W czym problem?

Takie pytanie zadaj▒ niejednokrotnie osoby nawet do╢µ obeznane ze wsp≤│czesn▒ technik▒ komputerow▒. Przecie┐ tr≤jwymiarowa grafika komputerowa istnieje przynajmniej od tylu lat, ile liczy sobie historia PC, a programy w rodzaju 3D Studio s▒ powszechnie wykorzystywane do tr≤jwymiarowego modelowania rzeczywisto╢ci...

Pytanie z pozoru nie jest pozbawione sensu - przecie┐ kilkusetkrotnie wolniejszy od obecnych maszyn PC dawny IBM PC XT radzi│ sobie ca│kiem nie╝le nawet ze skomplikowanymi projektami architektonicznymi! Ale by│y to projekty statyczne! Wygenerowanie jednej sceny mog│o trwaµ praktycznie dowolnie d│ugo, nawet kilka czy kilkana╢cie godzin - wsp≤│czesne aplikacje, zw│aszcza gry, nie daj▒ na to czasu. Aby zachowaµ p│ynno╢µ ruchu, kolejne klatki obrazu musz▒ byµ generowane i wy╢wietlane z szybko╢ci▒ co najmniej 25 ramek na sekundΩ, a lepszy efekt uzyska siΩ, gdy szybko╢µ generacji obrazu bΩdzie jeszcze wiΩksza. Zatem na wygenerowanie pe│nej tr≤jwymiarowej sceny komputer ma maksymalnie 40 milisekund, tote┐ bez zastosowania w technice modelowania tr≤jwymiarowego pewnych technicznych "sztuczek" i uproszcze± animowana grafika tr≤jwymiarowa wci▒┐ pozostawa│aby domen▒ superkomputer≤w i najmocniejszych stacji roboczych.

Trzeci wymiar jako pojΩcie, wym≤g i kanon, pojawi│ siΩ w ╢wiecie PC stosunkowo niedawno. Stosowana obecnie technika modelowania tr≤jwymiarowego polega na podziale procesu budowy sceny (ramki obrazu ruchomego) na nastΩpuj▒ce operacje: modelowanie sceny, tj. zdefiniowanie po│o┐enia reprezentuj▒cych tΩ scenΩ obiekt≤w; modelowanie obiekt≤w, na kt≤re sk│adaj▒ siΩ: konstrukcja obiektu z wielok▒t≤w (zwykle tr≤jk▒t≤w) oraz pozycjonowanie tr≤jk▒t≤w przy ruchach i transformacjach obiektu; teksturowanie obiekt≤w, tj. wype│nianie poszczeg≤lnych tr≤jk▒t≤w bitmapowymi odwzorowaniami wygl▒du powierzchni obiekt≤w oraz cieniowanie obiekt≤w w zale┐no╢ci od o╢wietlenia zdefiniowanego w modelu sceny; generacja efekt≤w pog│Ωbiaj▒cych perspektywΩ i realizm sceny (mg│a i zamglenie, odblaski, refleksy ╢wietlne itp).

Interfejsy API, jak Direct X Microsoftu i interpretery jΩzyk≤w opisu obrazu (tu najmocniejsz▒ pozycjΩ ma Open GL rodem z Silicon Grafics) umo┐liwiaj▒, co prawda, ca│kiem skuteczn▒ realizacjΩ wymienionych powy┐ej zada± przez procesor, ale ich wydajno╢µ nie pozwala na uzyskanie realistycznego i p│ynnego obrazu - akcja w tempie paru klatek na sekundΩ pozwala poznaµ grΩ i zniechΩciµ siΩ do niej, prawdziwa przyjemno╢µ wymaga przyspieszenia operacji o rz▒d wielko╢ci. A poniewa┐ znaczna czΩ╢µ u┐ytkownik≤w PC kocha gry, musia│y powstaµ urz▒dzenia umo┐liwiaj▒ce zwiΩkszenie realizmu i p│ynno╢ci ekspozycji - akceleratory grafiki tr≤jwymiarowej.

Pierwsze akceleratory, rozwi▒zuj▒ce sprzΩtowo tylko relatywnie niewielk▒ czΩ╢µ operacji, sk│adaj▒cych siΩ na budowΩ tr≤jwymiarowej grafiki, wykaza│y, ┐e tΩdy w│a╢nie prowadzi droga do rozwi▒zania problemu, kt≤remu dotychczas by│y w stanie podo│aµ jedynie superkomputery i najsilniejsze stacje robocze - prymitywne S3 ViRGE (Video and Rendering Graphics Engine) i nieco bardziej wyrafinowane Tridenty 3DImage pozwala│y cieszyµ siΩ ca│kiem niez│▒ szybko╢ci▒ animacji i zadowalaj▒c▒ jako╢ci▒ grafiki. Jednak prawdziwy zachwyt wywo│a│o dopiero

ZaklΩcie Voodoo

3Dfx Interactive swoim procesorem Voodoo rzuci│a na kolana graczy, a tak┐e konkurencyjne firmy - oferowana jako╢µ i szybko╢µ generacji tr≤jwymiarowego obrazu nie mia│a sobie r≤wnych nie tylko w╢r≤d popularnych kart, lecz tak┐e w╢r≤d kosztownych produkt≤w profesjonalnych. Firma reklamowa│a sw≤j produkt nieco tylko przesadzonym has│em "Silicon Graphics Reality Engine".

