PICA200

3. 사양

PICA200은 "MAESTRO-2G" 아키텍처를 구현하며, 최대 4개의 프로그래밍 가능한 정점 프로세서를 지원한다. 이들은 병렬로 작동 가능하다. "프리미티브 엔진"은 정점 프로세서 또는 지오메트리 프로세서로 사용될 수 있다.^[5] OpenGL ES 1.1 및 DMP 확장 API "DMP 확장 팩"을 지원한다.^[4]

MAESTRO-2G 확장 기능에는 픽셀 단위 조명^[6], 절차적 텍스처 생성^[7], 양방향 반사율 분포 함수(BRDF)^[6], 쿡-토런스 스페큘러 하이라이트^[6], 다각형 세분화^[8], 소프트 섀도우 프로젝션, 가짜 표면 아래 산란^[9] 등이 있다.^[10]

3. 1. 지원 기능

• 버텍스 프로그램 ''(ARB_vertex_program)''^[23]
• 렌더 트 텍스처
• 하드웨어 T&L (Hardware Transform and Lighting)
• 밉맵
• Bilinear texture filtering^[23]
• 알파 블렌딩^[23]
• Full-scene anti-aliasing (2×2)^[23]
• 퐁 셰이딩 (Phong Shading)
• 셀 셰이딩 (Cel Shading)
• 원근 보정 텍스처 매핑 (Perspective-Correct Texture Mapping)
• Dot3 범프 매핑/노멀 매핑
• 섀도우 매핑 (Shadow Mapping)
• 섀도우 볼륨 (Shadow Volumes)
• 자체 섀도우 (Self-Shadowing)
• 라이트 맵핑 (Lightmapping)
• 환경 매핑/반사 매핑 (Environment Mapping/Reflection Mapping)
• 볼륨 안개 (Volumetric Fog)^[24]
• 모션, 블룸, 피사계 심도, HDR 렌더링, 감마 보정과 같은 후처리 효과 (Post-processing effects)
• 다각형 오프셋 (Polygon offset)
• 깊이 테스트, 스텐실 테스트, 알파 테스트 (Depth Test, Stencil Test, Alpha Test)
• 8비트 스텐실 버퍼
• 24비트 깊이 버퍼
• 단일/이중/삼중 버퍼 (Single/Double/Triple buffer)
• 5단계 TEV 파이프라인
• TEV 컴바이너 버퍼 (처음 4개의 TEV 단계만 컴바이너 버퍼에 쓸 수 있음)
• 색상 컴바이너, 알파 컴바이너, 텍스처 컴바이너 (Color Combiners, Alpha Combiners, Texture Combiners)
• PICA-FBM 프레임 버퍼 관리
• '''''DMP's MAESTRO-2G''''' 기술:
• 픽셀별 조명 (Per-pixel lighting)^[6]
• 가짜 표면 아래 산란 (Per-vertex sub-surface scattering)^[10]
• 프로시저 텍스처 (Procedural texture)^[7]
• 굴절 매핑 (Refraction mapping)
• 세분화 프리미티브 (Subdivision primitive)
• 그림자 (Shadow)
• 기체 객체 렌더링 (Gaseous object rendering)
• 양방향 반사율 분포 함수 (Bidirectional reflectance distribution function)^[6]
• 쿡-토런스 모델 (Cook-Torrance Model)^[6]
• 다각형 세분화 (Polygon subdivision)^[8]
• 부드러운 그림자 (Soft shadowing)

3. 2. DMP MAESTRO-2G 기술

• 픽셀 단위 조명:^[6] 정점 단위가 아닌 픽셀 단위로 광원을 계산하여, 더 부드러운 음영과 정교한 하이라이트를 표현한다.^[17]
• 툰 렌더링: 밝기를 연속적인 값이 아닌 2단계 정도의 비연속적인 값으로 표현하여, 셀 애니메이션과 같은 깔끔한 채색을 구현한다.
• 프로시저 텍스처:^[7] 텍스처 픽셀 데이터를 자동으로 생성한다. 렌즈 플레어, 광선 등 자주 사용되는 기하학적 모양은 매개변수 입력만으로 얻을 수 있다.^[14] 나무결과 같이 복잡하고 불규칙하지만 패턴화된 텍스처를 계산으로 자동 생성하여 VRAM 용량을 절약할 수 있다.
• 굴절 매핑: 환경 매핑의 일종으로, 빛의 굴절을 계산하여 물방울과 같은 투명한 물체를 사실적으로 표현한다.
• 서브디비전 프리미티브: 폴리곤 형태를 산술적으로 보완하여 매끄러운 형태를 자동 생성한다.
• 섀도: 반음영 처리를 지원하며, 투영 섀도, 섀도 맵, 스텐실 섀도 등 셀프 섀도를 지원한다.
• 가스 오브젝트 그리기: 소프트 파티클을 지원하여 연기 등을 자연스럽게 표현한다.
• 양방향 반사율 분포 함수(BRDF):^[6] 빛의 반사 특성을 사실적으로 표현하는 모델이다.
• 쿡-토런스 모델:^[6] 금속과 같은 재질의 반사 특성을 표현하는 데 사용되는 모델이다.
• 다각형 세분화:^[8] 지오메트리 셰이더를 통해 다각형을 더 세밀하게 나누어 표현한다.
• 부드러운 그림자:^[10] 그림자의 경계를 부드럽게 처리하여 더욱 자연스러운 표현을 가능하게 한다.
• 가짜 표면 아래 산란:^[9] (양면 조명과 유사)

