Революция за $200

Итак, свершилось! 3D-акселераторы спустились с небес (то есть с мощных графических станций) на грешную землю домашних PC. Вторжение было молниеносным. Еще полтора года назад о человеке, купившем 3D-ускоритель, можно было сказать, что он либо профессионал в области 3D-графики, либо просто глуп или богат (хотя одно другому не мешает). Теперь же каждый третий компьютер, покупаемый в мире, оснащается тем или иным 3D-ускорителем.

За что же они снискали себе такую популярность? Отвечая на этот вопрос необходимо четко представлять себе аудиторию, на которую рассчитаны современные 3D-акселераторы для PC. Качество графики, как 2-, так и 3-мерной, имеет критическое значение в мощных графических редакторах и… играх. Да-да, именно на играющую PC-общественность, в первую очередь, и ориентированы 3D-акселераторы. И сделав такую ставку, производители явно не промахнулись, ведь геймеры (то есть в большинстве своем, молодежь) - это наиболее активная и демократичная часть компьютерной тусовки, а кроме того, и наиболее многочисленная. Но что дает новая "железка" любителям игр? Ответить можно коротко: все. Это и фантастически быстрая графика, и невиданные доселе эффекты, и резкое повышение играбельности, и качество визуализации 3-мерных объектов, заставляющее счастливых владельцев ускорителей сутками просиживать у мониторов, а обладателей приставок кусать локти от зависти, - в общем, все то, что может сделать любого неравнодушного к играм человека счастливым раз и навсегда.

Но давайте разберемся, что же скрывается за эпитетами "фантастически", "невиданные доселе" и т. д.

Быстрое воспроизведение видео с телевизионным качеством (приблизительно 25 кадров в секунду) под силу только самым современным компьютерам. Что же тогда говорить об играх, где, кроме вывода изображения, должны просчитываться еще и движения игрока, поведение противника, управление, звук и многое, многое другое. Современные процессоры просто не могут справиться со всей этой работой одновременно. В итоге, при сохранении баланса играбельности и качества графики, современные игры не могут достигнуть заветной скорости в 25 кадров в секунду (например, знаменитая игра Quake 2 на Pentium II 266 в разрешении 640х480 дает порядка 20 fps (Frames Per Second - кадров в секунду), а на Pentium 200 MMX - жалкие 15). Установка 3D-ускорителя резко меняет ситуацию: бОльшую часть наиболее трудоемких операций (таких как триангуляция, сглаживание линий, удаление невидимых линий и т. п.) он берет на себя, разгружая таким образом основной процессор. В итоге мы получаем ту самую фантастически быструю графику (в упомянутом ранее Quake 2, в том же разрешении но с 3D-ускорителем Voodoo Graphics (о нем см. ниже), на Pentium II 266 получим 40 fps, а на Pentium 200 MMX - тоже уже отнюдь не жалкие 35) и резкое повышение играбельности (за счет освободившихся ресурсов ЦП).

