PCGH Rückblick: Entwicklung der 3D-Grafik (Teil 2)
Grafikchips rechnen schneller als selbst modernste CPUs und verfügen bald über mehr als eine Milliarde Transistoren. PCGH blickt zurück auf einen langen Weg, den die Pixelbeschleuniger bis heute zurücklegten.
2001: Als die Pixel rennen lernten
Neben weiteren SKU-Ablegern sowohl der Geforce 2 als auch von Atis Radeon, brachte das neue Jahr vor allem eines: Eine neue Version von Direct X. Diese wurde auch sogleich im 3D Mark 2001 unterstützt und es dauerte nicht lange, bis auch die erste Pixel-Shader-Hardware verfügbar war. Dabei handelte es sich, nachdem Microsoft die erforderliche Spezifikation auf Version 1.1 in Direct X 8 festgeschrieben hatte, um die Geforce 3.
Doch der Reihe nach. Wie erwähnt, diversifizierten Ati und Nvidia ihre erfolgreichen Radeon- und Geforce-Reihen weiter , um ja auch jedes Preissegment abdecken zu können. Dabei kam mit der Geforce 2 Ti, einem Hybriden aus Geforce 2 Pro und Ultra, und der Geforce 2 MX in Versionen mit angehängtem 100, 200 und 400 auch eine Radeon heraus, welche endlich mit den urpsprünglich geplanten 183 MHz taktete, aber nur über eine Pixel-Pipeline verfügte. Dieser Radeon VE war darüberhinaus auch die TnL-Einheit per Treiber abgeschaltet worden. Dafür bot sie mit Hydravision eine durchaus gelungene Multi-Monitor-Unterstützung, die der der Geforce-2-MX überlegen war.
Enter the Geforce 3
Quelle: Bild: C.Spille/PCGH
Nvidia Geforce 3 mit 64 MiB VRAM hier das Ti500-Modell von Leadtek (Bild: C.Spille/PCGH)
Im Frühjahr war es dann soweit. Mit nur 200 Megahertz Chiptakt und einer Pipeline-Konfiguration wie bei der Geforce 2 sollte die Geforce 3 neben der Technologieführerschaft durch Shader-Unterstützung auch die Fps-Krone für Nvidia sichern. Doch noch immer hatten sich viele Reviewer nicht von der 16-Bit-Vergangenheit verabschiedet und so entstand die kuriose Situation, dass die Geforce 3 zwar in modernen 32-Bit-Setting dank ausgeklügelter Technologien schneller als bisherige Karten war, unter 16 Bit zuweilen aber Federn lassen musste. Die Verbesserungen, welche neben den ersten Pixel- und Vertex-Shadern in den NV20 genannten Chip einflossen, waren ein unterteilter Speicherkontroller, durch den die Zugriffe auf das VRAM effizienter vonstatten gingen und der Einbruch in 32 Bit geringer ausfiel. Die eigentlich Revolution war allerdings die Unterstützung von 2x Rotated-Grid-Multi-Sampling-FSAA. Diese Technik - erstmal bei einer Spielerkarte zum Einsatz kommend und von Nvidia zuvor noch als "harmless cheating/economization of Super-Sampling" bezeichnet - ermöglichte Anti-Aliasing ohne potenziell die Hälfte der Grafikleistung einzubüßen, da lediglich Geometriekanten mit der höheren Auflösung abgetastet werden anstelle jedes einzelnen Pixels. Durch Rotated-Grid-Anordnung bot sich hier im 2x-Setting erstmal eine Kantenglättung vergleichbar der von 3dfx (welche allerdings das komplette Bild inklusive Texturen verbesserte). Für 4x FSAA war leider weiterhin nur ein geordnetes Raster verfügbar, welches bei starkem Leistungseinbruch nur wenig zusätzliche Qualität lieferte.
Quelle: (Bild: PCGH)
Nature-Szene aus dem 3D Mark 2001: Pixel-Shader sind Pflicht! (Bild: PCGH)
Mit Pixel-Shader-Einsatz war auf der Geforce erstmals die Nutzung des von Matrox und Ati bereits seit längerem unterstütztem Environment-Mapped Bump-Mapping, der damals besten Bump-Mapping-Variante, möglich. Der programmierbare Vertex-Shader konnte der CPU nun theoretisch zusätzliche Arbeit abnehmen, aber auf eine Unterstützung in Spielen wartete man, wie bei allen Technologien, noch eine ganze Weile. Eines der ersten Spiele, welche "hübsche" Pixel-Shader-Oberflächen für Wasser anboten - welche optisch eher Quecksilberpfützen ähnelten - war The Elder Scrolls III: Morrowind. Doch der 3D Mark 2001 war frühzeitig zur Stelle um dieses Manko auszubügeln und so gab es einen in die Gesamtwertung einfliessenden Test, welcher nur mit Pixel-Shadern ausführbar war und der Geforce 3 gemeinhin die Performancekrone ermöglichte, falls in den wenigen getesteten Spielen ein Zweifel bestanden hätte.
