新一代3D加速芯片S3 Savage 3D 黄昕 1998年 第22期 33版 #1　　5月4日，在圣克拉腊（Santa Clara）举行的电脑游戏开发者大会上，S3公司发布了顶级的Savage3D加速芯片，它采用128位总线结构及单周期三线性（Trilinear）结构，处理速度达到了前所未有的125百万个像素／秒，5百万个三角形／秒。内置250MHz RAMDAC，通过S3最新设计的AGP引擎和微软认证的纹理压缩（Texture Compression）技术，它可以提供4× AGP的性能。S3公司总裁特里·霍尔德特（Terry Holdt）认为，Savage3D将打败Nvidia、Intel、3Dfx和ATI现有的和下一代的3D芯片。 #1　　下面我们就来看看这块令S3公司引以为傲的芯片的特点。 #1　　一、单周期三线性多重贴图（Single－Cycle Trilinear Mip－mapping） 　　在3D图像技术中，被普遍应用的是纹理贴图，它可在3D场景中提供高质量的着色细节，而且对最终用户也很便宜。但原来那种在3D构件表面只有一个画面的做法已经过时了，需要给3D物体提供其它的细节。为了减少3D物体表面的粗糙视觉，许多技术被开发出来，目前使用最广泛的是双线性过滤技术（Bilinear Filtering），但它还不能解决纹理贴图的景深锯齿（Depth Aliasing）问题。 　　景深锯齿现象是当一个物体远离视点时产生的，当一个物体正在远离视点时，贴在越来越小的物体上的纹理图像，也会被逐渐压缩，以致最后会产生视觉像。这些视觉像在动画中特别令人讨厌，它会给一幅稳定的图像带来闪烁现象。 　　为了消除景深锯齿，使图像更符合实际情况，即远处物体的细节比近处物体的细节要少，另一个技术被使用了，它就是多重贴图（Mip－Mapping）。多重贴图是一系列的经过预处理的不同大小的图像，当视线移近物体时，就以较高细节的图像显示，反之就以较低细节的图像显示。不过，虽然多重贴图解决了景深锯齿的问题，但它又带来了新的视觉问题，这就是当一个物体向远处移动过程中，在图像切换的时候会出现称为Mip－Banding的现象，它在动画中会表现得非常严重，而人的眼睛对这种现象又很敏感。 　　三线性过滤（Trilinear Filtering）技术就是用来消除Mip－Banding问题的，通过采用这种技术，在图层切换的时候可以对已打底的物体进行平滑着色，因而能够解决绝大部分的景深锯齿和Mip－Mapping带来的问题。三线性过滤技术比传统的双线形过滤（Bilinear Filtering）技术，能更明显地增强图形质量，通过去掉运动物体像，使图形更平滑。S3公司认为，Savage3D是第一个使用了三线性过滤技术但性能没有下降的3D加速芯片，因此，它的填充速率最高能够达到每秒显示125百万个经全功能三线性过滤的像素。而目前软件开发商正在寻找诸如三线性多重贴图（Trilinear Mip－mapping）这样的新3D技术，为消费者提供高水平的更加真实的交互游戏。预计到1998年圣诞节，出于对图形质量的追求，PC市场上支持三线性过滤的3D加速技术将会在大流量数据输出方面取代双线形过滤技术。 　　游戏Incoming的开发者约翰·希普（John Heap）说：“三线性技术很显然会成为今年的标准，过去我们不得不依赖双线形过滤，是因为当我们使用三线性技术时，游戏性能会受到一些损失。现在，由于在Savage3D上可以不降低性能而使用三线性技术，可以预计到今年底，业界会完全转移到使用三线性技术上。” #1　　二、S3纹理压缩（S3TC） 　　纹理贴图是应用在3D物体上的位图，在3D场景中被用作增加物体的表面细节，纹理可以是任何东西，如木质纹理、大理石纹理等，可以合成复杂的图像如人、建筑物、树等。为了模仿现实生活的场景，就需要巨大数量的细节纹理，因而存放这些数据的地方大小（主内存或显示内存）是很重要的，但为了适应有限制的存储量和带宽，程序开发者不得不使用较少数量的纹理细节。 　　