的内存布局
不过在这款游戏机的后期版本中，索尼改用了SGRAM芯片（使用单独32位数据总线的单端口选项）。 嘘！...... 好吧，公平地说，每一种都有其优点和缺点。 可以肯定的是，由于时序上的差异，后来的游戏（如喷气摩托3（Jet Moto 3））在基于VRAM的系统上运行时，会出现图形卡顿的现象。 如果你想了解详情，Martin Korth的"Nocash PSX规格"记录了不同的时序等信息。
绘制场景
如果您一直在阅读世嘉土星的文章，让我告诉您，这款GPU的设计要简单得多！
现在，我主要以Insomniac的小龙斯派罗：龙年（Spyro: Year of the Dragon）为例，向大家展示如何绘制场景。 请注意，这款游戏的内部分辨率过于狭窄（292x217像素），导致我无法清晰地剖析游戏的每个阶段，因此我将其放大了一些，以方便演示。 如果你好奇，这里有一个原始比例的样本 。
指令
基本GPU指令流水线
首先，CPU通过向内部64字节FIFO缓冲区填充指令（最多三条），向 GPU 发送几何数据（顶点）。 这些命令可能要求GPU渲染某些内容、更改设置或操作VRAM。
从本质上讲，渲染命令说明了绘制基元的方式和位置。 GPU可以单独绘制线条、矩形和三角形，后者是构成丰富3D模型的基本要素。
一旦接收到几何图形，就会进行剪切，以跳过对不可见多边形（位于摄像机视角之外）的操作。
基元的位置用指向帧缓冲区的 X/Y 坐标系来表示。 PS1的GPU采用整数坐标模型，每个坐标对应一个像素的中心点（称为采样点）。 换句话说，没有小数坐标。
可见性方法
古惑狼（Crash Bandicoot）（1996） 这款游戏使用预先排序的几何图形来提高性能。 因此，它的摄像头只能向后或向前移动。
与竞争对手一样，PS1也不具备任何解决可见性问题的硬件功能。 不过，GPU通过提供一个排序表来处理排序的多边形： 这是一个专用表格，其中每个条目都使用深度值（也称为 "Z值"）进行索引，并包含GPU命令所在的地址。
CPU首先需要手动对多边形进行排序，然后将它们引用到表中正确的条目中。 最后，CPU会命令DMA将表格发送到GPU。 这一过程将使GPU能够以正确的顺序渲染几何图形。
此外，还提供了多个DMA函数，以协助CPU和GPU创建和遍历该表。
光栅化
该场景的线框图
一旦命令被GPU解码，就需要将接收到的几何图形（顶点）转换为像素。 这将使系统能够应用纹理映射和特效，并最终将其显示在二维面板（电视或显示器）上。 为此，GPU会分配一个像素矩阵作为工作区，这就是所谓的帧缓冲区。 与更复杂的世嘉土星相比，GPU 只需要一个帧缓冲器。
光栅化器是负责将向量转换为线条、三角形或矩形，然后再转换为像素的单元。 现在，这一过程因所需的基元不同而大相径庭：
- 三角形是最复杂（也是用途最广）的类型，可以制作纹理和阴影。
- 直线的绘制速度较快，但对于纹理表面来说自然不可行。。 它们仍然可以着色
- 矩形也比较快，但只能拿来制作最多容纳256x256像素的精灵（更大的矩形会重复精灵的图形）。 即便如此，它们也不提供仿射变换（X/Y 翻转除外）、着色或特效。 我怀疑这样做是为了帮助 2D 游戏的实施。
对于三角形这个唯一能用来制作纹理的多边形，光栅化器将：
- 抓取每个三点顶点并计算边缘。 这样就形成了一个三角形。
- 分析三角形区域，确定它们占据了帧缓冲区的哪些像素。 只有覆盖采样点的多边形部分才会变成像素。
生成的像素不会立即写入帧缓冲区。 相反，它们会被发送到流水线的下一阶段进行进一步处理，我们将在下面的段落中看到。
着色器
生效的高洛德（Gouraud）着色
为了在三角形或线条上应用光照效果，GPU提供了两种算法：
- 平面着色： 每个基元都有一个恒定的光照度。
- 高洛德（Gouraud）着色： 每个基元的顶点都有自己的光照度。 然后，每个点之间的亮度会自动插值。
- 可以想象，这种类型比平面阴影效果更逼真。
之所以有这种选择，是因为平面着色每秒填充的多边形数量是高洛德着色的~2.5倍，因此优化哪些多边形需要比其他多边形更逼真的着色非常重要。
纹理
纹理已应用（嗒哒！）
三角形表面还可以与纹理（2D位图）混合，生成最终效果。
