29 November 2019

История видеопроцессоров, часть 2: 3Dfx Voodoo

Old hardwareVideo cards
Translation
Original author: Graham Singer
Часть 1: 1976 — 1995 годы

3Dfx Voodoo: смена правил игры


Выпущенная в ноябре 1996 года графическая карта 3Dfx состояла из платы только для 3D, которой требовался VGA-переходник к отдельной 2D-карте, подключаемой к дисплею.

Карты продавались множеством компаний. Orchid Technologies первой вышла на рынок с Orchid Righteous 3D стоимостью 299 долларов. Эта плата примечательна тем, что имела механические реле, которые «щёлкали», когда чипсет был в работе. В последующих версиях, как и в устройствах других поставщиков, уже применялись твердотельные реле. За этой картой последовали Diamond Multimedia Monster 3D, Colormaster Voodoo Mania, Canopus Pure3D, Quantum3D, Miro Hiscore, Skywell (Magic3D) и 2theMAX Fantasy FX Power 3D.

Voodoo Graphics почти за один день совершила революцию в графике для персональных компьютеров, превратив в устаревшие множество других устройств, в том числе широкий диапазон карт, предназначенных только для 2D. Рынок 3D в 1996 году благоволил S3, завоевавшей почти 50-процентную долю. Но вскоре всё должно было измениться. Подсчитано, что на пике популярности Voodoo компания 3Dfx захватила 80-85% рынка 3D-ускорителей.


Diamond Multimedia Monster 3D (3dfx Voodoo1 4MB PCI)

Примерно в то же время VideoLogic разработала технологию отложенного рендеринга на основе тайлов (tile based deferred rendering technology, TBDR), которая избавила от необходимости крупномасштабной Z-буферизации (удаляя перекрытые/скрытые пиксели из готового рендера): она отбрасывала всё, кроме видимой геометрии, после чего к оставшимся объектам применялось текстурирование, затенение и освещение. Получавшийся при этом процессе кадр был разделён на прямоугольные тайлы, а каждый тайл со своими полигонами рендерился и передавался на выход. Рендеринг полигонов выполнялся после того, как завершалось вычисление требуемых для кадра пикселей и усечения полигонов (Z-буферизация выполнялась только на уровней тайлов). Благодаря этому требовался только самым минимум вычислений.

Первые две серии чипов и карт были созданы NEC, а чипы Series 3 (Kyro) производились ST Micro. Первая карта использовалась исключительно в ПК Compaq Presario и была известна под названием Midas 3 (Midas 1 и 2 были прототипами проекта системы на основе аркадного автомата). За ней последовали PCX1 и PCX2, продаваемые как OEM-продукты.

Производство чипа Series 2 изначально выполнялось для консоли Sega Dreamcast, и к тому времени, когда десктопная карта Neon 250 вышла в розничную продажу в ноябре 1999 года по цене 169 долларов, её конкуренты уже были гораздо мощнее, и в частности имели более высокие разрешения с 32-битным цветом.

Непосредственно перед выпуском Neon 250 Rendition Vérité V1000 стала первой картой с программируемым ядром для рендеринга 2D + 3D-графики, использующей RISC-процессор на основе MIPS, а также пиксельные конвейеры. Процессор отвечал за подготовку треугольников и организацию нагрузки на конвейеры.

Vérité 1000, изначально разработанная ближе к концу 1995 года, стала одной из плат, которые Microsoft использовала для разработки Direct3D. К сожалению, этой карте требовался чипсет материнской платы с поддержкой прямого доступа к памяти (DMA), потому что для передачи данных по интерфейсу PCI Rendition применяла этот способ. V1000 имела довольно большой успех по сравнению с практически всеми другими потребительскими графическими платами до появления Voodoo Graphics, которая в два с лишним раза увеличила производительность в 3D. Плата была относительно недорогой и обеспечивала хороший набор возможностей, в том числе сглаживание краёв для геймеров с низким бюджетом и аппаратное ускорение Quake. Однако разработчиков игр отпугивала модель передачи данных через DMA.

Как и 1996-й, последующий 1997-й стал ещё одним напряжённым годом для отрасли потребительской графики.

ATI шагала от победы к победе: компания выпустила Rage II, за которой в марте последовала 3D Rage Pro. Она была первой картой AGP 2x и первым продуктом, выпущенным образованной в 1995 году 3D Engineering Group компании ATI.


ATI 3D Rage Pro

Карта Pro в версии с 4 МБ памяти практически равнялась по производительности Voodoo Graphics, а в версии с 8 МБ и интерфейсом AGP обгоняла карту 3Dfx. Благодаря расширенному 4-килобайтному кэшу и добавленному сглаживанию краёв Rage Pro усовершенствовала коррекцию перспективы Rage II, а также функции текстурирования и производительность трилинейной фильтрации. Также в неё был встроен сопроцессор для операций с плавающей запятой, снижающий зависимость от ЦП, а также аппаратное ускорение и поддержка отображения DVD.

