GeForce3 – kolejny przełom

Długo oczekiwany układ graficzny nVidii w końcu ujrzał światło dzienne. Kodową nazwę NV 20 zmieniono na oficjalnie obowiązującą – GeForce3.

Długo oczekiwany układ graficzny nVidii w końcu ujrzał światło dzienne. Kodową nazwę NV 20 zmieniono na oficjalnie obowiązującą – GeForce3.

Już od kilku lat koncern nVidia znajduje się w czołówce producentów układów graficznych, służących do przyspieszania obróbki grafiki trójwymiarowej. Główni konkurenci firmy to ATI i do niedawna 3Dfx, który w ub.r. został przez nVidię wykupiony. Inżynierowie koncernu przyzwyczaili użytkowników do tego, iż co kilka miesięcy pojawia się nowa wersja zmodyfikowanego lub nowego układu graficznego.

Znakomita passa nVidii rozpoczęła się w momencie wprowadzenia do sprzedaży kart graficznych opartych na chipsecie TNT, będącym pierwszym układem graficznym integrującym obróbkę grafiki 2D i 3D w obrębie jednego chipsetu i zapewniającym prędkość działania porównywalną z dedykowanymi "dopalaczami". W tym czasie produkt był jedynym urządzeniem konkurencyjnym wobec kart Voodoo, stworzonym przez firmę 3Dfx. Voodoo były dodatkowymi akceleratorami wspierającymi jedynie obróbkę grafiki 3D, montowanymi oprócz zwykłych kart graficznych.

Kolejne produkty koncernu stanowiły rozwinięcie idei zintegrowanego i wydajnego chipsetu TNT. Co kilka miesięcy pojawiały się zmodyfikowane układy zapewniające znaczny wzrost wydajności. Chipset TNT2, a następnie rewolucyjny GeForce 256, który jako pierwszy produkt w tym segmencie zapewniał sprzętowe wparcie przekształceń geometrycznych i świetlnych (T&L), wyniosły nVidię na pozycję lidera w segmencie układów graficznych przeznaczonych dla odbiorcy masowego.

Chipset graficzny GeForce3 w całej okazałości

Chipset graficzny GeForce3 w całej okazałości

Po przejęciu przez koncern konkurencyjnej firmy 3Dfx, jedynym konkurentem stała się ATI, która nie chcąc poddać się bez walki wprowadziła na rynek bardzo udany produkt o nazwie Radeon. Układ ATI wyposażono w wiele ciekawych i nowatorskich rozwiązań, takich jak interpolacja poklatkowa, nakładanie tekstur w sposób imitujący wypukłość płaskich powierzchni (environment bump mapping), teksturowanie 3D oraz firmową technologię HyperZ. Konkurencja ze strony ATI zmusiła nVidię do opracowania procesora, który stawiłby czoła Radeonowi i przeniósł proces obróbki grafiki 3D na nie spotykany do tej pory poziom. Tak oto narodził się nowy, flagowy układ graficzny NVidii o nazwie GeForce3.

Imponujące liczby

Dzięki produkcji układu GeForce3 w technologii 0,15 mikrona możliwe było zwiększenie liczby tranzystorów do 57 mln, co jest wartością ponad dwukrotnie większą w porównaniu z poprzednim układem GeForce 2. Jako ciekawostkę można podać fakt, iż najnowszy procesor Intel Pentium 4 zawiera o ok. 20% mniej tranzystorów niż GeForce3. Układ ten może poszczycić się kilkoma naprawdę imponującymi wartościami specyfikacji. Oto one:

- Jednostka obliczeniowa zbudowana w technologii 0,15 mikrona

- Tranzystory – 57 mln###

- Liczba potoków renderowania pikseli – 4

- Liczba bloków tekstur przypadających na potok renderowania – 2

- Liczba operacji cieniowania pikseli w jednym potoku – 36

- Liczba instrukcji dla wierzchołka w jednym potoku - 128

- Częstotliwość taktowania rdzenia procesora graficznego – 200 MHz

- Częstotliwość taktowania pamięci – 230 MHz DDR (efektywne 460 MHz)

- Maksymalna przepustowość szyny pamięci przy zastosowaniu modułów 230 MHz DDR – ponad 7 GB/s

- RAMDAC - 350 MHz####

- Maksymalna rozdzielczość – 2048 x 1536 przy rozdzielczości 75 MHz

- Zintegrowany nadajnik TMDS pozwalający na podłączenie cyfrowych monitorów pracujących z rozdzielczością do 1600 x 1200 pikseli

