ATI的新曙光
——Rage 6图形芯片预览
2000.3
（独家授权于《电脑报》）
ATI最近公布了S1-370
TL北桥系统芯片，同ALI的Aliddin
7相同，集成了ArtX公司（刚被ATI并购）的图形核心，使用分块渲染原理、集成T&L引擎、还有虚拟AGP 8x接口等等。正当我们认为ATI是买来了业界第3（指时间上）的T&L芯片时，ATI在3月7日出人意料的公布了下一代尚未命名的3D处理器的技术细节，让我们顿时“暴露”在大量的未知的3D技术面前——眼花缭乱。
其实这个新产品就是闻名已久的Rage 6计划的产物，在Rage
128系列芯片之后，ATI一方面通过Aurora计划发展多芯片系统（Rage Fury MAXX等）赢得时间，又通过收购快速获得ArtX的新技术，然而在Rage 128完成后的一年多时间里，ATI始终全力实施的项目就是Rage 6。“十年磨一剑”，ATI寄予厚望要夺取3D市场主导地位的产品，当然不简单。
ATI认为现有的3D硬件主要在以下三方面差强人意：角色模型不够细致，需要更精细的几何结构和贴皮技术；图形细节不足，需要更精细、平滑的纹理；环境不真实，需要交互式的环境光影效果。因此ATI新一代3D处理器主要包括两个部分及其相应的先进技术：Charisma引擎和Pixel Tapestry结构。
Charisma引擎
Charisma引擎号称是世界最快的T&L引擎，达到十倍于现有产品的速度，还集成了先进的动画角色加速功能，ATI希望它能带来实时的、真实的动画效果。Charisma引擎具有TCL功能、骨骼与贴皮系统、4矩阵处理、关键帧插值等新技术：
TCL功能指几何变换（Transform）、图形剪裁（Clipping）和光源照射（Lighting），就是T&L引擎的基本功能。Charisma引擎使用尽量多的多边形，很容易使角色和环境变得更加平滑、真实。
 骨骼与贴皮系统是3D图形的必然发展方向，骨骼可以使角色的动作更拟真；贴皮则可以填补骨骼间的空隙，使图形更细腻、真实。
 
4矩阵处理因为T&L操作基本都是浮点矩阵操作，3D芯片进行矩阵处理的速度就很重要了，GeForce
256每个时钟周期能处理2个矩阵，而Charisma引擎每个时钟周期能处理4个，速度进步不小，而且在某些情况下减少了误差。
关键帧插值类似于3DS中在两帧关键帧之间自动生成中间帧的方式，硬件自动在变化较大的图形之间插入中间状态，从而使动画更平滑、自然。过去很难用软件实现类似功能，如今硬件支持关键帧插值既可以节省3D游戏的开发时间，又可以降低内存需求。
Pixel Tapestry结构
Pixel Tapestry结构据称是世界首枚能达到10亿图素填充率以上的单片渲染引擎， ATI希望凭借它达到像片级的光影效果。Pixel Tapestry结构具有三重纹理渲染、3D纹理、凹凸贴图、纹理变换、优先级缓存、基于范围的雾化等新技术：
三重纹理渲染是Pixel
Tapestry结构首先引入的先进结构，每条渲染流水线能够在一个时钟周期内为一个像素贴上三重纹理，不但能够明显提高图形质量，还将图素填充率提高了约50%，减少了带宽占用，这在当前是极其困难的。
3D纹理创造性的发展了纹理的概念，现在纹理不但是平面的图形，而且有了深度，并且在不同的深度层上的图形可以完全不同——就是说每个纹理点都有了三维坐标。从OpenGL 1.2开始支持3D纹理，希望Direct 3D尽快支持这一创新的3D特性，尽管它还是比较复杂、必须由硬件实现。
凹凸贴图是由Matrox
G400首先引入的，基本可以分为3种：浮雕凹凸贴图是效率最高的方式，不需要更多的纹理、节省带宽和处理能力；
Dot Product 3凹凸贴图可以精确控制每一个点，根据光源确定光反射情况，同浮雕凹凸贴图类似，比较适合表面处理；
环境凹凸贴图是最精细的模式，能够实时改变凹凸的高低数据，比较适合于光亮的不平表面，特别是波光粼粼的水面。
纹理变换是指将纹理贴在相应表面时的一系列处理方法，可以得到特殊的视觉效果。通常纹理变换使用CPU软件实现、效率较低，ATI在Pixel
