Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz
Historie Článek Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D | Kapitola 4

Jiří Zima

Jiří Zima

21. 11. 2014 03:00 8

Seznam kapitol

1. Od 2D ke třetímu rozměru 2. Magická zkratka 3D 3. Microsoft a jeho pomocná ruka 3D akcelerátorům 4. S3 ViRGE MX (1997) 5. ATI Rage LT Pro (1998)
6. Roky velkých změn 7. Trident Cyber9525DVD 8. Srovnání výkonu 9. Hektický konec 90. let

Po hardwarové akceleraci obrazu ve 2D a videa se i na noteboocích začali výrobci věnovat trojrozměrné grafice. A v oblasti 3D akcelerace se svedla bitva snad největší a ne každý ji ustál. Podíváme se do doby, kdy notebooky začaly pronikat do domácností a výrobci začali nabízet řady, u kterých už byla zábava a multimedia na prvním místě.

Reklama

S3 ViRGE MX (1997)

Do 3D akcelerátorů pro stolní počítače se společnost S3 pustila již v roce 1995. Její snažení vyústilo v produkt nazvaný S3 ViRGE, kde název tvořila zkratka Virtual Reality Graphics Engine. Tento 64bitový čip s frekvencí 50 MHz ve své době nabízel nadstandardní funkce jako trilineární vyhlazení textur a pokročilé režimy průhlednosti (alpha blending), ale něco mu chybělo. Chyběla mu rychlost, a tak mohl oproti procesoru nabídnout maximálně lepší kvalitu zobrazení.

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz

Jedna z her akcelerovaných první generací Virge (Havoc) pomocí rozhraní S3D. Velmi primitivní grafika a textury bez vyhlazení příliš výhod 3D akcelerace neprezentovaly.

V druhé generaci (S3 ViRGE DX/GX) se výrobce zaměřil na vyšší výkon a optimalizace. Zlepšila se také podpora pro Direct3D. Akcelerátor tak začal být použitelný pro hraní 3D her pod Windows a mnoho akcelerovaných dobových her bylo pro něj optimalizováno (vyjma těch psaných pro 3dfx Glide). Do třetí generace této produktové řady spadá ViRGE GX2 (léto 1997), které S3 nadělilo o 30 % vyšší výkon, podporu moderní sběrnice AGP a několik funkcí z mobilního čipu S3 Aurora 64V+ (integrovaná podpora TV výstupu a podpora dvou nezávislých zobrazení), který jsem popisoval v minulém díle.

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz

A právě z modelu GX2 vychází druhý pokus S3 o vstup do mobilního trhu – ViRGE MX. 64bitový čip, který se stal možná prvním 3D akcelerátorem pro notebooky, spatřil světlo světa koncem roku 1997 a slavil velký úspěch. Dostal se do výkonných multimediálních notebooků světových výrobců, kde byl obvykle párován s procesory Pentium II (začínajícími na 233 MHz) a pro připojení využíval 66MHz sběrnice AGP (1×).

  • Volba S3 byla pro výrobce notebooků logická. ViRGE MX totiž měla hned několik velkých trumfů:
  • Měla 2D jádro kompatibilní se staršími (a hojně rozšířenými) produkty S3, čímž byla zajištěna špičková kompatibilita v programech (a hrách) pod DOSem. 
  • Její multimediální schopnosti (např. akcelerace videa) byly v rámci mainstreamu na výborné úrovni. 
  • V neposlední řadě pak vynikala podporou všech hlavních operačních systémů a 3D rozhraní. V době uvedení byly dostupné ovladače pro Windows 95, 3.11 i NT (3.x, 4.0) a z alternativních systémů také pro OS/2 Warp. Jak plynul čas, S3 vytvořilo plnohodnotné ovladače ještě pro Windows 98 a 2000/XP. Z grafických rozhraní pro 3D byla podporována následující:
    • Direct3D (DirectX 3)
    • BRender
    • RenderWare
    • OpenGL

Pojďme se ale podívat blíže na technické specifikace čipu. Po stránce akcelerace 2D a videa je jádro téměř shodné s dříve popisovaným S3 Aurora 64V+. Má tedy podporu dvou nezávislých výstupů, pokročilou 2D akceleraci DirectDraw, akceleraci videa včetně několika algoritmů pro rychlejší práci s MPEG a hardwarové roztažení videa s vyhlazením. Celý čip běží na frekvenci 85 MHz a synchronně jsou k němu připojeny 2 MB paměti.

3D jádro je použito z ViRGE GX2, což zajistilo 100% programovou kompatibilitu. Shodné jsou tedy i 3D funkce:

  • Ploché a Gouraudovo stínování (výpočet barvy bodu podle natočení od zdroje světla)
  • Korekce perspektivy
  • Vyhlazení textur (bilineární a rychlé trilineární filtrování)
  • MIP-mapping (automatické generování a umisťování textur nižší kvality v místech, kde plná není potřeba)
  • Simulace mlhy (přechod do definované barvy podle vzdálenosti bodu od pozorovatele)
  • UV-mapování textur (pokrytí polygonu výřezem obrázku)
  • Alfa-blending a klíčovaná průhlednost (určení průhlednosti každého bodu speciální texturou)
  • Celková průhlednost (zprůhlednění celého objektu na úrovni polygonů – 0-100%)
  • 16bit Z-buffer (paměť pro určení vzdálenosti každého pixelu na obrazovce používaná pro určení, který objekt se má v daném místě vykreslit)

Obrazové buffery

V jednom se postupně vykresluje scéna, a když je kompletní, přesune se do druhého, ze kterého je obraz vykreslován na obrazovku. Jedině tak je možné během vykreslování obrazu skládat obraz pro další snímek.