Power VR legt einen Zahn zu
Quelle: Bild: C.Spille/PCGH
PowerVR/ImgTec Kyro II mit 64 MiB AGP hier auf einer Karte von Innovision (Bild: C.Spille/PCGH)
Nach der kaum bekannten Kyro konnte Power VR mit der taktseitig deutlich beschleunigten Kyro II im Jahre 2001 einen weiteren Achtungserfolg hinlegen. Die mit 175 MHz taktende Karte wurde unter anderem von Videologic, Hercules und Innovision eingesetzt und konnte ein Titeln ohne TnL-Unterstützung oder mit hoher Texturlast und Overdraw endlich auch eine Geforce 2 schlagen - manchmal sogar die Geforce 3. Das zugrunde liegende Konzept haben wir bereits weiter oben erläuftert - bis auf einen etwas größeren Cache, welcher der gestiegenen Dreiecksmenge eines durchschnittlichen Spiels geschuldet war, hat Power VR keine größeren Veränderungen vorgenommen - wozu auch?
Ati schlägt zurück
Fast schon gegen Ende des Jahres brachte Ati endlich seine neuen Modelle auf den Markt - und was für welche. Die Radeon 7500 war eine Best-of-both-Worlds-Mischung der Radeon und der Radeon VE - zusammen mit enormer Taktrate durch modernen Fertigungsprozess. Neben dem kompletten Feature-Set der bis zu 166 Megahertz schnellen Radeon 64 verfügte das neue Modell auch über die Multi-Monitor-Unterstützung der Radeon VE - kombiniert mit einem Chiptakt von sagenhaften 290 Megahertz und 230 Megahertz schnellem DDR-RAM bot sie der Geforce 2 Ultra Paroli und kostete deutlich weniger.
Quelle: Bild: C.Spille/PCGH
Eine seltenere Ati Radeon 8500 BBA mit 128 MiB BGA-VRAM auf einer original-Ati-Karte (Bild: C.Spille/PCGH)
Das neue Flaggschiff war aber ein anderer Chip: Der überaus ambintioniert R200. Dieser sollte über SGMSAA (also die sparsame Version der überragenenden 3dfxschen FSAA) verfügen, 16:1 anisotrop filtern können und im Gegensatz zur Geforce 3 sogar die Pixel-Shader-Version 1.4 unterstützen. Leider litt der Chip unter einigen Fehlern im Design und konnte das SG-FSAA nur unter bestimmten Bedingungen nutzen, sodass zumeist auf langsames Super-Sampling (immerhin bis zu 6x SSAA) genutzt werden musste. Deutlich schneller, aber dafür weniger schön geriet die Implementierung des anisotropen Texturfilters: Bei dessen Benutzung wurde automatisch von tri- auf bilinear zurückgeschaltet und zudem litt der Filter an Genauigkeitsproblemen und starker Winkelabhängigkeit. Man hatte letztendlich also die Wahl zwischen brauchbarer trilinearer Filterung oder bilinearer Anisotropie mit starker Flimmerneigung und Winkelschwäche - die jedoch, wie man anmerken muss, im Gegensatz zum AF der Geforce 3, kaum Fps-Leistung kostete.
Dass die Radeon 8500 sich trotzdem gut verkaufte, lag unter anderem an ihrer mehr als nur konkurrenzfähigen Leistung. Dank hoher Taktraten von 275 Megahertz für Chip und Speicher sowie der weiter verbesserten Effiizienz-Merkmale der Vorgängermodelle (Hyper-Z) konnte die Geforce 3 nur selten mithalten. Zudem konnte Ati mit dem Phasen-Konzept des Pixel-Shader 1.4 bereits einen wichtigen Grundstein für den Chip legen, mit dem alles besser werden sollte und um den sich unter anderem der nächste Teil der PCGH-History dreht.
Ach ja: Auch 2001 gab es eine interessante Techdemo. Mithilfe von Pixel-Shader-Unterstützung stellte das Projekt des jungen Crytek-Teams Dinosaurier in verschiedenen Reflektions- und Refraktionsformen auf einer palmenüberwucherten Südseeinsel dar... ;-)
Quelle: Bild: PCGH
Crytek: X-Isle-Demo für Geforce 3 (Bild: PCGH)