Отдельного упоминания заслуживает качество получаемого при помощи 3D-ускорителя изображения. Существует множество способов визуализации 3-мерных объектов, наиболее часто применяемый из них сводится, примерно, к следующему: создание массива точек в пространстве, соединение троек соседних точек на поверхности в треугольники (триангуляция), удаление невидимых линий и натягивание на объект текстур. От точности выполнения этих операций напрямую зависит качество получаемого в результате изображения. Но для первых трех операций необходим Z-буфер, а для последней - буфер текстур. Казалось бы, пустяк: оперативная память нынче дешевая, да и надо-то ее всего-навсего мегабайт шесть, максимум восемь. Но не так все просто. Шина PCI в современном ее исполнении может обеспечить пиковую пропускную способность канала PCI-ОЗУ 256 мегабайт в секунду (именно пиковую, реальная редко превышает 128 мегабайт), что совершенно недостаточно для передачи сколько-нибудь больших текстур и, уж тем более, массивов Z-координат. В результате, в "3D не ускоренных" играх используются только самые простые (=маленькие) текстуры и небольшие буферы Z-координат. Последствия такой экономии знакомы каждому геймеру: небольшой размер Z-буфера означает угловатость и грубость генерируемого изображения, а простые текстуры - блочность и неадекватное отбражение цвета (используется палитра в 256 цветов, хотя для получения минимальной реалистичности необходимо 65536). Современные 3D-акселераторы имеют дополнительную оперативную память для размещения Z-буфера и буфера текстур, что позволяет хранить и получать мгновенный доступ к большим и полноцветным текстурам и полноразмерному буферу Z-координат. Такое решение хотя и дороже, однако позволяет создавать потрясающие своей реалистичностью, предельно детализированные и абсолютно гладкие объекты без дополнительной загрузки процессора. Интересной альтернативой представляется внедрение шины AGP, столь активно продвигаемой Intel. Эта шина, созданная специально для работы с графикой, обеспечивает пиковую пропускную способность канала AGP-ОЗУ 512 мегабайт в секунду (реальную - 256 Мегабайт) в варианте 2Х и, соответственно, 1 гигабайт (512 мегабайт) в варианте 4Х (правда, последнее - при условии увеличения тактовой частоты оперативной памяти до 66 МГц). Это, конечно, лучше, чем PCI, но все же значительно меньше, чем у самых современных 3D-акселераторов (для сравнения, у выпущенного год назад Voodoo Graphics чтение из памяти производится со скоростью более гигабайта в секунду, а у сверхсовременного Voodoo 2 - свыше двух гигабайт). Но не следует забывать о цене AGP-акселераторов: один мегабайт оперативной памяти, в среднем, в 5 раз дешевле одного мегабайта графической, так что, несмотря на не слишком высокое быстродействие, у AGP наверняка найдутся сторонники среди ограниченных в средствах геймеров.

Ну, а как же обстоят дела со спецэффектами? Здесь 3D-ускорителям равных нет, ибо первые, самые примитивные акселераторы только спецэффектами и занимались, а следовательно, эта часть ускорителей претерпела наиболее длительную эволюцию, развившись в то, что сейчас вызывает священный трепет играющего, заставляя его время от времени прерывать процесс игры, чтобы посмотреть со стороны на великолепное красочное действо, разворачивающееся на экране. Для иллюстрации скажу только, что при реализации таких эффектов, как Alpha Blending (прозрачность) или Color Shading (цветные тени) на достаточно высоком уровне средствами ЦП, скорость визуализации составляла бы даже на самом мощном процессоре (Pentium II 333) не более 5 fps, как говорится - no comments.

Таким образом, с преимуществами и общими свойствами 3D-акселераторов мы разобрались. Теперь я попытаюсь рассказать о том положении, которое сложилось сегодня на рынке 3D-ускорителей, очертить круг основных игроков этого рынка и дать каждому из них краткую характеристику.

3D-акселераторы можно систематизировать, отталкиваясь от компании производителя самой карты либо от производителя чипсета (Chipset - набор основных, наиболее мощных микросхем, которые и производят всю работу по 3D-акселерации. Чипсет, несколько дополнительных деталей и память и составляют, собственно, 3D-ускоритель.), на котором эта карта выполнена. Я буду придерживаться второго варианта.

Все компании, производящие чипсеты, можно разделить на "новичков" - компании, производившие профессиональные 3D-акселераторы либо ускорители для приставок, либо что-то еще, но, до недавнего времени, на рынке акселераторов для PC никак себя не проявившие (к ним, например, относятся 3Dfx, NVidia, 3DLabs, Rendition и другие), и "старожилов" - компании снискавшие себе славу на поприще Windows-акселераторов (S3, Matrox, ATI, Cirrus Logic, Tseng и многие другие).

С последних и начнем.

