VideoLogic Neon 250 32MB - Seite 3

Architektur

Im folgenden soll die PowerVR-Technologie kurz zusammengefaßt und die grundlegenden Unterschiede zu anderen 3D-Grafikkarten aufgezeigt werden.

Die meisten modernen 3D-Grafikkarten berechnen und zeichnen alle Dreiecke bzw. Polygone einer Szene und schicken diese dann an die Rendering Pipeline, wo sie mit Texturen versehen werden.
Dabei wird eine Kalkulation der perspektivischen Tiefe durchgeführt, wozu der Z-Buffer benutzt wird. Dies hilft, die Anzahl der zu rendernden Dreiecke zu reduzieren, indem die nicht sichtbaren Polygone entfernt werden. Allerdings können Dreiecke, die zum Teil sichtbar sind, nicht einfach ausgelassen werden, sondern müssen gerendert werden als wenn sie komplett sichtbar wären.
Diesen Prozess des Renderings eigentlich überflüssiger Polygone nennt man Overdraw.

Die PowerVR-Architektur arbeitet ganz anders.
Einfach gesagt, zeichnet die Rendering Engine der Neon 250 nur die Polygone, die auch am Bildschirm sichtbar sind. Jedes einzelne Bild wird zunächst komplett im Chip gezeichnet und gerendert anstatt die Polygone nach und nach auf den Monitor zu malen.
Nachdem ein Bild fertiggestellt ist, wird es in kleine Rechtecke aufgeteilt und diese werden nacheinander auf den Bildschirm gebracht. Dies wird Tile Based Rendering genannt.

Quelle: PowerVR.com

Die Tiles werden dabei auch zwischengepuffert, so dass für das nächste Bild nur die Tiles, die sich geändert haben, aktualisiert werden.
Da bereits alles komplett innerhalb des Grafikchips berechnet wird, wird kein Z-Buffering benötigt. Damit verringern sich die Speicherzugriffe bzw. die zur Verfügung stehende RAM-Bandbreite kann anderweitig genutzt werden.
Insgesamt braucht die PowerVR-Architektur weniger Grafikspeicher als der herkömmliche Ansatz.
Durch das Caching der Tiles können (abhängig von der Anwendung oder vom Spiel) weitere Speicherzugriffe eingespart werden.

Alles in allem also ein sehr intelligenter Ansatz, aber bringt es auch was in der Praxis?

VideoLogic behauptet, die Neon 250 würde ein Fillrate zwischen 200 und 500 MPixel/s erreichen. Dies hängt aber stark von der verwendeten Software ab, da der Grafikchip eigentlich nur ein Füllrate von 125 MPixel/s bietet (1 Pixel pro Takt bei einer Taktfrequenz von 125 MHz).
Nun kommt es darauf an, wieviel Overdraw, also nicht darzustellende Polygone, die Software erzeugt. Grundsätzlich sind die Anwendungsentwickler natürlich bestrebt, diesen Overdraw zu minimieren, dies gelingt aber unterschiedlich gut.
Wie auch immer, bei einem durchschnittlichen Overdraw von 2 erhöht sich die effektive Fillrate der Neon 250 auf 250 MPixel/s, bei einem Overdraw von 4 werden es dann schon 500 MPixel/s! (Zum Vergleich: ein nVidia Riva TNT2 kann theoretisch eine maximale Füllrate von 250 MPixel/s erreichen.)

Wie groß der Overdraw tatsächlich ist in den heutigen Spielen, ist nicht bekannt, aber vielleicht können wir ja anhand der Benchmarks darauf schliessen…