PowerVR — підрозділ Imagination Technologies (раніше VideoLogic), що займається розробкою графічних прискорювачів, а також відповідного програмного забезпечення. Їхні прискорювачі можуть працювати з 2D та 3D-графікою, кодування, декодування відео а також із завданнями, пов'язаними з обробкою зображень, включаючи прискорення DirectX, OpenGL ES, OpenVG та OpenCL. PowerVR також розробляє прискорювачі штучного інтелекту під назвою Neural Network Accelerator (NNA).
Наприкінці 1990-х років 3D-прискорювачі PowerVR змагалися з розробками 3dfx на ринку настільних комп'ютерів та ігрових консолях, але обидва компанії були змушені залишити цей ринок через розвиток технологій DirectX та OpenGL, а також через значний успіх ATI і Nvidia, які краще підтримували ці технології. Після цього розвиток PowerVR сконцентрувалися на область різних мобільних та побутових пристроїв, таких як комунікатори, смартфони та Smart TV.
PowerVR сама не виробляє відеоприскорювачі, але їхні проєкти мікросхем і патенти ліцензуються іншим компаніям, таким як, такі як Apple, Freescale, Intel, Renesas, Samsung, Texas Instruments, NXP Semiconductors (колишній Philips Semiconductors) та інші.
Технологія Чипи PowerVR використовують метод 3D-рендерингу, відомий як відкладений рендеринг на основі тайлів (часто скорочується як TBDR - Tile Based Deferred Rendering). Як тільки програма, що генерує полігони, передає трикутники драйверу PowerVR, він зберігає їх у пам'яті у вигляді безперервної смуги або разом з індексами вершин. На відміну від інших архітектур, рендеринг полігонів (як правило) не виконується, доки інформація про всі полігони не буде зібрана для поточного кадру. Крім того, операції текстурування та затінення пікселів (або їх фрагментів), що вимагають великих ресурсів, відкладаються, поки не буде визначено видимий піксель — отже, рендеринг відкладений.
Для того щоб це зробити, дисплей розділений на прямокутні секції в сітці. Кожен розділ відомий як тайл. Кожен тайл - список трикутників, які помітно перекриваються. Для отримання остаточного зображення тайли обробляються по черзі.
Тайл відображається за допомогою процесу, подібного до рейкастингу. Промені трасуються на трикутники, пов'язані з тайлом, після чого піксель формується з трикутника, розташованого найближче до камери. Обладнання PowerVR зазвичай за 1 цикл обчислює значення буфера глибини, пов'язані з кожним полігоном, для одного рядка тайла.
Цей метод має ту перевагу, що, на відміну від традиційнішої Z-буферизації в конвеєрі рендерингу, відсутні розрахунки. Необхідно внести, щоб визначити, як полігон виглядає в районі, де він заслонений іншими геометріями. Він також дозволяє правильно передати часткову прозорість полігонів незалежно від їх порядку. (Ця можливість була реалізована тільки в Series 2 і MBX варіанті. Вони, як правило, не включені через відсутність підтримки API та економічні причини). Що ще важливіше, так як рендеринг обмежується одним тайлом за раз, то весь тайл може перебувати у швидкій пам'яті OnChip, яка очищається у відеопам'яті перед обробкою наступного тайлу. За нормальних умов кожен тайл обробляється один раз за кадр.
Imagination Technologies є єдиною компанією, що успішно випустила TBDR-рішення на ринок. Microsoft теж внесла концептуальну ідею із занедбаним проєктом Talisman. Gigapixel, компанія, яка розробила IP для тайла на основі відкладеної 3D-графіки, була куплена 3dfx, яка, у свою чергу, згодом була придбана Nvidia. Nvidia використовує рендеринг тайлу в мікроархітектурах Maxwell і Pascal для обмеженої кількості геометрії.
Після придбання Falanx, ARM розпочала розробку іншої великої архітектури на основі тайлів, відому як Mali.
Intel використовує подібну концепцію у своїх інтегрованих графічних рішеннях. Тим не менш, придуманий ними метод зони рендерингу не виконує повного прихованого визначення поверхні (HSR) і відкладеного текстурування, таким чином витрата ресурсів на заповнення текстур і смуг пропускання на пікселі, не видно в остаточному зображенні. Останні досягнення в ієрархічній Z-буферизації, фактично враховані ідеї раніше використовувані тільки у відкладеному рендерингу, включаючи здатність розділити сцену на тайл та потенційну можливість приймати або відхиляти розмір шматків полігону.
