3D圖形芯片,3D圖形芯片的功能解析，體系架構(gòu)，技術(shù)現(xiàn)狀，發(fā)展前景等
一個(gè)典型的3D 芯片具有如下功能特征:
1）3D芯片的處理對象為屏幕空間的三角形或上邊平行于掃描線的四邊形。
2）象素采樣算法可選擇精確的點(diǎn)采樣（24位尋址空間）或象素區(qū)域隨機(jī)/平均采樣。如每個(gè)象素區(qū)域可有16個(gè)隨機(jī)/平均分布的采樣點(diǎn)和多達(dá)4個(gè)的面片。
3）支持的象素操作包括等亮度明暗處理（flat shading）;Gouraud明暗處理;Z-Buffer算法；用于透明效果等的alpha混合；紋理映射及其透視矯正；每象素可選擇1個(gè)、4個(gè)（雙線性插值混合）、8個(gè)（三線性插值混合）采樣點(diǎn)的密集紋理采樣;支持MIP-mapping紋理映射方法;支持多種混合模式的紋理光照效果；支持A-Buffer反走樣算法。
4）可以實(shí)現(xiàn)芯片一級(jí)的并行操作。例如在一種隔行掃描的體系結(jié)構(gòu)中可有多達(dá)32個(gè)3D芯片對同一組處理對象進(jìn)行并行操作。要做到這一點(diǎn)芯片就必須設(shè)計(jì)成可伸縮的體系結(jié)構(gòu)。
5）應(yīng)提供與工作環(huán)境交互的豐富而強(qiáng)大的接口。它們包括用于傳輸處理對象數(shù)據(jù)的接口，芯片內(nèi)部微處理器與外部的接口，象素緩存接口，紋理接口等。由于存儲(chǔ)器技術(shù)，特別是面向圖形應(yīng)用的存儲(chǔ)器技術(shù)在不斷取得進(jìn)步，因而3D芯片的接口設(shè)計(jì)必須有利于不斷采用新出現(xiàn)的存儲(chǔ)器技術(shù)。特別是顏色、深度、紋理存儲(chǔ)器的接口，應(yīng)在它們的訪問協(xié)議相互獨(dú)立的前提下，為每一個(gè)系統(tǒng)的特殊需求建立專用和優(yōu)化的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。例如SGRAM（同步圖形RAM）先進(jìn)的塊寫特征適合深度存儲(chǔ)器的清“0”操作，而新的WRAM（窗口RAM）的先進(jìn)的Bit-BLT功能和塊寫功能非常有利于顏色存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。因而這些接口必須面向一類情況設(shè)計(jì)成可編程的。這樣無須對芯片的設(shè)計(jì)作更改就可及時(shí)采用新的存儲(chǔ)器技術(shù)。
6）具備調(diào)試和測試診斷功能。這些功能為3D芯片的應(yīng)用開發(fā)提供手段。
上述功能具體到某個(gè)芯片時(shí)會(huì)有一些出入和不同的表述方式。而且新功能和新算法還在不斷研究發(fā)展并及時(shí)反映到產(chǎn)品上。
1.一個(gè)簡單的3D芯片
與其它多邊形相比，三角形是最簡單的平面多邊形。沿著掃描線方向一個(gè)屏幕空間三角形內(nèi)部各點(diǎn)顏色（r,g,b）和深度（z）的變化是線性的，即相臨象素點(diǎn)的這些值僅相差一個(gè)固定的常數(shù)。這樣就使得三角形的明暗計(jì)算非常適合于硬件實(shí)現(xiàn)。而其他多邊形都可以通過預(yù)處理分解成三角形，因而三角形是一種最合適的圖形處理基元。我們首先以一個(gè)僅完成Gouraud明暗計(jì)算功能的芯片為例，解釋3D芯片的基本體系結(jié)構(gòu)。一個(gè)三角形的明暗計(jì)算可分為三個(gè)步驟：初始化；沿著三角形邊的插值計(jì)算；沿著三角形內(nèi)掃描線段（span）的插值計(jì)算。
�。�1)初始化