В целом Rage Pro стала превосходным дополнением в линейке продуктов ATI и помогла компании получить доход в 47,7 миллионов канадских долларов в продажах, превысивших 600 миллионов долларов. Этот успех в основном был вызван OEM-контрактами, интеграцией в потребительские и серверные материнские платы, а также мобильными вариантами плат. Цены карт (обычно продаваемых как Xpert@Work и Xpert@Play) находились в интервале от 170 долларов за версию с 2 МБ до 200-230 долларов за модель с 4 МБ и 270-300 долларов за 8 МБ. Стоимость версии с 16 МБ превышала 400 долларов.

ATI расширила своё портфолио, в декабре 1997 года приобретя за 3 миллиона долларов интеллектуальную собственность Tseng Labs и взяв на работу 40 инженеров компании. Это была покупка по дешёвке, потому что неудача Tseng с интеграцией RAMDAC в свои карты вызвала резкий спад продаж, с 12,4 миллиона в 1996 году до 1,9 миллиона в 1997 году.

В марте 1997 года 3DLabs объявила о выпуске новой версии серии плат Permedia («Pervasive 3D»), построенной на 350-нанометровом техпроцессе Texas Instruments (в предыдущей версии Permedia и Permedia NT для рабочих станций использовались технологии Intel). У первой платы производительность была ниже стандартов, а модель NT немного исправила ситуацию благодаря дополнительному чипу Delta, выполнявшему полную подготовку треугольников и сглаживание, однако имела цену 300 долларов. Карты на основе Permedia 2 начали поставляться ближе к концу года, но вместо того, чтобы идти вровень с игровыми тяжеловесами, они позиционировались как полупрофессиональные 2D-карты со средними возможностями 3D-графики.

Спустя месяц ATI и 3DLabs обновили свои линейки продуктов, Nvidia ответила картой RIVA 128 (Real-time Interactive Video and Animation accelerator) и добавила благодаря рендерингу треугольных полигонов поддержку Direct3D.

Компания сохранила связь с ST Micro, производившей чип по своему новому 350-нанометровому техпроцессу, и разработала RAMDAC с видеоконвертером. Хотя поначалу драйверы вызывали проблемы (особенно серьёзные в Unreal), карта показала достаточную производительность в таких играх, как Quake 2 и 3, а также была в верхних строчках большинства бенчмарков.


Diamond Viper V330 PCI (Nvidia RIVA 128)

Она и стала той фундаментальной картой, которую Nvidia искала с 1993 года. Карта обрела столь огромный успех, что Nvidia пришлось искать дополнительных поставщиков, чтобы справиться со спросом; она заключила с TSMC сделку на поставку Riva 128ZX. 3D-карты Nvidia в конце 1997 года занимали примерно 24% рынка и находились на втором месте после 3Dfx Interactive, в основном благодаря Riva 128/128ZX.

Фонды Nvidia также пополнились благодаря финансированию компанией Sega чипа NV2 в качестве потенциального графического устройства для консоли Dreamcast, несмотря на то, что в конечном итоге договор был заключён с NEC/VideoLogic.

Конкурирующая 3Dfx тоже сотрудничала с Sega в этом проекте и была почти уверена в том, что станет поставлять оборудование для консоли, но позже контракт был разорван. 3Dfx подала иск на 155 миллионов долларов, утверждая, что Sega ввела её в заблуждение, заявив о том, что будет использовать оборудование 3dfx, и в свою очередь предоставила ей доступ к конфиденциальным материалам, касающимся графических ноу-хау. Год спустя компании во внесудебном порядке сошлись на компенсации в 10,5 миллиона.


Прототип Sega BlackBelt на базе 3Dfx

Проект прототипа Dreamcast под названием «Black Belt» был только одной из граней напряжённого года 3Dfx Interactive.

31 марта 1997 года 3Dfx выпустила Quantum3D. SGI и Gemini Technology заключили с компанией партнёрское соглашение о работе над графическими системами уровня high-end для энтузиастов и профессионалов на основе новой технологии 3dfx SLI (Scan Line Interleave). В ней использовалась дочерняя карта со вторым чипсетом, или две и более карты, соединённые кабелем так же, как это сегодня делается в SLI компании Nvidia и Crossfire компании AMD. После подключения каждая карта или логический блок в случае одноплатных SLI-карт передавал на дисплей половину растровых строк кадра.

Также SLI увеличила максимальное экранное разрешение с 800 x 600 до 1024 x 768 пикселей. Obsidian Pro 100DB-4440 (две отдельные карты, каждая из которых имела дочернюю карту Amethyst) в розницу продавалась за 2500 долларов, а SLI-система на основе одной карты, наподобие 100SB-4440 и 4440V, стоила 1895 долларов.

Летом 1997 года 3Dfx объявила о первом публичном размещении акций (IPO) и выпустила Voodoo Rush как попытку представить единую карту с функциями 2D и 3D. Однако конечный продукт, неспособный использовать предложенный для него чип Rampage, в результате получился урезанной версией Voodoo. Чип SST-1 этой карты поддерживал игры Glide API, а посредственный Alliance и даже намного более худший чип Macronix работали с другими 3D-играми и 2D-приложениями. Это привело к возникновению артефактов на экране, поскольку чип/память 3dfx работали с частотой 50 МГц, а Alliance AT25 — с частотой 72 МГц.