Програмне забезпечення та апаратні засоби PowerVR підтримують: кодування відео, декодування відео, пов'язаного обробці зображень та прискорення DirectX, OpenGL ES, OpenVG і OpenCL.Texas Instruments announces multi-core, 1.8GHz OMAP4470 ARM processor for Windows 8 , By Amar Toor, 2 червня 2011, Engadget Новітні графічні процесори PowerVR Wizard мають апаратне забезпечення модуля трасування променів (RTU) з фіксованою функцією та підтримують гібридний рендеринг.
Продукти Power VR
Series1 (NEC)
Перша серія карт PowerVR була в основному розроблена як плати прискорювача лише для 3D, які використовували б пам'ять основної 2D відеокарти як буфер кадру через PCI. Першим продуктом PowerVR для ПК від Videologic PowerVR був 3-чиповий Midas3, доступність якого була дуже обмежена в деяких OEM комп’ютерах Compaq.. Ця карта мала дуже погану сумісність з усіма відеоіграми, крім перших Direct3D ігор, і навіть більшість ігор SGL не запускалися. Однак його внутрішня 24-бітна точна передача кольору була помітною для того часу.
Одночиповий PCX1 був випущений в роздрібну торгівлю як VideoLogic Apocalypse 3D і мав покращену архітектуру з більшою текстурною пам'яттю, що забезпечує кращу сумісність ігор. За ним вийшов подальший удосконалений PCX2, який працював на 6 МГц вище, вивантажив частину роботи драйвера, включивши більше функцій мікросхеми і додавши білінійну фільтрацію, був випущений в роздрібну торгівлю на картах Matrox M3D і Videologic Apocalypse 3Dx. Також був Videologic Apocalypse 5D Sonic, який поєднав прискорювач PCX2 з ядром Tseng ET6100 2D і звуком ESS Agogo на одній платі PCI.
Карти PowerVR PCX були представлені на ринку як бюджетні продукти і добре працювали в іграх свого часу, але вони не були настільки повнофункціональними, як прискорювачі 3dfx Voodoo (наприклад, через недоступність деяких режимів складання). Однак підхід PowerVR до відтворення в пам’яті 2D-карти означав, що теоретично можливі набагато вищі роздільні здатності 3D-рендерингу, особливо в іграх PowerSGL, які повністю використовували апаратне забезпечення карти.
Усі моделі підтримують DirectX 3.0 і PowerSGL, драйвери MiniGL, доступні для деяких ігор
МодельДата випускуТехпроцес (нм)Пам'ять (МіБ)Частота ядра (МГц)Частота пам'яті (МГц)Конфігурація ядра1Швидкість заповненняПам'ятьМОперацій/сМПікселів/сМТекселів/сМПолігоніів/сПропускна здатність (ГБ/с)Тип шиниШирина шини (біт)Midas31996?266661:166666600.242SDR+FPM232+162PCX11996500460601:160606000.48SDR64PCX21997350466661:166666600.528SDR64
1 Текстурні блоки : Блоки растеризації 2 Midas3 є 3-чиповим (порівняно з одночиповою серією PCX) і використовує архітектуру розділеної пам'яті: 1 МБ 32-біт SDRAM (240 МБ/с пікової пропускної здатності)для текстур і 1 МБ 16-розрядної FPM DRAM для геометричних данних (і, ймовірно, для зв’язку PCI). Серія PCX має лише текстурну пам'ять.
Series2 (NEC) Друге покоління PowerVR2 («PowerVR Series 2», чип з кодовою назвою «CLX2»), був присутній на ринку в консолі Dreamcast у період між 1998 та 2001 роками. В рамках внутрішньої конкуренції в Sega при розробці наступника Saturn PowerVR2 отримала ліцензію від NEC і виявилася попереду суперника, заснованого на 3dfx Voodoo 2. Під час розробки він називався «the Highlander Project». PowerVR2 був у парі з процесором Hitachi SH-4 у Dreamcast, де SH-4 обробляв геометричний рушій T&L а PowerVR2 обробляв візуалізацію. PowerVR2 також працював у Sega Naomi, модернізований системній платі аркадних ігрових автоматів, аналог Dreamcast.
Тим не менш, успіх Dreamcast означав, що ПК-варіант, який продавався як Neon 250, з'явиться на ринку через рік і на той час у кращому випадку знаходився в середньому класі. Проте, Neon 250 був конкурентоспроможним з RIVA TNT2 і Voodoo3."> Neon 250 має слабші апаратні характеристики в порівнянні з тією частиною PowerVR2, яка використовується в Dreamcast, наприклад, зменшений вдвічі розмір тайлу, серед іншого.
