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Die CINE FX 4.0 Engine

Noch mehr Effekte noch mehr Speed

Mit der GeForce 7800 GTX führt NVIDIA die 4te Generation des NVIDIA® CineFX™ Engines ein. Die Anforderung für 3D Darstellung zerfällt bekanntlich in zwei wesentliche Bereiche – Performance und Bildqualität. Dabei ist die Anforderung an die Grafikkarte möglichst viel Rechenoperationen in wenig Zeit durchzuführen und das bei der best möglichen Bildqualität.

Die neue CineFX 4.0 Engine beschleunigt die am meisten in 3D Darstellungen benötigten Operationen. So werden komplexere Shader Effekte ermöglicht wobei der Level der Bildqualität beibehalten werden kann. Die neu entworfene Vertex Shader Einheit reduziert die Zeit, um die geometrische Verarbeitung vorzubereiten und durchzuführen. Die neuen Pixel Shader Units der 7800 GTX sind in der Lage doppelt so viele floating-point Operationen auszuführen wie die der alten GeForce 6800.

Der Vertex Shader

Die Verarbeitung der Ecken

Der Vertex Shader ist einer der Knackpunkte bei der 3D Grafik Berechnung. 3D Szenen bestehen aus Objekten die aus Dreiecken aufgebaut sind. Jede Ecke eines Dreiecks (die man als Vertex bezeichnet) ist durch einen festen Punkt in der 3D Welt festgelegt und zudem durch verschiedene Eigenschaften beschrieben. Die erste Stufe einer Vertex Shader Pipeline bearbeitet die einzelnen Eckpunkte. Jede Ecke wird nun betrachtet; nach ihrer Position in der 3D Szene sowie die Position der Camera und Lichtquellen. Mit 3D Matrix Transformationen wird die Ecke dann in die 3D Szene aus sicht der Camera transformiert. Die GeForce 7800 GPU hat bis zu acht Vertex Shader, die diese Aufgabe übernehmen.

Um die neuen Eckpunkte für die nächste Stufe des Renderns vorzubereiten, die auf einer Pixel für Pixel Basis statt findet, werden die Eckpunkte durch die "Triangle Setup Unit" in Dreiecke zusammengefasst. Die Triangel Setup Unit ermittelt auf mathematische Weise „den Weg“ über jedes Dreiecks welches aus den drei Ecken besteht. Während des Prozesses wird das Dreieck in eine Reihe von Rasterzeilen aufgeteilt. Jeder Pixel wird dann einzeln mit Shader Informationen gefüllt, bis das komplette Dreieck ausgefüllt ist. Das Triangle Setup zu Beschleunigen, beschleunigt auch den Gesamtdurchsatz der 3D Pipeline. Dies ist speziell in Teilbereichen wie dem shadow rendering der Fall. Auch hier kann die neue 7800 GTX gegenüber den alten Modellen zulegen.

Der Pixel Shader

Mehr Effekte und noch mehr Speed

Pixel Shader Operationen sind sehr rechen intensiv. Gerade die Gleichungssysteme für Lichtberechnung, Reflektionen und die anderen aufwendigen Effekte, die in aktuellen Spielen immer mehr Bedeutung gewinnen, benötigen eine große Anzahl komplexer Rechenoperationen. Ebenso sieht es mit der Simulation komplexer Materialien und Oberflächen aus. Die GeForce 7800GTX führt diese Operationen in 24 Pixel Pipelines aus, die ebenfalls beschleunigt wurden.

“Multiply and accumulate” (MADD) sind in der 3D Grafik sehr häufig benutzte Operationen. Sie finden sich in Transformations-, Licht und vielen anderen Operationen. Der CineFX 4.0 Engine beschleunigt MADD Operationen um den Gesamtdurchsatz des Pixel Shaders zu verbessern.

Die Texture Engine

Schönere Texturen und Oberflächen

CineFX 4.0 enthält auch einen erneuerte Texture Engine. Auf Texturen kann schneller Zugegriffen werden und Spieleentwickler können aus einer Vielzahl verschiedener Texel Größen wählen. Diese Verbesserungen sollen Vorteile bei Applikationen mit Hoch detaillierten Texturen wie sie im high dynamic-range (HDR) Rendering auftauchen, bringen. anisotropisches Filtering soll ebenfalls vom neuen Cache Design der Texture Engine profitieren. Mit den beschleunigten Mathematischen Funktionen, können HDR Effekte mit sehr vielen Details auch bei hoher Performance gerendert werden.