S3. Эта знаменитая компания замечательна тем, что карт на основе своих чипсетов не производит. В начале эры 3D-акселераторов, в 1996 году, она заявила о себе как о мощном игроке на новом рынке, выставив сразу пару 2D/3D-чипсетов VirgeDX и VirgeVX (их основное различие - поддержка разных типов памяти: DRAM и VRAM соответственно), которые отличал неплохой по тем временам набор поддерживаемых 3D-функций, а так же высокая 2D-производительность, с которой в то время мог соперничать разве что Matrox. Но, взяв высокий темп, S3 не смогла его поддерживать. За весь 1997 год она выпустила два чипсета: VirgeGX, отличавшийся от предшественников лишь повышенной скоростью 2D-операций и, к концу года, VirgeGX2, поддерживающий SDRAM, AGP, TV-OUT, но обладающий все тем же, устаревшим набором 3D-функций. Таким образом, на сегодняшний день S3 обладает линейкой чипсетов с примитивными наборами 3D-функций, никак не соответствующих требованиям к современным 3D-акселераторам и, кажется, выбыла из борьбы за обладание перспективнейшим рынком 3D-ускорителей.

Карты на основе ее чипсетов производит, в основном, компания Diamond. Чипсеты от S3 представлены здесь линейкой Diamond Stealth 3D XXXX DX,VX, GX и GX2.

Matrox. Стратегия этой, безусловно, знаменитой в кругу профессионалов и любителей "быстрой езды" компании прямо противоположна стратегии S3. Matrox использует свои чипсеты только в своих видеокартах. Свой знаменитый чипсет MGA 2064W (вспомним великий Matrox MGA Millennium) компания произвела еще в 1995 году. Он не содержал практически никаких функций ускорения 3D-графики, но его потенциал как 2D-ускорителя был настолько высок, что до 1997 года ему не было равных по качеству и 2D-производительности в его ценовом диапазоне. В 1997 году все ждали от Matrox очередного чуда: нового сверхбыстродействующего 2D/3D-чипсета, однако чуда не произошло. В 1997 году компания действительно выпустила новый 2D/3D-чипсет MGA 2164W, который просто потрясал своей 2D-производительностью, но… все 3D-функции (а точнее, почти полное их отсутствие) перенял от своего предшественника. Таким образом, говорить о Matrox как о сколько-нибудь значительном игроке на рынке 3D-акселераторов не приходится.

Наиболее популярные из акселераторов Matrox, это Mystique и MGA Millennium (на чипсете MGA 2064W) и MGA Millennium 2 (на MGA 2164W).

ATI. Пожалуй, это единственный "старожил", который может претендовать на определенную долю рынка 3D-акселераторов. Стратегия этой компании аналогична стратегии Matrox, то есть ускорители на основе своих чипсетов производит только сама ATI. Компания вышла на этот рынок после S3 и Matrox, причем первый блин у нее вышел комом. В 1996 году ATI выпустила 2D/3D-чипсет RAGE, сочетавший в себе относительно низкую 2D-производительность и набор 3D-функций, аналогичный серии Virge от S3. Но компания быстро исправляет ошибку, и уже в конце 1996 года выходит не в пример более шустрый на 2D чипсет RAGE 2, поддерживающий к тому же SDRAM и TV-OUT. В самом начале 1997 года выходит еще один чипсет от ATI - RAGE 2 + DVD, отличающийся от предшественника рядом функций, ускоряющих воспроизведение видео. Но хотя эти чипсеты и были весьма интересны в плане 2D-операций и дополнительных возможностей, они сохраняли 3D-блок от первого RAGE, что делало их никакими 3D-ускорителями. Однако в отличие от S3, ATI смогла исправить положение. Вслед за RAGE 2 + DVD вышел чипсет RAGE PRO, который, сохранив все возможности последнего, имел мощный 3D-рендеринг-процессор и хорошую поддержку 3D-функций. Кроме того, это был первый чипсет, поддерживающий AGP. Конечно, как чистый 3D-ускоритель RAGE PRO явно проигрывает таким китам, как 3Dfx или NVidia, но множество дополнительных возможностей и быстрая 2D-графика делают детище ATI весьма интересным приобретением.

На основе чипсета RAGE PRO, ATI производит видеокарты Xpert@Work и Xpert@Play, различающиеся отсутствием в первой TV и S-video выходов.