Ситуация ухудшилась ещё и тем, что буфер кадров Voodoo Rush по сути был уменьшен вдвое, потому что разделялся между 3D- и 2D-чипами, ограничивая разрешение значением 512x384. Частота обновления тоже оставляла желать лучшего, потому что чипы Alliance и Macronix были ограничены частотами RAMDAC 175 и 160 МГц.

Вскоре после появления Voodoo Rush компания Rendition выпустила Vérité V2100 и V2200. Карты по-прежнему не могли сравниться по производительности с первой Voodoo, и едва способны были конкурировать с бюджетной Rush. Отдел разработок и исследований компании сильно отставал от конкурентов, а разработчики игр проявляли небольшой интерес к этим картам, поэтому они оказались последними коммерческими графическими продуктами компании.

В арсенале Rendition были и другие проекты, в том числе добавление в двухчиповую версию V2100/V2200 геометрического процессора Fujitsu FXG-1, который другие поставщики пытались интегрировать в один чип. FXG-1 работала в карте с величественным названием Hercules Thriller Conspiracy, которая вместе с V3300 и 4400E остались незавершёнными проектами. В сентябре 1998 года компанию приобрела за 93 миллиона долларов Micron, надеясь скомбинировать технологию встроенной DRAM LSI с опытом разработки графических продуктов Rendition.


Эталонная плата Rendition Verite V2200

С расширением возможностей и повышением производительности выросли и цены на графические карты, а многие поставщики, не способные победить лидеров в лице ATI, Nvidia и 3Dfx, ринулись заполнять рынок карт дешевле 200 долларов.

Matrox выпустила Mystique (ослабленную отсутствием поддержки OpenGL) за 120-150 долларов, у S3 появилась линейка ViRGE, базовая модель в которой стоила 120 долларов, а DX и GX — соответственно 150 и 200 долларов. S3 разнообразила свою линейку продуктов для обеспечения стабильных продаж, добавив мобильную карту с динамическим управлением питанием (ViRGE/MX) и десктопную ViRGE/GX2 с ТВ-выходом, S-Video и поддержкой воспроизведения DVD.

Ещё в более низкой нише находились серия Laguna 3D компании Cirrus Logic, 9750/9850 компании Trident и SiS 6326, боровшиеся на внимание геймеров. В случае Laguna3D выгодная цена в 99 долларов не могла перевесить сниженную производительность, плохое качество картинки в 3D и проблемы с стабильностью, которые отсутствовали в картах аналогичного ценового диапазона наподобие S3 ViRGE VX.

После выпуска Laguna3D Cirrus Logic довольно быстро покинула отрасль графики. Но перед этим компания выпустила набор бюджетных графических адаптеров с 16-битным цветом в ценовой категории «50 долларов», самыми примечательными из которых были серия Diamond SpeedStar и Orchid Kelvin 64.

Trident тоже нацелилась в сегмент начального уровня, выпустив в мае 3DImage 9750 и вскоре после этого 9850 с поддержкой шины AGP 2x. 9750 была картой для PCI или AGP 1x и имела множество проблем с качеством графики и рендерингом. 9850 устранила часть этих странностей, но фильтрация текстур по-прежнему хромала.

SiS создала свой продукт для рынка бюджетной 3D-графики, выпустив в июне 6326, обычно продававшуюся по цене 40-50 долларов. Карта обеспечивала хорошее качество изображения и обгоняла по производительности многие другие бюджетные карты. Хотя она никогда не представляла угрозы высокопроизводительным картам, 6326 за 1998 год продалась тиражом в семь миллионов устройств.

Долгая сага, которая со временем соединила в себе элементы мифов и городских легенд, родилась на игровом мероприятии Assembly в июне 1997 года, когда BitBoys рассказали миру о своей графической карте Pyramid3D. Произведший фурор проект был совместной работой Silicon VLSI Solutions Oy, TriTech и BitBoys.

Но Pyramid3D так и не была выпущена, из-за длительной отладки и постоянных модификаций проект откладывался, а TriTech проиграла судебный процесс о патенте на звуковой чип, что привело компанию к банкротству.


Скриншот демо, показывающего реализм, которого должны были достигнуть карты Glaze3D.

15 мая 1998 года Bitboys объявили о втором проекте — чипе Glaze3D. Они обещали максимальную в своём классе производительность и планировали выпуск на конец 1999 года. Ближе к времени грандиозного выпуска, BitBoys объявили в октябре на SIGGRAPH99 о модифицированной версии платы, которая избавилась от памяти и контроллера памяти RAMBUS в пользу 9 МБ встроенной DRAM производства Infineon.

Но отладка и производственные проблемы снова привели к прекращению проекта.

Компания создала репутацию пропускающей сроки выпуска и создающей только громкие обещания. Позже Glaze3D был перепроектирован под кодовым названием Axe, пытаясь догнать конкурентов благодаря поддержке DirectX 8.1. Новый чип должен был дебютировать в виде карты Avalanche3D в конце 2001 года; в то же время в разработке находилась третья версия Glaze3D с кодовым названием Hammer, обещавшая уже поддержку DirectX 9.

