GTE (Geometry Transformation Engine) - это сопроцессор 2 (COP2), выполняющий векторно-матричные операции. Он не имеет портов, отображенных в системную память, и управляется только специальными опкодами.
Заявленные характеристики GTE:
Соответственно, при 50 FPS консоль способна обрабатывать в пределе около 1800-3600 полигонов на кадр. На практике это число несколько меньше, поскольку часть ресурсов уходит на игровую логику, ввод-вывод и операции копирования данных.
Перед использованием GTE должен быть включен. Для этого нужно установить бит 30 в статусном регистре COP0:
mfc0 $8, $12 ori $8, $8, 0x40000000 mtc0 $8, $12 nop
Загрузка и выгрузка регистров GTE имеют задержку в 2 инструкции для любых операций, которые используют эти регистры.
GTE имеет две группы регистров - регистры данных и контрольные регистры. Регистры данных используются для передачи в сопроцессор входных векторов (позиций вершин, значений цвета). Контрольные регистры предназначены для передачи во сопроцессор матриц трансформации и параметров функций. Все регистры 32-битные, но вещественные значения чаще всего 16-битные с фиксированной запятой (Q3.12 или Q7.8). Многие регистры принимают два упакованных 16-битных значения в верхнем и нижнем полусловах.
Регистры данных (достп через mfc2 / mtc2):
Контрольные регистры (доступ через cfc2 / ctc2):
RTPS - cop2 0x0180001 - Поворот, перенос и перспективное преобразование одной точки. Сначала точка умножается на матрицу поворота (R), затем к ней применяется перенос (TR). В завершение выполняется перспективное преобразование, результатом которого являются экранные координаты. Команда также возвращает значение интерполяции, используемое в различных инструкциях учета глубины (depth cueing).
RTPT - cop2 0x0280030 - Поворот, перенос и перспективное преобразование трех точек.
MVMVA - cop2 0x0400012 - Умножение матрицы на вектор и сложение. Умножает вектор на матрицу поворота, матрицу освещения или матрицу цвета, а затем прибавляет вектор переноса или вектор цвета фона.
DCPL - cop2 0x0680029 - Цвет освещения с учетом глубины (Depth Cue Light Color). Сначала вычисляет цвет на основе вектора освещения (нормаль плоскости, умноженная на матрицу освещения, с ограничением минимального значения нулем) и заданного значения RGB. Затем выполняет коррекцию цвета по глубине (depth cueing) путем интерполяции между вектором цвета для дальней точки (far color) и полученным цветом.
DPCS - cop2 0x0780010 - Коррекция цвета по глубине (один цвет). Выполняет коррекцию цвета по глубине путем интерполяции между исходным цветом и цветом для дальней точки (для одного цвета).
DPCT - cop2 0x0f8002a - Коррекция цвета по глубине (три цвета). Выполняет коррекцию цвета по глубине путем интерполяции между исходным цветом и цветом для дальней точки (для трех цветов).
INTPL - cop2 0x0980011 - Интерполяция. Выполняет интерполяцию между вектором и цветом для дальней точки.
SQR - cop2 0x0a00428 - Вычисляет квадрат вектора.
NCS - cop2 0x0c8041e - Цвет по нормали. Вычисляет цвет на основе нормали точки или плоскости, а также источников света и их цветов. Базовый цвет плоскости или точки, к которой относится нормаль, принимается за белый.
NCT - cop2 0x0d80420 -
NCDS - cop2 0x0e80413 - Цвет по нормали с коррекцией по глубине. Аналогична NCS, но также выполняет коррекцию цвета по глубине (как DPCS).
NCDT - cop2 0x0f80416 - Цвет по нормали с коррекцией по глубине. Аналогична NCT, но также выполняет коррекцию цвета по глубине (как DPCT).
NCCS - cop2 0x108041b - Аналогична NCS, но учитывает базовый цвет плоскости или точки.
NCCT - cop2 0x118043f - Аналогична NCT, но учитывает базовый цвет плоскости или точки.
CDP - cop2 0x1280414 - Цвет вычисляется на основе вектора освещения (базовый цвет принимается за белый), также выполняется коррекция цвета с учетом глубины (аналогично DPCS).
CC - cop2 0x138041c - Цвет вычисляется на основе вектора освещения и базового цвета.
NCLIP - cop2 0x1400006 - Отсечение по нормали (Normal Clipping). Вычисляет внешнее произведение трех двумерных точек (т. е. трех вершин, определяющих плоскость после проецирования).
AVSZ3 - cop2 0x158002d - Усреднение Z-координат. Складывает три значения Z и умножает их на коэффициент с фиксированной запятой. Этот коэффициент обычно подбирается так, чтобы функция возвращала среднее арифметическое значений Z (как правило, с последующим делением на 2 или 4 для удобства добавления в таблицу упорядочивания - OT).
AVSZ4 - cop2 0x168002e - Усреднение Z-координат. Складывает четыре значения Z и умножает их на коэффициент с фиксированной запятой. Этот коэффициент обычно подбирается так, чтобы функция возвращала среднее арифметическое значений Z (как правило, с последующим делением на 2 или 4 для удобства добавления в таблицу упорядочивания - OT).
OP - cop2 0x170000c - Вычисляет внешнее произведение двух векторов.
GPF - cop2 0x190003d - Перемножает два вектора. Также возвращает результат в виде 24-битного значения RGB.
GPL - cop2 0x1a0003e - Умножает вектор на скаляр и прибавляет результат к другому вектору. Также возвращает результат в виде 24-битного значения RGB.