Cirrus Logic. Это небольшая компания, известная своими не очень быстрыми, зато недорогими чипсетами. Вполне возможно, что Cirrus Logic предполагала завоевать какую-то долю рынка 3D-акселераторов, так как в 1996 году выпустила чипсет Cirrus Logic 5464, практически аналогичный по своим параметрам первому RAGE, однако поддерживающий более быструю и дешевую память RDRAM (Rambus DRAM) и стоивший вдвое дешевле. Но видимо у Cirrus что-то не получилось, так как до сих пор ею не было выпущено ни одного нового чипсета, а 5464 уже морально устарел. Cirrus Logic - еще один неудавшийся игрок на рынке 3D ускорителей.

На этом чипсете построена, например, карта DataExpert Laguna 5000.

Tseng. Из всех производителей чипсетов Tseng единственная компания, которая пошла своим путем. Она не стала пытаться строить свой 3D-ускоритель, а сосредоточила усилия на 2D-графике. И, похоже, оказалась права. Дело в том, что весь рынок 3D-акселераторов все больше и больше смещается в сторону 3Dfx, а значит, если дела пойдут так и дальше, в ближайшем будущем рынки 2D- и 3D-ускорителей разделятся (то есть исчезнут 2D/3D-универсалы), и наибольшее преимущество получат игроки, обладающие самыми быстрыми чисто (!) 2D- и 3D-акселераторами. Еще в 1996 году Tseng удалось создать чипсет ET6000, способный потягаться в 2D-графике с Matrox Millennium, стоящий более чем в пять раз дешевле и использующий новую, наиболее быструю и дешевую память MDRAM (Multibank DRAM). Конечно, в области профессиональной графики с Millennium он тягаться не мог из-за слабенького RAMDAC и ограничения объема памяти четырьмя мегабайтами, но для типичных приложений Windows и 2D-игр ничего лучше придумать было нельзя. Наступил 1997 год, Matrox выпускает Millennium 2, и… Tseng снова не ударила в грязь лицом. Практически сразу она анонсирует чипсет ET6100, способный потягаться с новым Millenium в 2D-графике по все той же фантастически низкой цене. На сегодняшний день Tseng вообще не представлена на рынке 3D-ускорителей, зато она является одним из сильнейших игроков на рынке 2D-акселераторов.

Чипсеты от Tseng используются в сотнях no-name изделий. Из известных производителей можно назвать, например STB, серия Lightspeed 128, и ViewTop, серия BR-ET XX. Подводя итог деятельности "старожилов", можно сказать, что никто из них не обладает на сегодняшний день достаточно мощным 3D-чипсетом, а в 2D-графике, лидерами можно назвать Matrox и Tseng. Что ж, видимо легче построить 3D-ускоритель заново, чем отталкиваясь от уже существующего 2D-акселератора.

Фанфары, туш! Идет победитель!