4. 응용

DMP는 닌텐도가 PICA200을 자신들의 휴대용 게임기 닌텐도 3DS용 GPU로 채택했다고 발표하였다.^[22] PICA200은 닌텐도 3DS의 GPU로 사용된다.^[11]

5. 개발 환경

PICA200은 COLLADA 사양 및 OpenGL ES 1.1을 지원한다.^[1]

OpenGL 2.0/OpenGL ES 2.0 이후에는 셰이더 프로그램을 중심으로 하는 프로그래밍 모델이 되지만, PICA200은 독자적으로 설계된 고정 기능을 조합하여 연산을 수행하는 형태이다. 셀프 섀도를 포함한 그림자 생성이나 BRDF(양방향 반사율 분포 함수)를 사용한 반사 표현, 피부 표현 등에서 자주 사용되는 표면하 산란 등의 기능을 처음부터 갖추고 있어 간편하게 사용할 수 있다는 점이 특징이다.^[2]

참조

_[1] 웹사이트 Digital Media Professionals Inc at Computex 2012 https://www.youtube.[...] 2012-06-07
_[2] 웹사이트 DMP Shows Capabilities of the PICA Platform with Demo from Futuremark https://benchmarks.u[...] 2006-07-25
_[3] 웹사이트 Zenji Nishikawa's "PICA200" course for 3D game fans by Zenji Nishikawa (Part 1) https://game.watch.i[...] 2010-07-15
_[4] 웹사이트 Procedural texture generation unit and saving video memory https://web.archive.[...] 2006-08-15
_[5] 웹사이트 Primitive processing and advanced shading architecture for embedded space - HPG 2011 https://www.highperf[...] 2011-08-06
_[6] 웹사이트 Zenji Nishikawa's "PICA200" course for 3D game fans (Part 2) https://game.watch.i[...] 2010-07-16
_[7] 웹사이트 Procedural texture generation unit and saving video memory https://web.archive.[...] 2006-08-15
_[8] 웹사이트 [Page64] DMP Inc. PICA graphics core http://people.csail.[...] EuroGraphics 2008, Crete 2008-04-14
_[9] 웹사이트 K. Kolchin, CURVATURE BASED RENDERING METHOD AND DEVICE FOR TRANSLUCENT MATERIALS SUCH AS SKIN OF HUMAN BODY, JP2008250577 (A) https://worldwide.es[...] 2008-10-16
_[10] 웹사이트 Simon Green, GPU Gems 2, Chapter 16. Real-Time Approximations to Subsurface Scattering http://developer.dow[...] 2006-08-15
_[11] 웹사이트 Press Release: DMP 3D Graphics IP core "PICA200" is adopted by Nintendo 3DS https://www.dmprof.c[...] Digital Media Professionals Inc. (DMP) 2010-06-21
_[12] 웹사이트 PICA 200 3D Graphics IP (product brochure) http://www.dmprof.co[...] Digital Media Professionals Inc. (DMP) 2010-06-11
_[13] 웹사이트 The Nintendo 3DS Knows How to Make Fog, It's Built on a Chip - Siliconera https://web.archive.[...]
_[14] 웹사이트 SIGGRAPH 2006 - 日本発のGPUテクノロジー「PICA200」が公開 https://news.mynavi.[...] 西川善司
_[15] 웹사이트 西川善司の3Dゲームファンのための「PICA200」講座（前編 https://game.watch.i[...] 西川善司
_[16] 웹사이트 PICA200・ディジタルメディアプロフェッショナル http://www.dmprof.co[...] www.dmprof.com
_[17] 웹사이트 3Dグラフィックスの概念とレンダリングパイプライン(4) https://news.mynavi.[...] 西川善司
_[18] 웹사이트 【ニンテンドー3DSに搭載されるグラフィックスコア「PICA200」とは？ https://www.4gamer.n[...] 4Gamers.net 2010-06-21
_[19] 웹인용 Procedural texture generation unit and saving video memory http://journal.mycom[...] 2010-08-26
_[20] 웹인용 [Page64] DMP Inc. PICA graphics core http://people.csail.[...] EuroGraphics 2008, Crete 2008-04-14
_[21] 웹인용 Soft shadow projection and use of programmable vertex processor http://journal.mycom[...] 2006-08-15
_[22] 웹인용 Press Release: DMP 3D Graphics IP core "PICA200" is adopted by Nintendo 3DS http://www.dmprof.co[...] Digital Media Professionals Inc. (DMP) 2010-06-21
_[23] 웹인용 PICA 200 3D Graphics IP (product brochure) http://www.dmprof.co[...] Digital Media Professionals Inc. (DMP) 2010-06-11
_[24] 웹인용 보관된 사본 http://www.siliconer[...]