Tamás Ferenc: A videókártyák evolúciója 2. rész (1995-1999)


2. fejezet: A 3dfx Voodoo – a játékmester


(Képen: 3Dfx Voodoo 1 PCI 4MB HQ; Kép eredetije: http://www.vgamuseum.info/index.php/component/content/article/556-3dfx-voodoo-1 )
Az 1996.novemberében piacra dobott 3dfx Voodoo grafikus kártya nem csupán egy 3D-s megjelenítésért felelős VGA-kábeles átmenetű kártya volt csupán, hanem egy külön 2D-s Voodoo-kártyát is tartalmazott, ami aztán közvetlenül csatlakozott a kijelzőhöz. Ez a kártya egyik napról a másikra forradalmasította a személyi számítógépes grafikát és gyakorlatilag elavulttá tette az összes többi, még 2D-s technológiát. Becslések szerint az S3 cég a 3D-s piac kb. 50%-át uralta 1996-ban. Ez azonban a 3dfx Voodoo megjelenésével alaposan megváltozott, mivel a megjelenése után, a fénykorában, az új jövevény a 3D-s gyorsítók piacának 80-85%-át uralta. Vetélytársai: Diamond Multimedia’s Monster 3D, Colormaster’s Voodoo Mania, Canopus Pure3D, Quantum3D, Miro Hiscore, Skywell (Magic3D), valamint a 2theMAX Fantasy FX Power 3D.
Nagyjából akkoriban a VideoLogic kifejlesztett egy csempe-alapú késleltetett renderelési technológiát (tile based deferred rendering technology = TBDR), amely szükségtelenné tette a tényleges térbeli látványért felelős nagyméretű Z-bufferelést, ami mellesleg a legnagyobb számítási igényű volt. Így csupán a látható textúrák, árnyékolást és világítást kellett számításba venni. Ezen folyamat téglalap alakú csempékkel számolt, melyben minden egyes lap saját sokszögeket renderelt és a számítást a kimenetre küldte ki. Ez a sokszöges számítási módszer csak a szükséges képpontok kiszámítását követelte, mivel sokszor a sokszögek sarkai levágták. Így csak a legalapvetőbb számításokra volt szükség és ez az akkori kis teljesítményű CPU-k esetén óriási könnyebbséget jelentett.
A chip és kártya első két sorozatát az NEC gyártotta, míg a harmadik (Kyro) sorozatot már az ST Micro. A legelső kártyák kizárólag a Compaq Presario PC-kben voltak – Midas 3-nak elnevezve, mivel a Midas 1 és 2 a rendszer prototípusai voltak.

Az 1997-es év is az előzőhöz hasonlóan igen mozgalmas volt.
Az ATI elindította az előzőnél jóval erősebb Rage II kártyát, amelyet márciusban a 3D Rage Pro követett. Ez utóbbi volt a legelső 2x AGP-s kártya, valamint a legelső olyan termék, amelyet az 1995-ben alapított ATI-s 3D Engineering Group (3D-s mérnökcsoport) tervezett. A 3D Rage Pro (4MB) teljesítménye nagyjából megegyezett Voodoo-éval, ráadásul a 8 MB-os túl is teljesítette azt, többek között az AGP kimenetnek köszönhetően. A kártya teljesítménye javult a Rage II-höz képest, mivel jobb lett a textúrázás és a trilineáris szűrés is köszönhetően a megnövelt 4 KB-os cache-nek valamint az anti-aliasing technológiának. Volt még egy beépített lebegőpontos egység, amely a CPU terhelését csökkentette, továbbá hardveres gyorsítás és DVD-s megjelenési támogatás.


(Kép eredetije: http://www.vgamuseum.info/images/stories/palcal/ati/468_pn.109-40200-20_ver.2.0_ati_3d_rage_pro_agp_2x_top_hq.jpg  )
Mindet összevetve az ATI Rare Pro nagymértékben segítette a céget 47-7 millió $-os forgalmában, amiből 600 millió $ volt a nyereség. Ez a sok forgalom egyrészt a mobilgépekből, másrészt az asztali munkaállomásokból, valamint a szerverekből adódott. A kártyák árai erősen változtak, mivel a 2 MB-os egység 170 $ volt, a 4 MB-os 200-230 $, a 8 MB-os 270-300 $, míg a csúcskategóriának számító 16 MB-os már elérte a 400 $-t. Technikailag az ATI Rage Pro kártyában 125 MHz-es GPU dobogott, 32 MB SDR-memória, 128 bites interfész, mindez 143 MHz-en.
1997 decemberében az ATI önmagát erősítve felvásárolta a Tseng Laboratories-t 3 millió $-ért és a cég 40 mérnökét tovább alkalmazta. Egy hónappal az ATI és a 3DLabs termékfrissítései után az Nvidia válaszul megjelentette a RIVA 128-at (Real-time Interactive Video and Animation accelerator = valósidejű, interaktív videó és animáció-gyorsító), amihez ráadásul Direct3D támogatást is nyújtott háromszög-alapú sokszögek renderelésével. A cég fenntartotta a szövetségét az ST Micro-val akik az új 350 nm-es chipjüket alapján fejlesztették ki a RAMDAC-ot és az új videókonvertert. Míg az eredeti meghajtók problémásak voltak (nevezetesen az Unreal miatt), ez az új kártya elegendő teljesítményt mutatott a Quake 2 és 3 ihlette összehasonlításokon is.


