Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

TMU, anizotropní filtrace a PRT

Dnes v 6:00 hodin vydává AMD novou generaci grafických karet Radeon HD 7000 postavenou na zcela nové vektorově-skalární architektuře GCN. V dnešním článku si proto představíme všechny novinky a technologie, které grafický čip Tahiti z rodiny Southern Islands i samotný Radeonu HD 7970 přinesl…
AMD Radeon GCN Never Settle

Texturovací jednotky a anizotropní filtrace

Funkční stránka texturovacích jednotek se již řadu let nemění. Z tohoto hlediska byla nejvýznamnější změnou podpora FP16 filtrace s příchodem čipu R600 roku 2007. Tím však ATI (zřejmě s očekáváním striktních požadavků ze strany DirectX 10) s implementací FP16 filtraci v plném výkonu velmi výrazně přestřelila požadavky tehdejších her. Dá se říct, že s výjimkou 3D Marků se požadavky na FP16 filtraci textur (oproti Int8) až dosud vyskytují jen sporadicky, byť mírně stoupají. Počínaje čipem RV770 (až doposud) tedy texturovací jednotky podporují FP16 filtraci s poloviční rychlostí oproti Int8.

Co se však neustále vyvíjí, je kvalita anizotropní filtrace. S čipem R520 začala ATI odstraňovat úhlové optimalizace, které ve hrách se složitějšími povrchy měly za následek nestejnoměrnou úroveň filtrace textur, které byly nakloněné pod různými úhly (každá pak byla jinak ostrá). Tento trend zakončil čip Cypress (HD 5800), který úhlové optimalizace definitivně odstranil. Generace HD 6000 následně řešila plynulost mezi jednotlivými úrovněmi filtrace.

GCN AF CypressGCN AF Cayman
anizotropní filtrace Radeonů HD 5000 a 6000

Texturovací jednotka architektury GCN pokračuje ve stávajícím trendu, tentokrát však byl cílem upravený kernel filtru, který by efektivněji potlačoval jev zvaný shimmering („zrnění“ na texturách s detaily na vysokých frekvencích typicky při pomalém pohybu). Úhlová nezávislost samozřejmě zůstala.

GCN AF anizotropní filtrace

AMD nám dala příslib sníženého shimmeringu bez negativního dopadu na ostrost a výkon. Výsledek anizotropní filtrace má být na pohled nerozeznatelný od referenčního rasterizéru, což samo o sobě zní poměrně lákavě (pokud to výsledky potvrdí, byla by GCN první architekturou, která je podobné kvalitativní úrovně schopná).

Video výše ukazuje rozdíl v Direct3D AF testeru mezi Radeonem HD 6970 a novým HD 7970. Můžete si všimnout poklesu moire (vysokofrekvenční šum) v přechodu na první mipmapu (přechod do červeně vyznačené části). Přestože je určité zlepšení patrné i na komprimovaném videu, přikládáme screenshot i v bezztrátovém formátu PNG (plus srovnání s předchozími generacemi ATI a AMD):

ATI R520 (X1000) ATI R600 (HD 2000) ATI RV770 (HD 3000)
GCN AF R5xx GCN AF R6xx GCN AF R7xx
AMD Cypress (HD 5000) AMD Cayman (HD 6000) AMD Tahiti (HD 7000)
GCN AF R8xx Cypress GCN AF R9xx Cayman GCN AF R1xxx Tahiti

Partially Resident Textures (PRT)

Dříve než se podíváme, co to vlastně PRT je, se v krátkosti vraťme nějaký rok zpět. Jedním z největších datových objemů, který (až na výjimky) musely od svého prvopočátku držet grafické karty v paměti, byly textury. Postupem času kapacita paměti narůstala a umožňovala použití stále větších a detailnějších textur. Podívejte se na tempo, jakým objem paměti rostl:

rok grafická karta paměť
1995 Matrox Mystique 2 MB
1996 3Dfx Voodoo 4 MB
1997 3Dfx Voodoo 2 8-12 MB
1998 Nvidia RIVA TNT 16 MB
1999 ATi Rage 128 32 MB
2000 Nvidia GeForce 2 64 MB
2001 ATI Radeon 8500 64-128 MB
2002 Matrox Parhelia 512 128 MB
2003 ATI Radeon 9800 PRO 128-256 MB
2004 Nvidia GeForce 6800 Ultra 256 MB
2005 ATI Radeon X1800 XT 512 MB
2006 Nvidia GeForce 8800 GTX 768 MB
2007 ATI Radeon HD 2900 XT 512-1024 MB
2008 Nvidia GeForce GTX 280 1024 MB
2009 AMD Radeon HD 5870 1024 MB
2010 Nvidia GeForce GTX 480 1536 MB
2011 AMD Radeon HD 6970 2048 MB
2012 AMD Radeon HD 7970 3072 MB

Možná jste si všimli, že mezi lety 1995 a 2000 narostla každým rokem kapacita paměti na dvojnásobek. Efektivní nárůst byl ještě vyšší, protože právě v této době probíhal rychlý vývoj kompresních algoritmů. Za posledních 10 let se ale růst zpomalil a v průměru odpovídá zdvojnásobení kapacity za více než dva roky.

Subjektivně se může zdát, že rozdíl mezi ročním a dvouletým intervalem není nijak razantní, ale kdyby trend 90. let pokračoval dosud, měly by současné karty čtvrt terabajtu paměti (asi 100× víc než mají).

Hardware se sice v tomto směru vyvíjí pomaleji, ale software nic nebrzdí a může rozlišení textur navyšovat stále stejným tempem. Jenže to kvůli limitované kapacitě grafické paměti možné není. Systémové paměti je ale dostatek a navíc je i mnohonásobně levnější (při současných cenách je možné sehnat 16 GB běžných 1333MHz modulů pod 2000 Kč včetně daně). Problém je ale v tom, že ačkoli technologii na texturing z operační paměti máme (Intel představil tzv. AGP texturing již před 14 lety), je v případě velkých textur její použitelnost omezená. Datová propustnost a především latence systémové sběrnice jsou mnohonásobně vyšší, než u lokální grafické paměti.

GCN Partially Resident Textures (1)

S nápadem na řešení (nazvaným Megatexture) přišel v roce 2006 John Carmack. Vyšel z prostého faktu, že v grafické paměti nemusí být gigantická textura umístěna celá. Stačí, pokud budou dostupné pouze ty části, které se skutečně použijí pro rendering. Řekneme-li to zjednodušeně, textura je rozdělena jako šachovnice a pouze ty části (čtverce), které budou třeba, se uloží do paměti grafické karty.

Tento princip v hlavní myšlence kopíruje princip fungování texturové cache v GPU, do které se samozřejmě také nevejde celá textura (má kapacitu typicky 8-16 KB), ale pouze ty části (texely), se kterými se právě pracuje.

GCN Partially Resident Textures (2)

Technologie PRT je v podstatě hardwarově akcelerovanou alternativou Carmackovy Megatexture.

Zdroje: 

AMD Tech Day, Mnichov (8. prosince)

Diskuse ke článku Vše o Radeonech HD 7000 aneb architektura GCN detailně

Pátek, 23 Prosinec 2011 - 08:27 | Pety | Ježiš, jak rád sem chodím v posledních dnech......
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 22:46 | no-X | díky za upozornění, opraveno
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 22:31 | Peter T | zly link na konci 3. stranky (Spotřeba grafických...
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 20:34 | David Ježek | to není novinka, Jirka používá ST postavy od...
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 18:43 | DDR0 | krásný článek, ale nejvíc mě dostala ta změna...
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 15:15 | no-X | To je sice oficiálně pod NDA, ale když nyní vyšel...
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 14:44 | Slavomir | A čo bude teda toho 9. ledna? :-)
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 12:12 | del42sa | v těch plusech jsi ještě zapoměl vypsat podporu...
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 12:09 | Peter Fodreknickfotob | >S PCI Express 3.0 to je v současnosti podobné...
Čtvrtek, 22 Prosinec 2011 - 12:01 | Lukáš Kohout | Super, to vypada za AMD dala na reakce recenzentu...

Zobrazit diskusi