- Sprzętowe wsparcie przekształceń geometrycznych i świetlnych (T&L) z prędkością 76 gigaflopów

- Pełne wsparcie MS DirectX 8.0 i OpenGL 1.2

- Wsparcie Cube environment mapping#

- Wsparcie Projective textures##

- Sprzętowe wsparcie dla teksturowania powierzchni (Embosing, Dot Product3 i EMBM)

- Wsparcie S3TC i wszystkich metod kompresji DXTC 5

- Wsparcie FSAA na podstawie różnych technik MSAA

- Wsparcie oszczędzania przepustowości pamięci - kompresja Bufora Z oraz wsparcie HSR

- Wsparcie tekstur do 4096 x 4096 przy 32-bitowej głębi kolorów

- Pamięć bufora – 64 MB###

- Wspierane standardy pamięci - SDR i DDR

- Szyna pamięci – 128-bitowa##

Ponadto chipset oferuje funkcje wpierające odtwarzanie telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV i dekodowania DVD. Procesor wideo wysokiej rozdzielczości (HDVP) umożliwia pełnoekranowe odtwarzanie HDTV i DVD oraz zapewnia sprzętową konwersję kolorów (YUV 4:2:2 and 4:2:0) i kompensację ruchu.

Nowe funkcje

Funkcją nowego chipsetu, z której inżynierowie nVidii są szczególnie dumni, jest silnik nfiniteFX. Korzystając ze specyficznych funkcji silnika, wspieranych przez oprogramowanie Microsoft DirectX i OpenGL, programiści mogą stworzyć praktycznie nie ograniczoną liczbę nowego rodzaju efektów. Jedną z najistotniejszych funkcji nfiniteFX jest programowalny - Vertex Shaders. Właśnie obsługą tej funkcji zajmuje się większość spośród 57 mln tranzystorów. Funkcja ta pozwala programistom na przydzielenie poszczególnym wierzchołkom obiektów (lub całym klatkom) specjalnych programów, modyfikujących ich specyficzne cechy.

Aby lepiej zrozumieć mechanizm działania tej funkcji, należy pokrótce wyjaśnić znaczenie określenia „wierzchołek” i operacji, jakie można na nim wykonywać. Każdy obiekt 3D jest zbudowany z siatki połączonych ze sobą punktów. Punkty te to właśnie wierzchołki. Dopiero na tak zbudowaną siatkę nakłada się tekstury, które następnie są oświetlane. Im gęstsza jest siatka i co za tym idzie im więcej jest wierzchołków, tym lepsza wizualizacja obiektu – jest on mniej kanciasty i wygląda bardziej naturalnie. Każdy wierzchołek jest opisany kilkoma parametrami, które są interpretowane przez procesor graficzny i przekładane na obraz końcowy. Te informacje to m.in. współrzędne X, Y, Z i W (położenie w przestrzeni 3D), kolor zakodowany w formacie RGBA (red, green, blue, alpha), koordynaty tekstur (s, t, r , q), określające położenie tekstury względem wierzchołka, informacje o sposobie oświetlenia wierzchołka (rodzaj - np. punktowe, globalne, kierunkowe; oraz sposób aplikacji - np. rozproszone). Dotychczas stosowano metodę oświetlania light mapping, która polegała na nakładaniu na trójkąt światła w postaci tekstury. Vertex lightening zastosowany w GeForce3 umożliwia określenie charakterystyki oświetlenia już na poziomie wierzchołków.

Dzięki możliwości przypisania każdemu z wierzchołków maksymalnie 128 różnych instrukcji możliwe jest uzyskanie nieosiągalnego do tej pory (w przypadku kart przeznaczonych na rynek masowy) poziomu realizmu tworzonych obiektów. Funkcje te w ograniczonym zakresie już były wykorzystywane przez inne karty wspierające obróbkę przekształceń geometrycznych i przestrzennych T&L (GeForce 256, GeForce2, ATI Radeon) , jednak ich uaktywnienie powodowało ogromny spadek wydajności. GeForce3 zapewnia pełne wsparcie sprzętowe T&L bez dodatkowego obciążania procesora komputera.

Przy animacji obu obrazów maksymalnie wykorzystano nowe możliwości silnika nfiniteFX: Vertex oraz Pixel Shaders zostały użyte do uzyskania efektu wypukłości i odblasków świetlnych, natomiast mapy kolorów, bump mapping oraz cieniowanie phong sprawiły, iż twarz Zooltara wygląda realistycznie.


Zobacz również