Прототипы плат Glaze3D создавались на первых произведённых чипах, но вся работа прекратилась, когда 2001 году Infineon остановил производство встроенной DRAM из-за нарастающих финансовых потерь. Из-за отсутствия партнёра-производителя карт Bitboys наконец отказалась от ниши десктопной графики и сосредоточилась на рынке мобильных графических карт.

Уход BitBoys и просчёт AMD: в мае 2006 года ATI приобрела BitBoys за 44 миллиона долларов и объявила об открытии европейского центра проектирования. Вскоре после этого ATI и Nokia заключили долгосрочное стратегическое партнёрское соглашение. Всего пару месяцев спустя успешная тогда AMD объявила о приобретении ATI за сильно завышенную цену в 5,4 миллиарда. Отдел мобильных проектов, в который входили сотрудники BitBoys, был переименован в Imageon и из-за серьёзного управленческого недосмотра продан за 65 миллионов Qualcomm в январе 2009 года. Последняя продолжила производить графические чипы под названием Adreno (анаграмма Radeon) как интегрального компонента чрезвычайно популярной SoC Snapdragon.

Intel выпустила свой первый (и пока последний) коммерческий дискретный 3D-чип для десктопного гейминга в январе 1998 года. i740 брала своё начало в проекте симуляции полётов НАСА для космической программы «Аполлон», проводимого General Electric, который позже был продан Martin Marietta, три года спустя объединившейся с Lockheed. Этот проект был переработан Lockheed-Martin в Real3D для профессиональных графических продуктов, самыми любопытными из которых стали Real3D/100 и Real3D/Pro-1000. В плате для аркадных автоматов Sega Model 3 присутствовало две графические системы Pro-1000.

Затем Lockheed-Martin создала совместный проект с Intel и Chips and Technologies, назвав его Project Aurora. В январе, за месяц до выпуска i740, Intel приобрела 20 процентов Real3D. К этому времени Intel уже выкупила 100 процентов Chips and Technologies в июле 1997 года.

i740 сочетала ресурсы двух отдельных графических и текстурных чипов в R3D/100, но в ней Intel довольно странно реализовала AGP-текстурирование: текстуры загружались в системную память (буфер рендеринга тоже мог храниться в ОЗУ). Некоторые продукты использовали буфер кадров карты для хранения текстур, при этом если буфер кадров переполнялся или текстура была слишком большой для хранения в локальной графической памяти, то текстуры перегружались в системную ОЗУ.

Для минимизации задержек в дизайне Intel использовалась функция AGP под названием Direct Memory Execute (DiME), которая вызывала только те текстуры, которые требовались для растеризации, а остальные оставляла в системной ОЗУ. Производительность и качество картинки карты были приемлемыми, а скорость примерно соответствовала картам уровня high-end предыдущего года. Цены — 119 долларов за модель с 4 МБ и 149 долларов за 8 МБ — отражали агрессивный маркетинг Intel. i740 продавалась под брендом Intel, а также как Real3D StarFighter и Diamond Stealth II G450.


Графическая плата Intel740 / i740 AGP

Intel спроектировала модернизированный чип i752, но отсутствие интереса OEM и игрового сообщества в целом заставило компанию прекратить коммерческое производство. Несколько плат было выпущено с завода-производителя, но как и i740, они использовались в интегрированных графических чипсетах.

Lockheed-Martin закрыла отдел Real3D в октябре 1999 года, а связанная с ним интеллектуальная собственность была продана Intel. Многие сотрудники отдела затем перешли в Intel или ATI.

В феврале 1998 года ATI выполнила переработку Rage Pro, которая по сути заключалась в переименовании карты в Rage Pro Turbo и оптимизации драйверов под синтетические бенчмарки. Других изменений практически не было, за исключением повысившейся до 449 долларов цены. Начиная с beta2, драйверы постепенно улучшали производительность в играх.

За этим в августе ATI выпустила Rage 128 GL и VR — первые продукты компании, над которыми работали бывшие инженеры Tseng Labs. Однако объём поставок для розничных каналов до нового года был далеко не идеальным, что по сути убило все шансы ATI на захват части игрового рынка, как это произошло с рынком OEM. Карты имели 32 МБ встроенной ОЗУ (16 МБ и 32 МБ в версии All-In-Wonder 128) и оптимальную архитектуру памяти, позволяющую карте обгонять Nvidia TNT при увеличении экранного разрешения и переключении на 32-битный цвет. К несчастью для ATI, многие игры и оборудование многих игроков были заточены под 16-битный цвет. Качество изображения было практически таким же, как у мейнстримных плат-конкурентов S3 и Nvidia, но сильно отставало от обеспечиваемого Matrox.

Тем не менее, ATI этого было достаточно, чтобы стать лидером среди поставщиков графических плат 1998 года с 27% рынка, и получить чистый доход в 168,4 миллиона канадских долларов при объёме продаж в 1,15 миллиарда.