3Dfx. Культовая компания, чье название стало уже нарицательным. В 1996 году она выпустила свой первый чипсет на рынке акселераторов для PC. И имя ему было Voodoo Graphics. Это был чисто 3D-ускоритель. Он обладал потрясающими техническими характеристиками: поддерживал все уже существующие функции 3D-акселерации и множество новых, при этом скорость выполнения этих функций была такой, что до конца 1997 года так и не была превзойдена. Но применение чипсета было несколько ограниченным вследствие некоторых чисто технических особенностей: чипсет не поддерживал никаких функций 2D-акселерации и при этом с трудом мог быть совмещен на одной плате с 2D-акселератором другого производителя (первые успешные результаты такого совмещения появились лишь в середине 1997 года). 3Dfx решила исправить ошибку: почти сразу за Voodoo Graphics выходит чипсет Voodoo Rush, совмещающий 3D-функции Voodoo Graphics с простеньким 2D-акселератором. Причем новый чипсет мог свободно работать на одной плате вместе с 2D-чипсетом другого производителя. Однако побочным эффектом такого повышения функциональности явилось некоторое падение производительности на ряде 3D-операций (например, при одновременном использовании Alpha Blending и Z-буфера). Но, несмотря на все вышесказанное, карты на основе чипсетов Voodoo Graphics и Voodoo Rush на сегодняшний день являются наиболее распространенными и наиболее продаваемыми в мире. Говоря о Voodoo, нельзя не отметить еще ряд моментов. 3Dfx за год до выпуска своих чипсетов разослала спецификации производителям игр, так что на сегодня серия Voodoo наиболее полно и широко поддерживается в играх. Но и это еще не все, опередив ближайших конкурентов минимум на год, 3Dfx не теряла времени даром. За этот год были написаны и доведены до совершенства драйверы под всевозможные операционные системы, причем с поддержкой сразу трех библиотек: собственной Glide API, поддерживающей, кстати, 3D-акселерацию в DOS, OpenGL и Direct3D. Такого не может предложить ни один из конкурентов! Но лидерство чипсетов Voodoo не могло длиться вечно - в 1997 году стали появляться альтернативные изделия, если не превосходящие, то, по крайней мере, способные помериться силами на равных с Voodoo. И 3Dfx моментально показала всем, кто здесь главный. В конце 1997 года был анонсирован, а с февраля поступил в продажу в Америке новый, революционный чипсет Voodoo 2. Почему революционный? Судите сами: 192-битная архитектура памяти, выполнение практически любой существующей 3D-операции за один такт одного из трех мощнейших интегрированных процессоров (два - для текстур и один - для эффектов), полная совместимость снизу вверх с Voodoo Graphics и Voodoo Rush, множество дополнительных эффектов, встречавшихся до этого только в профессиональных ускорителях 3D-графики, режим SLI (Scan Line Interleave, позволяющий вдвое повысить производительность за счет установки двух акселераторов. Справедливости ради, замечу, что SLI поддерживался и первым Voodoo, однако единственная известная мне плата на его основе, в которой этот режим реализован, Quantum 3D, стоит более 800 долларов.), поддержка всевозможных библиотек и стандартов (Glide, OpenGL, Direct3D, QuickDraw, 3Drave и т. д.), традиционно великолепные драйверы под все операционные системы (Включая Mac OS) и не менее традиционная поддержка от всех производителей игр. Этот список можно продолжать еще долго, однако лучше я проиллюстрирую достоинства нового акселератора на примере: как я уже говорил, игра Quake 2 с акселератором Voodoo Graphics "бегает" в разрешении 640х480 со скоростью 40 fps, причем конкуренты уже вплотную приблизились к этому результату; но та же игра в том же разрешении на Voodoo 2 дает более 130 fps (а ведь он поддерживает акселерацию в разрешениях до 1280х1024 включительно). No any comments!!!

Итак, компания 3Dfx вновь опередила всех минимум на год. Рискну высказать свое собственное мнение: если вы собираетесь купить 3D-акселератор, выбирайте Voodoo 2. Он появится на российском рынке не позже апреля, таким образом, немного подождав, вы обеспечите себя убийственной производительностью и идеальной совместимостью минимум на год. Если же вам хочется чего-то прямо сейчас (хотя, ей богу, лучше подождать), берите что-нибудь на Riva 128 (о ней см. ниже).

Карты на первом Voodoo производят все, кому не лень. Из наиболее звучных имен это Diamond (Monster 3D), A-Trend (Helios 3D) и многие другие. О производстве карт на Voodoo 2 заявили Diamond, Creative, STB и другие.

NVidia. Ближайший конкурент (до выпуска Voodoo 2) компании 3Dfx. Первый (и пока последний) свой чипсет Riva 128 компания анонсировала лишь в начале 1997 года. Однако, несмотря на столь позднее появление, он успел стать довольно популярным и даже вышел на второе место по числу продаж в мире (после Voodoo). Дело в том, что NVidia исправила все ошибки, допущенные 3Dfx. В своем чипсете, кроме мощного (практически, не менее мощного, чем первый Voodoo) ускорителя 3D-функций, NVidia реализовала очень быстрый (способный потягаться с изделиями Tseng и Matrox) 2D-акселератор. При этом он поддерживает все современные течения: AGP, SDRAM и TV-OUT и акселерацию в режимах до 960х712 точек. Но. На сегодняшний день компанией NVidia не выпущено корректных OpenGL-драйверов даже для Windows 95/NT (эти драйверы существуют, но из-за неправильной реализации многих эффектов о полноценной графике в играх нечего и думать), не говоря о других операционных системах. NVidia уже несколько месяцев обещает выпустить корректные OpenGL-драйверы, но почему-то не торопится исполнить свое обещание. Но не все так печально: поддержка Direct3D для Windows реализована вполне корректно (да так корректно, что по Direct3D-производительности Riva 128 с большим запасом обходит Voodoo Graphics), плюс некоторые игры специально рассчитаны на этот чипсет. Таким образом, больше половины игр с поддержкой 3D-акселерации пойдут на этом чипсете совершенно нормально, однако как быть, если ваша любимая игра не попадет в эту бОльшую половину?