Tapestry结构中集成了纹理变换的硬件加速功能。纹理变换的主要应用是环境贴图，分为3种实现方式（OpenGL支持全部这三种方式，但Direct3D只支持立方贴图）：球状环境贴图是最简单的方法，仅使用一个纹理，并假定观察点是不变的，较多被用于光亮的固定物体，它只要较少的资源实现反射面效果；
双抛物面贴图使用两个纹理实现反射效果，使用独立可变的的观察点，比球状环境贴图复杂，但比立方贴图简单；
立方贴图是3种方式中最灵活、最复杂的，使用6个纹理和独立可变的的观察点（位于纹理中央），因此能够灵活的切换反射效果，尽管十分耗费显示内存，但显示芯片硬件支持可以明显降低CPU的负担。
纹理变换的另一应用是投影纹理，能够生成真实的观察者位于光线和阴影之中的效果，硬件支持下的投影纹理可以较容易地实现阴影贴图。
优先级缓存是首次被硬件实现，它可以保存多边形或物体距离某一参考点的相对距离，在Pixel
Tapestry结构中用来实现阴影贴图是一个较好的优先级缓存的应用：阴影在3D场景中很适合表现光线和深度效果，通常用一定的阴影空间（容积）同模版缓存相结合来达到动态的阴影效果，但需要更多的几何操作；阴影贴图则先将光源作为观察点计算优先级数据（越近的物体优先级越高）并存入优先级缓存，阴影纹理就可以根据这些数据由物体的剪影得到，最后将阴影叠加在正常观察点的场景之上就行了。
阴影贴图能够生成很复杂的阴影及其各种变形。
基于范围的雾化是对传统的雾化方式的改进，过去雾化效果只是根据深度简单地计算出来，Pixel
Tapestry结构中基于范围的雾化程度是根据物体同观察者之间的距离来设定的，相当于将一维坐标改成二维极坐标。
形势分析
ATI新3D处理器还有很多未明了的细节，如显示芯片和内存的配置等。这块3D处理器估计必须使用0.18微米的生产工艺（至少也得0.22微米），很可能同TNT2系列类似，通过不同的核心频率和显存频率来划分多个档次。ATI
很有可能在推出单芯片的显示卡后不久，再生产象Rage
Fury MAXX那样利用AFR（Alternate
Frame Rendering）技术的双芯片、甚至四芯片型号以提高性能，毕竟双处理器、双T&L引擎和双倍显存带宽的潜力不容忽视。因为前一代的产品已经开始使用64MB显存，定位于高端的新显示卡估计应该从64MB开始，很有可能逐步推出128MB的产品，另外在ATI一直很重视也很擅长的OEM原装机市场上，一定会有相应的OEM显示卡推出，这就很可能使用32MB内存了。内存的类型，除了通常的SDRAM/SGRAM之外，高速的DDR SDRAM对处理大量的纹理、阴影数据也很有帮助，估计是一定会支持的，至于其他新型高速内存，就难以预测了。
关于新3D处理器的速度，我们可以这样看：要达到10亿/秒以上的图素填充率，对于Pixel
Tapestry结构的三纹理引擎并不难，因为只需要3.33亿/秒以上的像素填充率，如果是类似于Savage
2000的两条像素流水线，工作在166MHz的核心频率就行，如果是NV15类型的四条像素流水线，只要区区83
MHz核心频率就足够了，因此这款产品面对NV15的12.8亿/秒图素填充率和新版Savage
2000的近10亿/秒图素填充率毫不脸红（多芯片的Voodoo
5不比也罢）；T&L性能只知道比现有的产品高十倍，就算只用Riva
TNT/TNT2的600/800万多边形/秒作基准、而且是两块芯片并联达到的水平，那么ATI新3D处理器的多边形能力也必须高达3000~4000万/秒，要高出NV15几乎一倍，暂时难以想象ATI要集成什么样的DSP核心才能完成这个艰巨的T&L任务。
ATI新3D处理器的名称还未公布，能肯定的是Rage 6的计划名称和今年第2季度的产品首发日期。以往ATI的产品总是在时间上落后，比如Rage 128的原定对手是Riva
TNT，最后上市时却遇到了更新一代的TNT2，自然占不到什么便宜；现在对于新产品，ATI不管在新产品的3D速度、3D特性，还是发售时间上都掌握了主动，只要一切如期实现，必将引起主流3D硬件市场的极大震动。
ATI终于不但打算赶上对手，而且更进一步计划主动引领3D技术和市场的发展——一切看起来如此美好，只希望新一代ATI显卡更加价廉物美。
参考文献： www.sharkyextreme.com
| 