Усі моделі виготовлені за технологією 250 нм Усі моделі підтримують DirectX 6.0 PMX1 підтримує PowerSGL 2 і містить драйвер MiniGL, оптимізований для Quake III Arena
МодельДата випускуПам'ять (МіБ)Частота ядра (МГц)Частота пам'яті (МГц)Конфігурація ядра1Швидкість заповненняПам'ятьМОперацій/сМПікселів/сМТекселів/сМПолігоніів/сПропускна здатність (ГБ/с)Тип шиниШирина шини (біт)CLX2199881001001:132003200 2 100 33200 2 100 37 40.8SDR64PMX11999321251251:112512512501SDR64
1 Текстурні блоки : Блоки растеризації 2 Коефіцієнт заповнення для непрозорих полігонів. 3 Швидкість заповнення для напівпрозорих полігонів з апаратною товщиною сортування 60 4 Hitachi SH-4 обчислює геометричний рушій T&L для понад 10 мільйонів трикутників за секунду. Пропускна здатність механізму рендеринга CLX2 становить 7 мільйонів трикутників на секунду.
Series3 (STMicro)
У 2001 році було випущено третє покоління PowerVR3 STG4000 KYRO, вироблене новим партнером STMicroelectronics. Архітектура була перероблена для кращої сумісності з іграми та розширена до конструкції з подвійним конвеєром для підвищення продуктивності. Оновлений STM PowerVR3 KYRO II, випущений пізніше того ж року, ймовірно, мав подовжений конвеєр для досягнення більш високої тактової частоти був в змозі конкурувати з дорожчими ATI Radeon DDR та NVIDIA GeForce 2 GTS показував високі показники у графічних тестах того часу, незважаючи на скромніші характеристики та відсутність апаратної трансформації та освітлення (T&L), цей факт, Nvidia використала в конфіденційному документі, який вони розіслали рецензентам, задля популяризації GeForce 2. В іграх все більшою мірою оптимізували під апаратне T&L, і тому KYRO II втратила свою перевагу у продуктивності.
Серія KYRO мала пристойний набір функцій для бюджетно-орієнтованого графічного процесора свого часу, включаючи кілька функцій, сумісних з Direct3D 8.1, таких як 8-шарове мультитекстурування (не 8-прохідне) і Environment Mapped Bump Mapping (EMBM); Також були присутні Full Scene Anti-Aliasing (FSAA) і трилінійна/анізотропна фільтрація. KYRO II також міг виконувати Dot Product (Dot3) Bump Mapping з такою ж швидкістю, як GeForce 2 GTS у тестах. Упущення включало апаратну T&L (додаткова функція в Direct3D 7), Cube Environment Mapping та підтримку застарілої 8-бітової палітри текстур. Хоча чип підтримував стиснення текстур S3TC/DXTC, підтримувався лише (найпоширеніший) формат DXT1. Підтримка власного API PowerSGL також була припинена з цією серією.
Якість 16-розрядного виводу була чудовою в порівнянні з більшістю своїх конкурентів, завдяки відтворенню внутрішнього 32-бітного кешу тайлу і зниженню дискретизації до 16-розрядного замість прямого використання 16-бітного кадрового буфера. Це могло б зіграти роль у покращенні продуктивності без втрати якості зображення, оскільки пропускна здатність пам’яті була недостатньою. Однак через свою унікальну концепцію на ринку, архітектура іноді могла виявляти недоліки, такі як відсутня геометрія в іграх, і тому драйвер мав значну кількість налаштувань сумісності, таких як вимкнення внутрішнього Z-буфера.
Друге оновлення KYRO було заплановано на 2002 рік, STG4800 KYRO II SE. Зразки цієї картки були надіслані рецензентам, але, схоже, вона не була представлена на ринку. Окрім збільшення тактової частоти, це оновлення було анонсоване разом із емуляцією програмного забезпечення «EnT&L» HW T&L, яка врешті-решт потрапила до драйверів для попередніх карт KYRO, починаючи з версії 2.0. STG5500 KYRO III, заснований на наступному поколінні PowerVR4, був завершений і включав би апаратний T&L, але був відкладений через закриття свого графічного підрозділу STMicro.
Усі моделі підтримують DirectX 6.0