Производители графических карт с энтузиазмом приняли новый чипсет, многие уже выпускают карты на его основе; в их числе Diamond (Viper V330), ASUS (3DexPlorer V3000) и другие.

3Dlabs. Эта компания по праву славится своими профессиональными 3D-акселераторами. Тем более интересно посмотреть на первое ее детище на рынке акселераторов для домашних PC - чипсеты Permedia 2/NT. Эти чипсеты появились на рынке совсем недавно, всего лишь в середине 1997 года, поэтому еще не успели завоевать популярность и обзавестись хорошими драйверами. Видимо, проблема с драйверами является общей для новых 2D/3D-чипсетов, но, в противоположность NVidia, у 3Dlabs возникли проблемы с Direct3D-драйверами. Впрочем, тот факт, что этот чипсет поставляется с полными OpenGL-драйверами (и не просто полными, а наиболее полными для этой ценовой категории: чипсет стоит вдвое дешевле Voodoo 2), не должен никого удивлять, ведь компания 3Dlabs уже много лет занимается разработкой именно OpenGL-чипсетов. Permedia демонстрирует очень неплохую 2D-производительность, обойдя на ряде тестов даже Millennium 2 и приличные (хотя и не рекордные) OpenGL-показатели. О Direct3D-производительности можно будет судить только после выхода соответствующих драйверов.

Карты на основе этого чипсета производят Diamond (FireGL 1000 pro) и Hercules (Dynamite 3D GL).

Rendition. Эта компания - пионер чисто 3D-акселераторов. Самый первый из них, Creative 3D Blaster PCI, не получивший широкого распространения из за отсутствия поддержки со стороны производителей игр, был построен именно на ее чипсете Verite1000.

Линия Verite получила дальнейшее развитие лишь совсем недавно - чипсет Verite 2100 появился в середине 1997 года. Этот чипсет совместим снизу вверх с V1000, но обладает гораздо более широкими возможностями. Его драйверы для Windows тоже достаточно сырые, однако "сырость" выражается здесь в ухудшении скорости, а не качества картинки. Этот чипсет уже сейчас показывает неплохую (хотя отнюдь не рекордную) производительность в OpenGL и Direct3D, обеспечивая при этом очень хорошее качество генерируемого изображения. V2100 является весьма интересным выбором для тех, кого интересует, в первую очередь, качество получаемого изображения в сочетании с невысокой ценой. Можно добавить, что если в новых версиях драйверов производительность V2100 будет поднята, он даст хорошую фору изделиям NVidia и 3Dlabs. В самом конце 1997 года Rendition выпустила новый чипсет Verite 2200, который отличается от предшественника поддержкой AGP и более быстрым RAMDAC (203 МГц против 170). Оба чипсета от Rendition обладают замечательным свойством (которым, кроме них, обладают только изделия 3Dfx): их производительность практически не зависит от мощности центрального процессора. Это делает чипсеты Verite хорошим выбором для обладателей медленных систем.

Карты на основе этих чипсетов производит вездесущая Diamond (Stealth II S220 на V2100) и Aristo (ART-220 на V2200).

Конечно, список имен, приведенных мной, далек от полноты, тем не менее, основные игроки нового рынка, кажется, названы. В завершение хотелось бы отметить, что ситуация на рынке 3D-акселераторов еще может измениться (хотя лидеры ясны уже сегодня), ведь все, ну, буквально все "новички" обещают резкий рост производительности и качества изображения, получаемого на их чипсетах за счет новых драйверов, да и "старожилы" так просто не сдадутся. Что ж, поживем - увидим.

И еще один должок: когда я говорил об AGP как о решении для бедных, я имел в виду именно 3D-ускорители. В 2D-графике потенциал этой шины просто огромен.