В октябре того же года ATI объявила о приобретении за 67 миллионов Chromatic Research, чьи медиапроцессоры MPACT нашли себе место во многих системах PC TV, в частности, Compaq и Gateway. Чипы обеспечивали очень хорошую производительность 2D-графики, превосходное воспроизведение звука и MPEG2, но имели ограниченную производительность в 3D и высокую цену в 200 долларов. В конечном итоге непреодолимые проблемы с ПО обрекли компанию за закрытие спустя четыре года жизни.

Через два месяца после того, как i740 оказало небольшое влияние на графический рынок, 3Dfx выпустила Voodoo 2. Как и её предшественник, эта карта была предназначена только для 3D, и несмотря на впечатляющие показатели, имела сложную систему. Платы содержали два блока текстурирования, благодаря чему они стали первым примером функций мультитекстурирования в графических картах, и целом использовали три чипа, в отличие от одного в картах конкурентов, сочетавшего в себе функции 2D/3D.


Демонстрация GLQuake, запущенного на Pentium MMX 225 MHz с картой 3Dfx Voodoo 2

Quantum3D реализовала на основе Voodoo 2 продукт Obsidian2 X-24 — одну SLI-карту, которую можно было соединить с дочерней 2D-картой, SLI SB200/200SBi для одного слота с 24 МБ EDO RAM и Mercury Heavy Metal, представлявшую собой четыре SLI-карты 200SBi, соединённых через плату контроллера (AAlchemy), которая использовалась в качестве SLI-мостов, применяемых в современных системах с несколькими GPU.

Последняя была профессиональной системой, предназначенной для визуальных симуляторов, а потому имела цену 9 999 долларов и требовала серверную плату Intel BX или GX с четырьмя смежными PCI-слотами.

О выпуске Voodoo Banshee было объявлено в июне 1998 года, но в рознице она появилась только спустя три месяца. Карта передавала 2D-функции медленного чипсета AWOL Rampage одному блоку наложения текстур (texture mapping unit, TMU), поэтому хотя 3dfx теперь могла продавать единый чип с функциями 2D и 3D и сильно сниженными затратами на производство, Banshee значительно отставала от Voodoo 2 в возможности рендеринга полигонов с мультитекстурированием.

Революции, которую вызвала 3dfx тремя годами ранее, на этот раз не случилось.

В области сырой производительности в 3D у Voodoo 2 не было равных, но конкуренты быстро её догоняли. В момент усиливающегося соперничества со стороны ATI и Nvidia компания 3dfx стремилась повысить доходы маркетингом и самостоятельной продажей плат, чем ранее занимался длинный список её партнёров. Для этого 3dfx 15 декабря приобрела за 141 миллионов STB Systems, но это предприятие оказалось огромной ошибкой, потому что качество и стоимость производства используемой компанией фабрики (Juarez) не могли сравниться с тайваньскими фабриками (TSMC), которыми пользовалась Nvidia. Не могли они конкурировать и с тайваньским производственным партнёром ATI — компанией UMC.

Многие бывшие партнёры 3dfx заключили теперь сделки с Nvidia.

Пока у 3dfx нарастали проблемы на рынке, Nvidia 23 марта выпустила Riva TNT (название расшифровывается как TwiN Texel, а не обозначает взрывчатку). Добавление второго параллельного пиксельного конвейера удвоило скорость заполнения пикселями и рендеринга; на пользу пошла и многообещающая (для 1998 года) SDR-память объёмом 16 МБ — 8-16 МБ Voodoo 2 имели более медленный тип EDO. Хотя карта и была сильным конкурентом, её производительность снизилась из-за её собственной сложности — чип с восемью миллионами процессоров, произведённый по 350-нанометровому техпроцессу TSMC, из-за перегрева не мог работать частотой 125 МГц ядра/памяти Nvidia, поэтому в готовом продукте частоту пришлось снизить до 90 МГц. Скорость уменьшилась на ощутимые 28%, и этого оказалось достаточно для того, что бы Voodoo 2 едва-едва оставался лидером по производительности, в основном благодаря Glide.

Но даже после снижения характеристик TNT оставалась впечатляющей картой. Её интерфейс AGP 2x позволял играть в разрешении 1600 x 1200 с рендерингом в 32-битном цвете и 24-битным Z-буфером (задающим глубину изображения). Это стало большим шагом вперёд по сравнению с поддержкой 16-битного цвета и 16-битным Z-буфером Voodoo 2. TNT сражалась с Voodoo 2 и Banshee, предлагая более широкий набор функций, улучшенное масштабирование при увеличении частоты ЦП, превосходное AGP-текстурирование и повышенную производительность в 2D. Масштабные поставки карты начались только в сентябре.

Но не всё шло по плану Nvidia, по крайней мере, не сразу.

9 апреля SGI подала иск против компании, заявив, что та нарушила её патент на технологию наложения текстур. Компромиссное решение, принятое в июле 1999 года, предоставило Nvidia доступ к профессиональному графическому портфолио SGI; в то же время SGI закрыла собственный графический отдел и передала свой отдел низкоуровневой работы с графикой Nvidia. Эта практически бесплатная передача интеллектуальной собственности считается одной из основных причин стремительного банкротства SGI.

Основные игроки рынка доминировали в медиа в первые месяцы года, но в июне и июле внимание было обращено на две гаснущие звезды отрасли.