GPU执行逆纹理映射，即 GPU 遍历每个光栅化像素，并在纹理贴图中查找其对应的像素（称为纹理元素（Texel））。 纹理元素是通过线性插值纹理贴图（在VRAM中找到）来计算的，以符合多边形的形状。 用于插值的程序称为"仿射纹理贴图"，这种技术只使用2D坐标（X-Y值），而忽略了用于透视的第三个坐标（Z或"深度"）。
由于纹理贴图很少具有光栅化多边形的精确尺寸，因此可能会出现混叠（不正确的结果）。 这表现为不必要的失真，例如缺失或放大的纹理。 为了解决这个问题，先进的GPU采用纹理过滤技术来平滑（插值）颜色的突然变化。 现在，PS1的GPU没有实现任何过滤功能，因此它采用了一种名为近邻的算法来校正比例，而不会平滑结果。 这种算法速度非常快（而且便宜），但这也解释了为什么纹理模型看起来会"方方正正"。
GPU还包含以下可供使用的特效（在三角形上）：
- 半透明： 模拟光线穿过多个纹理。
- 抖动： 柔化颜色的突然变化，同时保持相同的调色板。
值得一提的是，PS1恰好擅长这些效果！
剩余步骤
完成后，GPU会将像素写入VRAM中的帧缓冲区，然后由视频编码器接收并播放到屏幕上。
设计
让我们从这些理论中解脱出来。 这里有一些为3D时代从头开始设计的游戏角色的例子，它们是可交互的，所以我鼓励你去看看！
"现代版本"中可用的互动模型
小龙斯派罗（Spyro the Dragon）（1998）
413个三角形
"现代版本"中可用的互动模型
古惑狼（Crash Bandicoot） （1996）
732个三角形
玩转 VRAM
利用可用的 VRAM（整整 1 MB），我们可以分配一个1024×512像素、16位色彩的超大帧缓冲区，或者一个960×512像素、24位色彩的逼真帧缓冲区-让我们可以绘制任何游戏都曾展示过的最佳帧...... 这听起来很令人印象深刻，对吧？ 不过，这也引发了一些问题：
- 这些尺寸必须按照标准化的定义（即 480 NTSC、576 PAL）重新缩放，这样视频编码器才能将其播放到消费者的电视上。
- 如果没有任何空间留给其他素材（如纹理、色彩表等），GPU 又怎么能画出像样的东西呢？
- PS1的GPU最多只能绘制640×480像素和16bpp颜色的帧缓冲区。
好吧，那就用16bpp的640x480缓冲区来代替，这样就有424 KB的VRAM用于绘制材质。 到目前为止还不错吧？ 同样，这样的分辨率在 CRT 显示器上可能还不错，但在 90 年代每个人家里都有的那种电视上就不那么明显了。 那么，有没有办法优化帧缓冲器呢？ 引入可调节的帧缓冲器。
NO$PSX调试器上的VRAM可视化。 您可以看到双帧缓冲区和纹理（使用颜色查找表进行翻译，也存储在这里）。
从本质上讲，该游戏机的GPU不需要通过使用"不受欢迎"的分辨率来浪费宝贵的VRAM，而是允许减少帧缓冲区的尺寸，从而有效地增加其他资源的可用空间。 在"Gears Episode 2"中，Halkun展示了一种将640x480帧缓冲区分为两个320x480帧缓冲区的设置，然后依靠一种名为"翻页"（page-flipping）的技术同时渲染多个场景。
翻页技术包括在游戏需要时，在两个可用的帧之间切换显示位置，使游戏可以在显示一个场景的同时渲染另一个场景。 因此，可以隐藏任何闪烁效果，并改善加载时间（玩家肯定会对此表示赞赏！）。
总体而言，Halkun的布局仅消耗600 KB的VRAM。 剩下的部分（424 KB）可用于存储颜色查找表和纹理，再加上2 KB的纹理缓存，这样的设置非常方便高效。
最后值得一提的是，VRAM可以同时使用多种颜色深度进行映射，这意味着程序员可以在24bpp位图（例如FMV框架使用的位图）旁边分配一个16bpp的帧缓冲区。 这是另一项有利于进一步优化空间的功能。
机密与限制
尽管PS1的架构非常简单合适，但问题还是接踵而至。 令人惊讶的是，某些问题却能通过非常巧妙的变通方法得到解决！
扭曲的模型/纹理
Video - 史克威尔（Square）的最终幻想8（Final Fantasy VIII）（1999） 纹理在移动时会有一些抖动
众所周知，用于处理几何图形和应用纹理的例程存在一些误差。