(Képen: Diamond Viper V330 PCI – más néven: Nvidia RIVA 128; kép eredetije: http://www.techspot.com/article/653-history-of-the-gpu-part-2/ )

Ez a kártya bizonyult annak az Nvidia által már 1993 óta keresett mérföldkőnek, amivel végre látványos sikereket tudtak elérni. Így a cég részesedése a 3D-s grafikai piacon 1997. végére elérte a 24%-ot, közvetlenül a piacvezető 3Dfx Interactive mögött. Mindezt javarészt a Riva 128/128ZX-nek köszönhették. Ráadásul az Nvidia segítette a Sega cég Dreamcast konzoljába építendő NV2 chip kifejlesztését is, annak ellenére, hogy a cégek közötti végleges szerződés még váratott magára.
A rivális 3Dfx szintén együttműködött a Segával, de ők úgy vélték, hogy az övék az egyetlen szóba jöhető hardver a konzol grafikájához. Ezzel kapcsolatban a 3Dfx 155 millió $-os keresetet nyújtott be szerződésszegés címén, másfelől pedig az átadott anyagok további felhasználhatósága miatt. Végül is a cégek évekkel később peren kívül 10,5 millió dolláros kártérítésben állapodtak meg.
1997.nyarán a 3Dfx nyilvános ajánlatot tett a a Voodoo Rush kártyájára, hogy egyesítse a 2D-s és a 3D-s kártyák képességeit. A végtermék azonban elég gyenge lett, így nem illesztették be a Voodoo fejlesztési vonalába. A kártya SST-1 chipje kezelte a Glide API játékokat, az akkor elég gyenge minőségű Alliance vagy a még gyatrább Macronix chipekkel, valamint a többi 3D-s és 2D-s alkalmazást. Ennek eredményeképp a képernyőn a 3Dfx chip/memória 50 MHz-en futott, míg az Alliance AT25 elérte már a 72 MHz-et is.
Ahogy a lehetőségek és a teljesítménymutatók nőttek, úgy számos gyártó sietett az Nvidia-ATI-3Dfx által uralt felső kategória helyett a 200 $ alatti piac igényeinek kielégítésére. Ilyenek voltak többek között a Matrox Mystique kártyája, vagy az S3 ViRGE modellje. Ezek 120-150 $ közötti áron keltek el. Az S3 sokszínűbbé tette a termékvonalát egyrészt jobb energiagazdálkodási lehetőséggel (ViRGE/MX), másrészt az asztali gépekbe szánt kártyák TV-kimenetével, S-Video és DVD-lejátszás támogatásával.
Az Intel 1998.januárjában mutatta be (és sokáig utolsó) kereskedelmi 3D-s asztali játékokat támogató chipjét. Az i740-es eredete a General Electric által az Apolló-űrprogramhoz kifejlesztett repülőszimulátorhoz vezethető vissza, amelyet később eladtak a Martin Mariettának, amely cég egyesült a Lockheed-del 3 évvel később. A projektet felélesztették immár a Lockheed-Martin cégen belül és Real3D-s professzionális grafikus chipeket gyártottak, például a Real3D/100 és Real3D/Pro-100 lapkákat. Például a Sega 3-as modelljében két Pro-100-as chip biztosítja az erőt.


(Képen: Intel i740-es grafikus chip által biztosított kép 1998-ból;
Kép eredetije: http://www.tomshardware.com/reviews/graphic-chips-review-april-98,64-9.html  )

A Lockheed-Martin létrehozta az Aurora projektet az Intellel és a „Chips and Technologies” céggel közösen. Az Intel megvásárolta a Real3D 20%-át januárban, alig egy hónappal később pedig már piacra is dobták az i740-est. Ekkor vásárolta fel az Intel a „Chips and Technologies” céget teljesen. Az i740-es ötvözte a kétféle grafikus megjelenítés előnyét de ritka ötletként az AGP textúrázást feltöltötte a rendszermemóriába, ha ott éppen volt elég hely. Az Intel i740-es chipjei jól szerepeltek például a Real3D StarFighter vagy a Diamond Stealth II G450-es kártyáiban.
Bár Intel tervezte a chip felülvizsgálatát, de egyrészt a gyártók, másrészt a játékosok érdektelensége miatt beszüntette a kereskedelmi termelést. Néhány alaplapot még előállított a gyár, de az i740-es helyett inkább integrált grafikus chipset-en kezdett dolgozni. Maga Lockheed-Martin 1999.októberében befejezte a Real3D gyártását és eladta a termék jogait az Intelnek. A fejlesztői stáb nagy része az Intelhez vagy az ATI-hoz ment dolgozni.
Az i740-es bemutatása után 2 hónappal dobta piacra a 3Dfx a Voodoo 2-t. Elődjéhez hasonlóan ez is egy 3D-s megoldás volt, bár igen jól képviselt egy egész rendszert. A lapka két textúrázó IC-vel  büszkélkedett, amely lehetővé tette a régi több chip helyett egyetlen chipbe ötvözni a 2D/3D-képességeket. Az egyre nagyobb a verseny közepette az ATI, az Nvidia és a 3Dfx tűnt magas profitú, megbízható márkának.
A három nagy cég is marta egymást. Például a 3Dfx nyomására az Nvidia piacra dobta a Riva TNT (TwiN Texel)  kártyát, ami kettős textúrát biztosított. Ezzel a Riva elérte a 16 MB-os SDR memóriát, míg a Voodoo 2-ben használt 8-16 MB EDO picit lomhább volt. A felsőbb kategóriákban  általánosan használt AGP 2x megengedte az 1600x1200-as felbontást 32 bites színmélységgel, valamint 24 bites Z-bufferrel.
1998-ban az S3 bejelentette és hamarosan piacra is dobta a Savage3D kártyáját. Ám a túl gyors bevezetés visszafelé sült el, mivel például az Open GL játékokat csak részben támogatta és kizárólag az S3 által szállított mini OpenGL meghajtók biztosították a Quake motorját.

