iPhone-X-Grafikeinheit: 30 Prozent schneller, Metal 2 und neue TBDR-Funktionen

Apple setzt in iPhone 8, iPhone 8 Plus und iPhone X den Kombiprozessor A11 Bionic ein (SoC/System on Chip), der wiederum die erste komplett von Apple entwickelte Grafikeinheit enthält. Apple lässt sie unter "GPU Family 4" laufen und behauptet, dass sie im Vergleich zur Vorgänger-GPU (auf iPhone 7) eine um 30 Prozent höhere Grafikleistung bietet. Details über die GPU-Hardware rückt Apple traditionell nicht heraus, allerdings finden sich im Developer-Bereich immerhin einige Informationen über Neuerungen.

A11 Bionic: Metal-2-GPU mit Rendering-Verbesserungen

So soll die A11-Bionic-GPU im Einklang mit der 3D-Low-Level-Schnittstelle Metal 2 wesentliche Verbesserungen fürs Tiled-Based Deferred Rendering mitbringen, die wiederum die Grafikleistung steigern sollen. Apple spricht dabei von Imageblocks, verbessertem Multisampling-Antialiasing und Imageblocks Sample Coverage Control, Tile Shading, Raster Order Groups und Threadgroup Sharing.

Zudem soll die GPU beim frühzeitigen Verwerfen von Dreiecken in der 3D-Pipeline effizienter vorgehen. Diese Funktionen sollen Speicherzugriffe effizienter gestalten und dafür sorgen, dass die einzelnen GPU-Kerne besser und dauerhaft ausgelastet werden. Apple zufolge lassen sich dadurch mehr Operationen in einem einzigen Render-Pass durchführen als zuvor. Über Metal 2 sollen sich auch 3D-Techniken wie Tile-Based Lighting, Order-Independent Transparency und Subsurface Scattering einfacher in 3D-Anwendungen implementieren lassen.

Tile-Based Deferred Rendering

Tile-Based Deferred Rendering ist in bestimmten Fällen effizienter als das bei den meisten Desktop-GPUs übliche Immediate Rendering. Die Grafikeinheit sortiert noch vor dem eigentlichen Renderprozess alle unsichtbaren Objekte aus und verarbeitet nur die sichtbaren. Das funktioniert, weil TBDR die Grafikobjekte nicht Stück für Stück in ihrer Reihenfolge in den Speicher ablegt und gleich weiterverarbeitet, sondern zunächst alle für das Einzelbild relevanten Geometriedaten als Display-List im Framebuffer sammelt.

Um die Display-List nicht zu stark anschwellen zu lassen und die Sichtbarkeitsprüfung effizienter zu gestalten, teilt TBDR das Bild außerdem in viele kleine Kacheln – die sogenannten Tiles – auf und versieht die in ihrem Bereich auftauchenden Dreiecke mit der Nummer der Kachel. Schließlich berechnet der Grafikchip mithilfe eines gut parallelisierbaren Algorithmus die tatsächlich sichtbaren in der ersten Kachel und versieht sie mit ihrem endgültigen Farbwert. Das passiert nach und nach mit jeder Kachel – alle Kacheln zusammen ergeben schließlich das fertige Einzelbild. (mfi)