ATi Radeon X1000 - pohled na architekturu

Jak jsem již zmiňoval na předchozích stranách, ATi se kromě optimalizace shaderů a překopání pixel shader enginu zaměřilo i na vylepšení kvality obrazu. Heslo ATi pro R520 zní "Shader Model 3.0 done right!", tedy vytvoření GPU s podporou SM3 bez kompromisů. Bohužel zde jeden kompromis v podobě absence vertex texturingu je, ale jinak se nový čip podařil. Co se týče kvality obrazu, zaměřili se inženýři převážně na:

• HDR s podporou Anti-aliasingu
• Adaptivní Anti-aliasing
• Vylepšení kvality filtrování textur
• 3Dc+

Detaily následují.

High Dynamic Range (HDR)

Vysoký dynamický rozsah, tak zní doslovný překlad v poslední době často používané zkratky HDR. Dynamický rozsah sám o sobě znamená podíl nejnižší a nejvyšší hodnoty daného datového formátu. Je logické, že desetinná čísla (floating point) mají vyšší rozsah než celá (integer) a že více bitů znamená lepší výsledek. Pro příklad uvedu pár čísel z dokumentace ATi:

• 8-bit celé číslo - 256:1
• 10-bit celé číslo - 1024:1
• 16-bit celé číslo - 65536:1
• 16-bit desetinné číslo - 2,2 bilionu:1

Klasické zpracování až do Radeonu 8500 a GeForce4 včetně byla 8-bitová celá čísla, kde 32-bit znamenalo 8:8:8:8 (červená, zelená, modrá, alpha), jedinou výjimkou byla Parhelia s poměrem 10:10:10:2. Od Radeonu 9700 a GeForce FX se používají pro výpočty i desetinná čísla, a to tak, že nVidia používá FP16 a FP32 (tedy 64-bit a 128-bit celkem) a ATi FP24 (96-bit).

Ovšem aby ATi vyhovělo specifikacím SM3.0, muselo také zavést formát FP32. Pro HDR ovšem FP32 nepoužívá, protože by bylo příliš náročné na výpočetní sílu a výkon by prudce klesal. Pro pravé HDR je aplikován formát FP16 (HDR se také nazývá FP blending), tedy 16-bitové desetinné číslo na každý kanál (RGBA). ATi ale dovoluje i rychlejší "falešný" HDR za pomoci 10-bitových celých čísel tak, že 32 bitů rozdělí v poměru 10:10:10:2. Po barevné složky je použito 10 bitů s dynamickým rozsahem 1024:1, ovšem pro alpha kanál (průhlednost) zbývají jen 2 bity, což dovoluje 4 "odstíny" - úplná neprůhlednost, úplná průhlednost a dvě hodnoty mezi.



Zde je vidět, co lze provést pomocí HDR. Více to bude ale jasné z dalších screenshotů na této stránce, protože praxe ukáže nejlépe výhodu "hlubšího" zpracování dat. Zde je např. obrázek z Far Cry, které má SM3.0 sice dodělávaný, ale povedený:


Ovšem hlavní výhodou ATi oproti nVidii je možnost zapnout MSAA a HDR zároveň. To byla největší chyba u G70, která nedokázala po zapnutí HDR, které výrazně zvyšuje kvalitu obrazu v nových hrách, zprovoznit i anti-aliasing, bez něhož není využit potenciál nových GeForce 7. U ATi funguje HDR společně s MSAA i adaptivním AA.

Adaptivní Anti-aliasing

Dalším upgradem u ATi je možnost adaptivního AA, což je obdoba transparentního anti-aliasingu i nVidie. Použití standardního MultiSamplingu totiž aplikuje vyhlazování jen na hrany objektů, ovšem často jsou v hrách použity transparentní textury, aby byla ušetřena geometrie jinak nutná pro modelování. Příkladem mohou být např. ploty, mříže, tráva, listí a jiné "děravé plochy". Na ty není MSAA aplikován.


Adaptivní AA vyhlazuje i přechody uvnitř alpha textur, což eliminuje výše uvedený problém. Snad nejlépe je to vidět na screenshotu. Jaký dopad má zapnutí adaptivního AA na výkon zatím nevím, ale v recenzích se to jistě dočtete.

Celkem tedy ATi umí používat hned několik módu pro FSAA - 2x/4x RGMS, 6x sparse sample MSAA, AA s gamma korekcí, adaptivní AA, Temporal AA a SuperAA pro CrossFire (10x/14x). Pro srovnání nVidia umí 2x/4x RGMS, 8x RGMS+OGSS, SLI AA (8x/16x), Transparent MSAA a SSAA.

Vylepšené filtrování textur

Dále ATi avizuje vylepšené filtrování textur, a to konkrétně nový mód pro anizotropní filtrování nazvaný HQ, jako High Quality. Dále by měla být zvýšena přesnost trilineárního filtru, ovšem raději bych počkal, až bude Radeon X1800 někde v testu. Přesto uvádím screenshoty z materiálů ATi:


První screenshot je z Half-Life 2, druhý z Battlefield 2. Rozdíly jsou více patrné po zvětšení - textury jsou ostřejší a přesnější. A důvod uvidíte jasněji na následující dvojici screenshotů:


Jak vidíte, mip-mapy jsou u nového typu anizotropního filtrování umístěny dál a přechody jsou podstatně jemnější. Navíc není nový typ AF závislý na úhlu, takže by měl filtrovat všechny plochy stejně.

3Dc+

Jistého vylepšení doznala i technologie pro kompresi textur 3Dc, nyní nazvaná 3Dc+. Zatímco původní verze podporovala jen dvoukanálové textury a používala na ně kompresi 4:1 (ve skutečnosti spíše 2:1), tak nyní umí 3Dc komprimovat i jednokanálové textury, a to v poměru právě 2:1. Takto lze zmenšit velikost textur používaných pro stínové mapy, mapy osvětlení, vlastnosti materiálů apod.