Közben az ATI előkészítette a Rage 128-as debütálását. 1998 végén a cég kiadta a 4x AGP-t, valamint jelentősen gyorsított a videokártyák órajelén. További fejlesztésként a Pro szériában lehetőség nyílt a TV-adások kijelzésére, illetve a felvételükre is. A Rage 128 Pro játékteljesítménye nagyjából megegyezett az Nvidia TNT2-vel, de elmaradt a TNT2 Ultrától. Technikai részletek a Rage 128 Pro-hoz: 125 MHz GPU, 32 MB SDR-memória 143 MHz-cel, 128 bites memória interfész.
(Képen: ATI Rage Fury MAXX – 2 db Rage 128 Pro chippel


(Kép eredetije: http://www.techspot.com/article/653-history-of-the-gpu-part-2/ )

Amikor az ATI rájött, hogy így nem nyerheti meg a teljesítmény-versenyt, piacra dobta a Rage Fury MAXX kártyát két darab beépített Rage Pro 128-as chippel. A kártya műszaki jellemzői lenyűgözőek, mivel a kettős renderelés szinte minden piaci versenytársat felülmúlt, de már nem volt elegendő a GeForce 256 DDR-rel szemben.
Alig két hónappal az ATI Rage Fury MAXX után, 1999. október 1-jén az Nvidia bejelentette a GeForce 256 SDR-t, amelyet 2000.februárjában követett a DDR-es verzió is. Ez volt az első grafikus kártya, amely DDR-t használt. A chipbe épített 23 millió tranzisztor és a 220 nm-es gyártási folyamat miatt ez volt az első kártya, amit GPU-nak (Graphics Processing Unit) neveztek. Technikai részletek: 120 MHZ GPU, 32 MB SDR-memória 166 MHz-cel, 128 bites memória interfész. Ez a motor lehetővé tette a grafikus chip számára, hogy a tárgyak alakjának és formájának megjelenítését intenzív lebegőpontos számításokkal vállalja, ami minden addiginál jobb 3D-s tárgyi megjelenítést, jeleneteket, valamint a hozzájuk kapcsolódó világítással együtt 2D-s renderelt háttérképeket jelentett. Korábban ezt a számítást a CPU végezte, amely az óriási számítási igény miatt sokszor bizonyult szűk keresztmetszetnek. A kártya teljesítményét hűen bemutatja az Nvidia saját „füves” demója. (Grass demo)
Érdemes megnézni a következő videót: http://www.youtube.com/embed/zKH2BXzeQIU

(Videó eredeti helye: http://www.techspot.com/article/653-history-of-the-gpu-part-2/ )

Bár a GeForce 256 valódi első státuszát többen is vitatják, de az tény, hogy ez volt az első olyan GPU-s kártya, ami jelentős piaci sikert ért el. Az Nvidia egyik újítása az volt a GeForce 256-osban, hogy bevezette a négy csöves építési módot (four pipeline architecture), így a cég átvette a vezető szerepet a teljesítmény-versenyben. Egy hónappal az asztali változat után az Nvidia bejelentett egy sor Quadro kártyás professzionális munkaállomást, melyek az új GeForce 256-ra épültek, pl.: SGI VPro V3 és VR6. Ez a két cég közötti 1999.júliusában aláírt szerződéssel jöhetett létre. Az Nvidia forgalma és profitja is ugrásszerűen megnőtt, többek között azért, mert a Microsoft az Xbox grafikus magját is az Nvidiától rendelte. Bár ez a részesedés még elég kevés az ATI forgalmához képest, de immáron 32%-át jelentette a grafikus piac forgalmának.


Folytatása következik!

Felhasznált irodalom:
- http://www.techspot.com/article/653-history-of-the-gpu-part-2/
- http://www.vgamuseum.info/
- http://www.tomshardware.com/


© TFeri.hu, 2014.