虽然AGP使系统可以从主内存中读取纹理数据，从而提高了总体存储量，但是AGP和主内存接口是共享的资源，除了纹理数据，AGP还被用于传输几何数据，同时系统内存还要被操作系统和其他应用程序使用。因此，纹理数据的读取不可能占用所有的主内存带宽，但最大限度地使用带宽对图形子系统来说非常重要。 　　S3TC纹理压缩技术可以帮助解决这两方面的问题，允许存储更多的纹理数据，同时减少了对带宽的要求，且压缩后图像质量仍然很好。 　　Savage3D是第一款包含S3TC技术的3D加速芯片，微软已把S3TC作为DirectX 6.0中的标准压缩技术，它可以把数据容量压缩到原先的1／6。本质上可以通过存储更多的材质数据，使芯片的帧缓存大小加倍，从而使Savage3D达到4× AGP的性能。^223301a^ 　　“我们在DirectX 6.0中使用了S3的技术，是因为它可以产生最好的图形质量，能够提供非常友好的开发界面，而且在硬件上也具有很好的性价比。”微软的DirectX产品经理凯文·巴卡斯（Kevin Bachus）这样说，“把S3的算法融进到DirectX中，可以完全满足开发者在主流PC上更好地使用带宽和存储器的愿望。使他们能够写出更好、更复杂的3D游戏。” #1　　三、最高的AGP性能 　　为了达到前所未有的AGP性能水平，Savage3D被特别设计为真执行模式（True Execute Mode），同时为Intel 440 LX／BX AGP芯片组进行了特别优化。另外，Savage3D专有的AGP Texture Look Ahead方案可以使贴图引擎预先对所需的纹理数据进行读取，因此可以减少贴图引擎在AGP潜伏期（AGP latency）的等待状态，同时结合S3TC技术，使之达到了目前产品中最高的AGP性能。 　　通过真彩色着图，Savage3D可以产生生动而真实的图像，这块芯片包含了S3专有的抖动（Dithering Algorithm）技术，可使那些运行16位色的游戏以真彩色方式运行，这在绝大多数3D游戏仍支持16位色模式的今天，这项独特功能是非常有用的。 #1　　四、理想的DVD软解压方案 　　Savage3D为MPEG－2回放和交互DVD程序及视频会议提供了理想的架构，Savage3D合并了“Sub－Picture Blending，子图混合”且包含一个Highly－Tuned运动图像补偿块，与其它3D加速器相比，只占用最低的CPU资源。Savage3D具有多级缩放功能，支持多个第三方的软件解码程序，可以得到最大的灵活性和性能。另外，为了达到强有力的视频播放能力，Savage3D还提供了VIP视频端口，可以达到最高的60MB／s的数据传输率，多视频窗口和图像映像为视频会议提供了理想的解决方案。 　　这块芯片集成了视频输出功能，可以减少图像闪烁。NTSC／PAL编码，编码器支持复合视频及S－Video信号输出。可编程的3－Tap闪烁过滤器和垂直过扫描补偿技术可以达到非常好的TV输出质量。 #1　　五、丰富的3D和2D功能 　　这些功能包括：Specular and Diffuse Shading（反射和散射）、 Alpha Blending（Alpha混合）、Multiple Textures（多重纹理）、Palletized Textures（衬底纹理）、Edge Anti－aliasing（边缘抗锯齿）、Vertex and Table Fog（雾化）、16／24位Z－buffering。 另外，Savage3D也支持Bump Mapping、Anisotrophic Filtering、Reflection Mapping、Shadows、Texture Morphing、Procedural Textures等效果（有关3D图形技术方面的术语解释可参见本报今年第3期37版）。 　　Savage3D将采用0.25微米工艺制造，支持125MHz SGRAM和所有现有的操作系统。S3拟在1998年第三季度量产。