16 июня Number Nine выпустила свою карту Revolution IV.

Она не смогла бы конкурировать в 3D с продуктами Nvidia и ATI, поэтому компания решила упрочить свои позиции на рынке 2D-производительности.


SGI flat panel в комплекте с Revolution IV-FP

Number Nine всегда предпочитала 2D-производительность, вместо того, чтобы вкладывать ресурсы в 3D-технологии, и в результате на неё начали давить на обоих рынках игровые карты наподобие Nvidia TNT. Поэтому компания решила сделать ставку на единственное слабое место большинства игровых карт: высокое разрешение с 32-битным цветом.

Для этого Number Nine добавила в Revolution IV-FP 36-контактный разъём OpenLDI, который подключался к плоскому экрану SGI, поставляемому в комплекте с этой картой. Комплект из SGI 1600SW с диагональю 17,3 дюйма (1600x1024) и Revolution IV-FP изначально продавался в рознице за 2795 долларов.

Это была последняя самостоятельно изготовленная карта Number Nine, после которой она вернулась к продаже продуктов S3 и Nvidia. В декабре 1999 года активы компании были приобретены S3 и проданы первоначальной команде проектировщиков Number Nine, которые в 2002 году организовали Silicon Spectrum.

На E3 Expo 1998 года S3 объявила о выпуске Savage3D, и в отличие от TNT и Voodoo Banshee, карта вскоре вышла в розницу. Однако расплатой за быстрый выпуск стали сырые драйверы. Особенно они повлияли на OpenGL-игры; ситуация была настолько серьёзной, что S3 создала драйвер mini OpenGL специально для игр серии Quake.

Изначально в спецификации S3 заявлялось о частоте 125 МГц, но проблемы с отводом тепла привели к тому, что готовый продукт поставлялся с частотой 90-110 МГц, однако многие журналы и веб-сайты обзоров всё равно получили предпроизводственные образцы с 125 МГц. Позже была выпущена Savage3D Supercharged с частотой 120 МГц, а Hercules и STB начали продавать Terminator BEAST и Nitro 3200, имеющие частоты 120/125 МГц. Даже несмотря на то, что эмуляция OpenGL и производительность в DirectX были ограничены поддержкой драйверов, цена ниже 100 долларов и приемлемая производительность в играх и воспроизведении видео обеспечили продажи.

За 1997-1998 годы возросло количество поставщиков графических карт, покинувших рынок. Среди них были Cirrus Logic, Macronix, Alliance Semiconductor, Dynamic Pictures (продана 3DLabs), Tseng Labs, Chromatic Research (обе куплены ATI), Rendition (продана Micron), AccelGraphics (куплена Evans & Sutherland) и Chips and Technologies (приобретена Intel).

В 1999 году ситуация стала ещё более острой.

В январе была выпущена SiS 300 — бюджетная графическая карта для бизнес-машин. Для 1999 года Sis 300 имела минимальную 3D-производительность, а 2D-возможности не могли сравниться с большинством конкурентов SiS на розничном рынке. Усугублял положение и одиночный пиксельный конвейер. Но к счастью для SiS, OEM ни на что не жаловались, потому что карта имела достаточный для них набор функций: 128-битная шина памяти (64-битная в версии SiS 305), поддержка 32-битного цвета, DirectX 6.0 (DX7 для 305), мультитекстурирование, ТВ-выход и аппаратное декодирование MPEG2.

В декабре 2000 года появилась SiS 315 с 256-битной шиной данных, поддержкой DirectX 8, полноэкранным сглаживанием, вторым пиксельным конвейером, движком преобразований и освещения, компенсацией движения в DVD-видео и поддержкой DVI. Производительность находилась на уровне GeForce 2 MX200. Тот же чип 315 создал основу чипсета SiS 650 для плат Socket 478 (Pentium 4), выпущенного в сентябре 2001 года, и системы на чипе SiS552, появившейся в 2003 году.


Бюджетный гейминг: Unreal Tournament 2003, запущенный с картой SiS 315

Кроме продуктов SiS, пользователи с ограниченным бюджетом имели значительный выбор карт. Среди них была Trident Blade 3D (около 65 долларов), сносная производительность которой в 3D (и посредственная поддержка драйверов) в целом находилась на уровне Intel i740.

Вдохновлённая Trident приступила к выпуску Blade 3D Turbo, частота которой была увеличена с 110 до 135 МГц, что помогло догнать модернизированную Intel i752. К сожалению для Trident, её договор о разработке интегрированной графики с VIA неожиданно завершился после того, как в апреле 2000 года VIA приобрела S3 Graphics.

Основной бизнес Trident сильно зависел от крупносерийных дешёвых чипов, преимущественно в мобильном секторе. Blade 3D Turbo была модернизирована и превратилась в Blade T16, T64 (143 МГц) и XP (166 МГц). Но разработка 3D-технологий Trident шла намного медленнее, чем у всего рынка в целом. Настолько, что даже надолго отложенные бюджетные предложения наподобие SiS 315 легко обгоняли по скорости новые карты компании. В июне 2003 года графический отдел Trident был продан дочерней компании SiS под названием XGI.

