Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl I. : 3Dfx | Kapitola 5
Seznam kapitol
V dnešní době dominují trhu s grafickými kartami dva výrobci, a protože je tato situace čím dál monotónnější, může se zdát, jako by tomu nikdy nebylo jinak. A přece. Zkusme se tedy na okamžik vrátit o deset let zpátky, zhruba do roku 1995, kdy se začínaly objevovat první karty pro hráčský trh, které podporovaly 3D akceleraci.
VSA-100
Další kroky 3Dfx ale už tak úspěšné nebyly. 3Dfx vyslyšelo nářky ohledně kvality obrazu a další čip (původně prezentovaný jako Voodoo 3 - 4000; později a ještě během vývoje překlasfikovaný na VSA-100/Voodoo 4-5) nabízel krom 16bit renderingu a obou režimů postfiltru (původní + vylepšený z V3) i plný 32bit rendering.
Později (ke konci vývoje čipu) byla přidána podpora komprese textur (S3TC, DXTC a 3Dfx FXT1) a několik dalších technologií. Když byl čip hotový, měla konkurence (nVidia) hotovou svoji GeForce 256. 3Dfx nechtělo vydávat pomalejší řešení a rozhodlo se využít SLI na jedné kartě. To znamenalo značné zpoždění.
Přípravy komplexního PCB Voodoo 5, jak se karta s více čipy nazývala, zabralo další čas a k tomu se přidaly komplikace v podobě nestability patrné při hraní Quake III. Než byla zjištěna příčina, problém odstraněn a spuštěna výroba karet, došlo k další nepříjemnosti. Silně klesla cena SDR pamětí, které mělo 3Dfx nakoupené kvůli Voodoo 4 a 5.
Voodoo 5 - 5500
Když už se Voodoo 5 konečně dostala na trh, byla poměrně drahá, ale stále ještě relativně konkurenceschopná - jenže prakticky ihned vypustila nVidia svoje nové GPU - GeForce 2 GTS. To byl pro Voodoo 5 dost tvrdý oříšek. Zvlášť když se přihlédne k tomu, že oficiální cena GeForce 2 byla jen o nějakých 5% vyšší a brzy cenu Voodoo 5 - 5500 vyrovnala. Další pohromou pro 3Dfx byla skladba testů většiny recenzí. Ty se totiž ve většině případů skládaly z naprosto nerealistického 3DMarku 2000 (ten používá HW T&L, ale jen 16bit rendering, což je velice neobvyklá kombinace nevhodná pro majoritu tehdejších grafických karet - 32bit rendering byl totiž používán mnohem dříve než HW T&L a mnoho výrobců už optimalizovalo hardware výhradně pro použití ve 32 bitech). Druhou položkou většiny testů byl Quake III Arena. To je sice oblíbená (a reálná) hra, ale kvůli masivnímu využití multitexturingu pro ni zkrátka nebyla architektura čipu VSA-100 příliš vhodná (obsahuje jednu TMU na pipeline, kdežto GF2 má na každé pipeline 2 TMU).
Nechci tvrdit, že Voodoo 5 - 5500 je ve skutečnosti výkonnější, než GF2 GTS, to ani není pravda. Ale v mnohých hrách, které byly tehdy taktéž oblíbené ji dokázala svým výkonem překonat (UT, Unreal, Wheel of Time, Rune, Clive Barkes Undying...), čímž chci poukázat na fakt, že Voodoo 5 ve skutečnosti nebyla propadák, jak se podle mnohých recenzí jevila...
...obsahovala totiž hardwarově implementovaný FSAA - konkrétně Rotated Grid SuperSampling převzatý z profesionálních simulátorů společnosti Quantum 3D. Tento systém nabízel oproti konkurenčním řešením založeným na oversamplingu (rendering ve vyšším rozlišení + zmenšení obrazu) srovnatelnou kvalitu při použití "pouze" polovičního množství vzorků (pro teoretické srovnání kvality FSAA se používá tzv. EER, neboli edge effective resloution - termín, který zavedla po letech společnost Matrox. 3Dfx FSAA 2x měl tedy stejný EER, jako ATi Radeon 256 a nVidia GeForce 256 při režimu 4x).