首先，光栅处理器只能处理像素单位：虽然顶点坐标是整数，但计算出的三角形边缘可能只占一个像素的一小部分。 然而，光栅化器只会在三角形区域覆盖像素采样点的情况下绘制像素，而不会跟踪所占的部分。 这就带来了一些问题：
- 模型的外部边缘在轻微移动时会突然跳动。
- 网格中的三角形（共享相同的顶点和边缘）会"争抢"绘制相同的像素。 有了排序表，GPU将按照"先到先得"的原则进行绘制，这可能会导致三角形交叉点在轻微移动时闪烁或重叠。
解决这一问题的方法通常是采用亚像素分辨率（sub-pixel resolution），光栅化器从中跟踪每个三角形区域所占像素的分数。 因此，可以添加抗锯齿方法来缓和锯齿状边缘或颜色的突然变化。
接着，排序表要求开发人员/程序按照正确的顺序显示几何图形。 在某些情况下，为了提高性能，执行的计算依赖于过多的近似值。 这可能会导致本应显示的表面闪烁或被遮挡。
此外，设置低分辨率的帧缓冲区可能会放大所有这些混叠问题。
最后，正如大家所知，仿射变换没有深度感，当摄像机靠近模型并垂直于观看者时，用户的感知可能会被混淆。 这种效果也被称为纹理扭曲（texture warping）。 因此，一些游戏采用了曲面细分（将大多边形分割成小多边形）来减少失真，而另一些游戏则直接交换纹理，改用纯色。 一般来说，GPU最终会通过实现透视校正来解决这一问题，即使用深度值对纹理进行插值。
自相矛盾的主张
如果你查看其他技术频道或论坛，你会发现关于PS1摇摆/扭曲/失真效果的其他解释。 其中一些与我之前的解释不谋而合，而另一些则会提出不同的观点。 因此，我想就以下说法不准确的原因谈谈我的看法：
模型/纹理晃动是因为缺少FPU
FPU 并不决定计算机是否能进行小数运算。 PS1和其他没有FPU的计算机一样，仍然可以进行定点运算。 此外，使用软件仿真，浮点数也可以计算（只是速度较慢）。 总之，FPU只是加速器，不要将其与ALU（算术逻辑单元，CPU中执行算术运算的关键部分）或十进制数混为一谈。
GPU 的整数坐标系导致模型/纹理晃动
采用整数坐标系是降低GPU计算成本的常用方法。 正是因为没有采用亚像素分辨率，这才成为一个显而易见的问题。 总而言之，如果光栅处理器能够计算三角形所占像素的比例，那么就可以使用抗锯齿技术来平滑色彩的突然变化。
缺乏混合映射导致纹理扭曲
实施反纹理映射的GPU（如本机）会出现一种称为"欠采样"的测量误差（一个像素被映射到多个纹理）。 因此，这会产生混叠（错误的结果）。 在渲染距离摄像机较远的几何体时，这种现象非常明显。 为了解决这个问题，现代纹理贴图程序采用了"三线性过滤"技术，即使用存储在不同比例的相同纹理软化色元（mipmaps），并在两者之间进行一些插值。 总而言之，mipmapping是一种解决混叠问题的方法。 它是一种仿射纹理贴图（缺乏透视校正），在三点表面上进行纹理插值，而不考虑深度。 因此会产生"扭曲"效果。
缺乏Z缓冲导致模型/纹理闪烁
带有Z缓冲的GPU可在硬件层面上解决可见表面的确定问题。 PS1依赖于排序表，这意味着开发人员负责确定哪些几何体位于其他几何体之前。 总之，任何显示闪烁三角形的模型都是由排序例程（软件）引起的，因此可以通过相同的软件来解决。
预渲染的图形
史克威尔的最终幻想7（Final Fantasy VII） （1997） 预渲染背景的场景。 模型的互动和移动方式对于_欺骗_用户的感知至关重要。
现在让我们来谈谈"好"的功能...
如果一款游戏想要获得比GPU所能提供的更逼真的场景，一个可行的办法就是堆叠两个三角形，然后使用运动解码器在上面输入预渲染的电影画面。 FMV视频会占用大量空间，幸好CD-ROM为此做了准备。
有些游戏专门依靠它来合成背景，而且老实说，在显像管电视上看这些视频还是很有说服力的，但显然，具有升分辨率功能的现代模拟器很快就能分辨出来。
视频输出
该控制台的第一版带有以下端口，可传输数量惊人的视频信号：
- RFU DC：这个接口很快就被移除了，它本来是用来连接射频调制器的。
- RCA：提供复合视频接口。
- S-Video：提供Luma+Sync（组合）和Chroma。
- AV多路输出： 提供除RFU以外的所有前述信号，以及RGB和一条5V+电源线。
后来的控制台改版取消了这些端口，最后只剩下 "AV多路输出"。