S3 Savage4 стала шагом вперёд в производительности по сравнению с продуктами SiS и Trident. О выпуске карты объявили в феврале, а сама она вышла в мае по цене 100-130 долларов, в зависимости от объёма встроенной памяти (16 или 32 МБ). Технология сжатия текстур S3, появившаяся в Savage3D, гарантировала передачу текстур размером до 2048x2048 даже при ограниченной 64-битной шине памяти.


Diamond Viper II Z200 (S3 Savage4)

Savage4 стала первой картой S3 с функцией мультитекстурирования и первой картой с поддержкой интерфейса AGP 4x. Но даже усовершенствованные драйверы и большой набор функций не могли компенсировать тот факт, что карта с трудом могла достичь уровня производительности предыдущего поколения продуктов 3dfx, Nvidia и ATI. Этот цикл повторился в конце года, когда была выпущена Savage 2000. Карта достигла равного уровня с TNT2 и Matrox G400 при разрешениях 1024x768 и ниже, но в 1280x1024/1600x1200 история была более грустной.

Первая карта из серии 3dfx Voodoo3 появилась в марте, сопровождаемая обширной рекламой на телевидении и в прессе. Карта получила обновлённый логотип (теперь со строчной буквой «d») и яркий дизайн коробки. Долгожданный чипсет Rampage всё ещё не был выпущен, поэтому платы имели почти неизменную архитектуру, слегка модифицированную чипсетом Avenger. Карты по-прежнему были ограничены 16-битным цветом, текстурами размером 256x256 и отсутствием аппаратных преобразований и освещения (T&L). Эти факторы постепенно становились критически важными для разработчиков игр, а 3dfx продолжала их разочаровывать, нарушая свои обещания об архитектуре и наборе функций.

3dfx обвинила в падении своих доходов землетрясение, однако на ATI и Nvidia оно повлияло не так сильно. Как ещё один признак нарастающих проблем 3dfx, компания объявила в декабре о том, что её проприетарный графический API Glide наконец-то раскроет свой исходный код, и это в то время, когда среди разработчиков игр продолжали набирать популярность DirectX и OpenGL.

В марте также состоялся выпуск Nvidia Riva TNT2, в том числе и первой платы под брендом Ultra с более быстрым ядром и высокими скоростями памяти, а Matrox объявила о серии G400.

В TNT2 использовался 250-нанометровый техпроцесс TSMC и была достигнута производительность, которую Nvidia надеялась получить в первой TNT. Карта полностью обогнала Voodoo 3, единственными исключениями были приложения, использующие набор инструкций 3DNow! процессоров AMD в сочетании с OpenGL. Чтобы не отставать от 3dfx и Matrox, в TNT2 добавили DVI-выход для дисплеев с плоским экраном.

Тем временем Matrox G400 удалось обогнать по большинству аспектов и Voodoo 3, и TNT2, однако поддержка OpenGL по-прежнему сильно хромала. Карта ценой 199-229 долларов обеспечивала отличное соотношение цены и производительности, а также качества изображения и набора функций. Способность выводить сигнал на два монитора через сдвоенные контроллеры дисплея (названные Matrox DualHead) стала для компании началом тренда на поддержку многомониторных конфигураций. В данном случае вспомогательный монитор был ограничен разрешением 1280x1024.

В G400 также появилась технология Environment Mapped Bump Mapping (EMBM), обеспечивавшая улучшенное отображение текстур. Высокочастотная G400 MAX за 250 долларов была самой быстрой потребительской картой на рынке, пока в начале 2000 года на полках магазинов не появились такие платы на основе GeForce 256 DDR, как Creative Labs 3D Blaster Annihilator Pro.

С этого момента Matrox сосредоточилась на профессиональном рынке, на короткий промежуток времени вернувшись на игровой рынок в 2002 году с Parhelia. Поддержка трёх мониторов не могла перевесить посредственную производительность в играх и соперничать с новой волной совместимого с DirectX 9.0 оборудования.


Технологическое демо EMBM карты Matrox G400

К тому времени, когда рассеялся дым после выпуска продукции 3dfx, Nvidia и Matrox, на сцене появилась 3DLabs с долгожданной Permedia 3 Create! О выпуске карты было заявлено за несколько месяцев до этого, она была нацелена на профессионального пользователя, интересующегося играми. Поэтому 3DLabs отдавала приоритет 2D, воспользовавшись опытом в разработке профессиональной графики компании Dynamic Pictures, спроектировавшей линейку превосходных карт для рабочих станций Oxygen.

К сожалению для 3DLabs, в графике для рабочих станций тогда требовалось сложное полигональное моделирование, за которое обычно расплачивались низкой скоростью наложения текстур. Это было почти полностью противоположно требованиям к игровым картам, для которых текстурирование и красота картинки были предпочтительнее сложного каркасного моделирования.