Vypínání Z-bufferu

Při vypnutém Z-bufferu hra grafické elementy (polygony) řadila sama pomocí procesoru. V této době, kdy herní scéna měla desítky až stovky polygonů, šlo o efektivní řešení.

Na svou dobu nebylo ViRGE MX po technologické stránce co vytknout, vše potřebné pro dobové hry podporovala. Horší to bylo s velikostí paměti. 2 MB nebyly dost ani pro 2D, natožpak pro 3D, kde jsou nároky mnohem vyšší. Pro akcelerátory této třídy bylo maximem rozlišení 640 × 480 bodů. Pokud bereme v úvahu, že pro dynamický obraz je potřeba v paměti vyhradit dva paměťové prostory pro výsledný obraz (front-buffer a back-buffer) a jeden pro určení vzdálenosti bodů (Z-buffer) a vše musí být ve stejném rozlišení, pro 16bitovou barevnou hloubku (čip podporoval i 32bit barvy, ale vzhledem k paměti to nebylo prakticky využitelné) dostaneme výpočet:

(šířka) × (výška) × (počet bajtů na pixel) × (počet bufferů) = 640 × 480 × 2 × 3 [B] = 1,75 [MB]

Z toho vyplývá, že pro textury zbývá pouhých 248 kB, což bylo málo již v roce 1997. Vývojáři si s problémem poradili po svém. Nabízeli ve hrách nižší rozlišení (320×240, 400×300, 512×384) a umožňovali za cenu nižší kvality zobrazení vypnout Z-buffer. Běžně tak hra měla pro textury necelý megabajt paměti – nebylo to moc, ale mnohdy to stačilo.

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz

Hry z roku 1997 fungovaly s touto kartou většinou bez větších obtíží (kromě těch nejnáročnějších jako GLQuake) a u dobových notebooků se pro hraní většinou používalo rozlišení poloviční v obou směrech (400×300 pro LCD s 800×600 a 512×384 pro LCD s 1024×768), Jiné než nativní rozlišení vypadalo často kvůli špatné interpolaci hůř než tyto poloviční.

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz

S výkonovou špičkou v podobě 3Dfx Voodoo Graphics a NVIDIA Riva 128 se však ViRGE MX nemohla rovnat. 3D akcelerátory procházely bouřlivou etapou a průměrná životnost produktu byla 6 měsíců, než úplně zastaral. Podobně dopadla i ViRGE MX. V únoru roku 1998 vydalo 3Dfx nejvýkonnější herní grafickou kartu pro stolní počítače – Voodoo2. Tím se značně posunuly možnosti 3D ve světě PC a rozdíl mezi mobilním čipem a standardem stolních počítačů se jen prohluboval. Herní vývojáři zareagovali a postupně vycházející tituly buď nebylo možné vůbec spustit kvůli malé paměti, nebo byly scény příliš komplexní a mobilní jádro je nestíhalo vykreslovat dostatečně rychle.

V první čtvrtině roku 1998 řeší S3 situaci vydáním novější verze S3 ViRGE MX+ s 4 MB RAM, což situaci zlepšilo jen mírně. Výkon grafického jádra zůstal stejný, a ač již nebyl problém spustit libovolnou hru, z těch nových byly všechny náročnější příliš trhané.

Ve hrách se navíc začaly používat kombinace průhledností, se kterými si čipy ViRGE neuměly pod Direct3D poradit (alfa-blending v kombinaci s klíčovanou průhledností nebo mlhou). Místo průhledné barvy se pak u objektů vykreslovalo pozadí černě, a hry, které jinak běžely plynule, byly rázem nehratelné. S3 tuto chybu ve svém ovladači Direct3D nikdy neopravilo, a tak si čipy ViRGE získaly později ohledně 3D velmi negativní pověst, ač ve své době byly poměrně úspěšné.

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz

V rámci notebooků byly ViRGE MX vyšší třída a nepatřily k nejúspornějším řešením pro tenké notebooky. Přesto byla jejich správa napájení pokročilá a obsahovala všechny vymoženosti včetně vypínání určitých částí a přepínání paměťových čipů do úsporného režimu s nižší frekvencí. Tam, kde bylo nutné šetřit místo, měla S3 připravenou úspornější verzi S3 ViRGE MXi, ve které byly integrované 2 MB RAM přímo do pouzdra grafického čipu.

3D akcelerátory od S3 se nejčastěji dostávaly do multimediálních notebooků s procesory Pentium II, 32–64 MB RAM a 5GB pevným diskem. Takové notebooky měly displej s úhlopříčkou 12-14", optickou mechaniku v základní výbavě a s průměrnou 44Wh baterií vydržely 2,5-3,5 hodiny.

ViRGE MX se po snížení ceny přesunuly do levnějších notebooků  S3 časem představilo nové čipy S3 Savage, kterými si svou reputaci v mobilním hi-endu napravilo. Mezitím však do mobilního segmentu vstoupil jiný hráč a některým doslova vypálil rybník.

Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz
Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz
Historie grafik v noteboocích: trnitá cesta ke 3D
i Zdroj: PCTuning.cz

  

Předchozí
Další
Reklama
Reklama

Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.

Reklama
Reklama