Radeon 256/ |
i
Zdroj: PCTuning.cz
|
3Dfx FSAA 2x |
i
Zdroj: PCTuning.cz
|
3Dfx FSAA 4x |
i
Zdroj: PCTuning.cz
|
Z obrázků si můžete udělat závěr o kvalitě 3Dfx FSAA. Pro dosažení kvality srovnatelné s konkurencí dostačuje poloviční počet vzorků, tzn. že konkurenční karty musely použít FSAA 4x, aby dosáhly kvality, kterou 3Dfx nabízelo v režimu 2x. Přičemž pamětníci budou vědět, kolik her se na prvních GeForce a Radeonech dalo (resp. nedalo) hrát při tomto nastavení.
Někteří lidé se domnívají, že tímto 3Dfx zbytečně předběhla dobu, pro jiné byl v té době FSAA zbytečnost, shrnuto podtrženo, anti-aliasing se nedočkal takového ohlasu, jak se čekalo a ani kvalita obrazu, ani nižší výkonnostní propad při jeho aktivaci (každý čip na Voodoo 5 má k dispozici vlastní sběrnici) na tom nic nezměnily.
3Dfx AntiAliasing byl jednou z technologií tzv. T-Bufferu (t.j. vylepšený akumulační buffer), který byl prvním hráčským řešením navrženým pro realizací cinema-efektů jako motion-blur, soft shadows, soft reflections a depth of field. Tyto efekty zajisté dobře znáte (dnes jsou realizovány obvykle přes shadery), takže se s nimi nebudu dál zabývat. Snad jen, že trvalo téměř pět let, než je vývojáři her začali výrazněji používat.
Voodoo 4 - 4500
Voodoo 5 ale nebyla kartou, která prohrála boj 3Dfx. Tou byla Voodoo 4. Každá společnost vydělává nejvíce na main-streamových kartách (prodá se jich nejvíc). Pokud není konkurenceschopný main-stream, nemá společnost příliš nadějné vyhlídky. Voodoo 4 vyšla citelně později než Voodoo 5 a nVidia proti ní postavila velice silného protivníka. Tím byla GeForce MX, původně určená pro mobilní segment. Voodoo 4 jednak nenabízela všechny features Voodoo 5, ale hlavně byla drahá. Nevadilo by, že je pomalejší, než GeForce MX. Kdyby tomu její cena odpovídala, mohla být stejně úspěšná. Jenže tady se ukázala slabina vlastní výrobní kapacity. 3Dfx nakoupila paměti pro výrobu karet, ale než se výroba vlivem komplikací rozjela, klesla jejich tržní cena (velice citelně). nVidia, která dodávala čipy výrobcům karet tímto postižena nebyla. Možná to schytalo několik výrobců, kteří měli příliš velké skladové zásoby, ale naopak ti ostatní mohli díky poklesu cen prodávat GeForce 2 MX velice levně. Dražší a méně výkonné Voodoo 4 skoro nikdo nechtěl. Společnost se dostala do silných finančních problémů. Nic se však nezdálo definitivně ztraceno. 3Dfx měla ještě 3 esa v rukávě.
Voodoo 5 - 6000
Voodoo 5 - 6000
prezentační model z výstavy COMDEX
Tím prvním a nejznámějším byla Voodoo 5 - 6000, čtyřprocesorová verze Voodoo 5 s plánovanou taktovací frekvencí 183MHz (běžné V4 a V5 běžely na 166MHz). Tato karta měla být ultimátním řešením, které rozdrtí všechna konkurenční hi-end řešení a dostane 3Dfx do pozice, ve které byla v době největší slávy Voodoo 1 a Voodoo 2. Opět se situace zkomplikovala. Součástí 4-procesorové karty byl řadič PCI-PCI Intel, který měl dva velké nedostatky: nesnášel vysoké frekvence a byl extrémně nekompatibilní (fungoval v podstatě jen s Intel čipsety, ale ani ne se všemi). Toto řešení nepřipadalo v úvahu, bylo nutné kartu přepracovat. Řadič Intel byl nahrazen řadičem HiNT, který vyšší taktovací frekvence snášel mnohem lépe (i kompatibilita byla v pořádku). Když bylo dosaženo plánovaných 183MHz, vyskytl se další problém - stabilita. 3Dfx původně usuzovalo, že čipy VSA-100 nejsou na této frekvenci stabilní, takže bude vhodnější prodávat 166MHz verzi. K dovršení vší smůly tento krok stabilitě nepomohl (později se zjistilo, že čipy stabilní jsou, ale chyba je v návrhu PCB v sekundární sběrnici - konkrétně by bylo zapotřebí zkrácení dráhy pro PCIclk + odpovídající úpravy).