Слишком дорогая и медленная по сравнению с TNT2 и Voodoo 3 в играх, и недостаточно мощная относительно конкурентов на рабочих станциях, Permedia 3 стала последней попыткой 3DLabs по созданию игровой карты. Сразу после этого 3DLabs сосредоточила свои усилия на картах Oxygen на основе GLINT R3 и R4; они имели диапазон цен от 299 долларов (VX-1) до 1499 долларов (GVX 420), а серия Wildcat (например Wildcat II -5110 за 2499) по-прежнему основывалась на графических процессорах Intense3D ParaScale, полученных благодаря покупке Intense3D у компании Intergraph в июле 2000 года. С 2002 года 3DLabs начала интегрировать в серию Wildcat собственную графику, когда Creative Technology купила компанию с её процессорами P9 и P10.

В 2006 году компания покинула рынок десктопов и сконцентрировалась на графике для медиа; её отдел был объединён с отделом SoC компании Creative, который позже переименовали в ZiiLabs и продали Intel в ноябре 2012 года.

После дебюта Rage 128 шаги ATI были поступательными. В конце 1998 года компания добавила поддержку AGP 4x и увеличила частоту Rage 128, выпустив вариант карты под названием Pro, в которой также появились опции захвата видео и ТВ-выхода. Игровая производительность Rage 128 Pro была приблизительно равна Nvidia TNT2, но не дотягивала до TNT2 Ultra, и эту проблему ATI намеревалась решить своим Project Aurora.


ATI Rage Fury MAXX в сочетании с двумя чипами Rage 128 Pro на одной плате

Когда стало очевидно, что у ATI не будет чипа, способного выиграть гонку производительности, тактика была изменена и проект реализовался как Rage Fury MAXX, в котором содержались два Rage 128 Pro на одной печатной плате. Технические показатели впечатляли: два чипа отвечали за рендеринг чередующихся кадров, распределяя игровую нагрузку поровну. Однако на практике, несмотря на то, что карта превысила результаты предыдущего поколения, она не могла сравниться с S3 Savage 2000 и не дотягивала до грядущей GeForce 256 DDR. Последняя была всего ненамного дороже: 279 долларов против 249 долларов за ATI.

Меньше чем через два месяца после объявления о выпуске Rage Fury MAXX компания Nvidia объявила, что 1 октября появится GeForce 256 SDR, за которой в феврале 2000 года выйдет версия с DDR. Она станет первой картой, в которой будет использоваться этот тип ОЗУ. Чип из 23 миллионов транзисторов, построенный по 220-нанометровому техпроцессу TSMC, был первым графическим чипом, который начали называть GPU (Graphics Processing Unit), потому что в него добавили движок преобразований и освещения (TnL or T&L).

Этот движок позволял графическому чипу брать на себя сложные вычисления с плавающей точкой для преобразования 3D-объектов и сцен, а также освещения в отрендеренное 2D-изображение. Ранее эти вычисления выполнялись ЦП, который часто становился «бутылочным горлышком» и обычно ограничивал уровень возможной детализации.


Nvidia Grass Demo (GeForce 256)

Статус GeForce 256 в качестве первой карты, вобравшей в себя программируемые пиксельные шейдеры с использованием T&L, долгое время был предметом для споров. Так получилось потому, что во многие архитектуры тоже встраивали T&L, или на этапе прототипов (Rendition VéritéV4400, BitBoys Pyramid3D, 3dfx Rampage), или в промежуточном виде (3DLabs GLINT, Matrox G400 WARP), или как отдельный чип на плате (Hercules Thriller Conspiracy).

Однако ни один из этих проектов не вышел в розничную продажу. Более того, благодаря тому, что Nvidia впервые использовала архитектуру с четырьмя конвейерами, встроенная производительность обеспечила ей лидерство среди конкурентов. Наряду с движком T&L это позволило компании продвигать GeForce 256 как профессиональную карту для рабочих станций.

Спустя месяц после выпуска варианта для десктопов Nvidia объявила о разработке первой линейки профессиональных карт Quadro для рабочих станций (модели SGI VPro V3 и VR3), основанной на GeForce 256. В картах использовались графические технологии SGI, которые Nvidia получила благодаря соглашению о перекрёстном лицензировании, подписанному в июле 1999 года.

Годовая прибыль Nvidia в 41 миллионов при доходе 374,5 миллиона превысил показатели 1998 года (прибыль 4,1 миллиона и доход 158,2) и стал огромным шагом вперёд по сравнению с доходом 1997 года в 13,3 миллиона. На доходы Nvidia повлиял авансовый платёж Microsoft в 200 миллионов за NV2A (графическое ядро Xbox), а также размещение облигаций на вторичном рынке на 400 миллионов.

Однако эти цифры бледнели по сравнению с доходом ATI в 1,2 миллиарда и доходом в 160 миллионов, полученным благодаря 32-процентной доле рынка графики. Но компания была на грани потери значительной доли OEM-бизнеса из-за серии встроенных графических чипов Intel 815.

Эта статья является второй из четырёх в серии. В третьей части мы приблизимся к современности и времени, когда отрасль совершила поворот к крупной консолидации, оставившей место только для двух игроков. Так началась эпоха противостояния GeForce и Radeon.
Tags: 3dfx nvidia ati amd intel графические ускорители matrox видеокарты
Hubs: Old hardware Video cards
+39
15.6k 58
Comments 19
Ads