Voodoo 5 - 6000
První uvedený obrázek Voodoo 5 - 6000 neznázorňuje připravovanou kartu, ale jen model se součástkami (bez spojů v PCB). Na světě jsou tyto modely jen dva, na rozdíl od počtu skutečných karet. Těch bylo vyrobeno celkem kolem pěti set a mají (kvůli nižším nákladům na výrobu PCB) čipy umístěné v řadě za sebou, jak je vidět na obrázku výše.
Prototyp chladiče
Velký jednolitý chladicí blok není nic jiného, než prototyp chladicího systému od 3Dfx. Tento design byl poněkud přehnaný, karta nebyla ani vlažná :-)
Posledních pár slov této podkapitolky bych chtěl věnovat napájení Voodoo 5. Už Voodoo 5 - 5500 měla interní napájecí konektor, který byl terčem posměšků. Druhá věc je, že karta neměla takovou spotřebu, jak se mnozí domnívali; design s přídavným napájením byl zvolen kvůli starším základním deskám (AGP1.0~25W) - desky splňující specifikaci AGP1.0/ 2.0 by jej nepotřebovali, neboť spotřeba karty se pohybuje kolem 30-35W.
VoodooVolts
Voodoo 5 - 6000 byla napájena externě, přídavný zdroj se jmenoval "VoodooVolts". Původní verze byla schopna (12V) dodávat 10A, což vyústilo v dohady o 100W spotřebě šestitisícovky. Pozdější (menší) model (12V/4,6A) byl původně určen pro speciální plochý monitor vyvíjený společností STB, ale Voodoo 5 byla přednější. Pokud vezmeme v úvahu, že přes AGP nebrala karta více, než 20W a naměřené maximum přes přídavné napájení je 48W, docházíme k závěru, že spotřeba Voodoo 5 - 6000 nepřekročila 70W.
Daytona / VSA-101
3Dfx Daytona DDR AGP / TV-out (VSA-101) - sample
původ: Rashly Productions
Druhé eso v rukávu 3Dfx byla upravená verze čipu VSA-100, tzv. VSA-101 kódově Daytona. Tento čip neměl být výkonnější, ale levnější. Byl vyráběn 180nm technologií (na rozdíl od 250nm VSA-100), obsahoval sice jen 64bit paměťový řadič, ale za to schopný používat DDR paměti. Tím se také snížilo množství pinů na čipu, takže PCB karty mohlo být nesrovnatelně jednodušší a levnější.
180nm výroba nabídla neočekávané výsledky - čip nepotřeboval až do 166MHz žádné chlazení (některé zdroje uvádějí až 183MHz), snadno běžel na frekvencích přes 200MHz a v laboratořích 3Dfx se jej povedlo nataktovat až na 270MHz. Levný čip, jednoduché PCB, úspora na chladiči a výrobní cena karty se dostala na pouhých $59. Je známé, že 64bitová DDR sběrnice je o něco pomalejší než 128bitová SDR, ale to bylo více vyrovnáno cenou a možností vyšších taktů, které by rozdíl minimálně vykompenzovaly.
V plánu byla i obdoba Voodoo 5 5500 a 6000 založená na těchto čipech - zjednodušení PCB a snížení spotřeby bylo tím, co 3Dfx nejvíce potřebovalo. Primárně byla Daytona určena jako nižší mainstream, levné řešení pro masy. Karta by se jmenovala Voodoo 4 - 4200, případně 4800 (ve verzi s TV-out); název ještě nebyl finální.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