Procesor realizowa│ sprzΩtowo prawie pe│ny zestaw operacji 3D, │▒cznie z bardzo wydajnym pozycjonowaniem tr≤jk▒t≤w przez specjalizowany "engine". Dobrze rozwi▒zane operacje filtrowania tekstur i MIP-mappingu zapewnia│y wysok▒ jako╢µ obrazu, a odpowiednia wydajno╢µ pozwala│a uzyskaµ du┐▒ szybko╢µ animacji. Mimo ┐e Voodoo nie by│ tani, a karty w niego wyposa┐one wymaga│y obecno╢ci r≤wnie┐ normalnej karty graficznej (Voodoo jest wy│▒cznie akceleratorem 3D i musi wsp≤│pracowaµ z kart▒ graficzn▒ 2D), w kr≤tkim czasie sta│ siΩ standardem w ╢wiecie gier.

Ogromn▒ rolΩ w popularyzacji Voodoo odegra│ fakt, ┐e wszyscy znacz▒cy producenci gier 3D przygotowali w stosunkowo kr≤tkim czasie b▒d╝ pe│ne wersje swoich produkt≤w, przeznaczone dla Voodoo, b▒d╝ przynajmniej zestawy programowych "│at" (patche) do tych produkt≤w. W ╢wiecie gier Voodoo sta│ siΩ numerem 1 i obiektem kultu. Dla "niedowiark≤w", kt≤rzy chcieliby mieµ tylko jedn▒ kartΩ graficzn▒, ale z akceleratorem Voodoo, powsta│a odmiana - Voodoo Rush. Jest to ten sam procesor, tyle tylko, ┐e przystosowany do bezpo╢redniej wsp≤│pracy z procesorem graficznym 2D - zwykle stosowano w tym celu 128-bitowe uk│ady ProMotion AT-25 firmy Alliance Semiconductors. Wyprodukowano r≤wnie┐ ta±sz▒ wersjΩ - Voodo Rush Lite - wsp≤│pracuj▒c▒ z 64-bitowymi akceleratorami 2D firmy Macronix. Voodoo Rush nie zrobi│ przesadnej kariery rynkowej, podbudowa│ jednak kultow▒ pozycjΩ Voodoo, kiedy pojawi│a siΩ pierwsza herezja.

RIVA - wielka herezja

Opracowany przez firmΩ Nvidia procesor Real-time Interactive Video and Animation - RIVA 128 okaza│ siΩ nie tylko wydajniejszy w operacjach 3D, wykonywanych z r≤wnorzΩdn▒ jako╢ci▒ wyposa┐ony by│ ponadto w bardzo dobry akcelerator 2D, co pozwala│o na budowΩ pe│nosprawnej karty graficznej.

Kr▒┐▒ce po ╢wiecie plotki wi▒za│y konstrukcjΩ rewelacyjnego procesora z zaburzeniami personalnymi w Tseng Labs, zreszt▒ nie bezpodstawnie - zar≤wno fragment architektury s│u┐▒cy akceleracji 2D, jak i ta czΩ╢µ sterownik≤w Rivy, bardzo przypominaj▒ rozwi▒zania znane z ET-6000 Tsenga. Nawiasem m≤wi▒c, g│o╢no zapowiadany jako rewelacyjny, akcelerator 3D Tseng ET-6300 nigdy nie ujrza│ ╢wiat│a dziennego...

Dodatkowym czynnikiem, potΩguj▒cym atrakcyjno╢µ nowego procesora, by│y zaimplementowane w nim takie funkcje, jak sprzΩtowe przeskalowywanie obrazu do rozdzielczo╢ci telewizyjnej, obs│uga wyj╢cia wideo, a tak┐e mo┐liwo╢µ obs│ugi (wy╢wietlania i rejestracji) zewnΩtrznego strumienia wideo, dziΩki czemu karta mog│a w pe│ni zaspokoiµ potrzeby nawet wymagaj▒cych u┐ytkownik≤w multimedi≤w. Wielu producent≤w kart graficznych lekcewa┐y│o te funkcje, ale i tak Riva zaczΩ│a powa┐nie zagra┐aµ prymatowi Voodoo.

Voodoo do kwadratu!

Jako ╢rodek zwalczania herezji zastosowano brutaln▒ si│Ω. Voodoo2, nastΩpne pokolenie kultowego uk│adu, realizuje te same sprawdzone algorytmy, ale w superskalarnej architekturze! Co bardziej obci▒┐one zadaniowo uk│ady procesora zosta│y podwojone, zwiΩkszono r≤wnie┐ do 12 MB pojemno╢µ obs│ugiwanej pamiΩci, dziΩki czemu mo┐liwa jest zar≤wno praca w wy┐szej rozdzielczo╢ci, jak i przechowywanie w pamiΩci wiΩkszej ilo╢ci tekstur.

Jakby tego by│o ma│o, dla najgorliwszych wyznawc≤w przygotowano "extra bonus" - mo┐liwo╢µ zastosowania dwu wsp≤│pracuj▒cych ze sob▒ kart, z kt≤rych ka┐da obs│uguje co drug▒ liniΩ obrazu - znany z telewizji tryb SLI (Scan Line Interleave). Tak "uzbrojony" kolejny Voodoo zacz▒│ rzeczywi╢cie zas│ugiwaµ na por≤wnanie ze stacjami graficznymi SGI, a w ╢wiecie gier PC zn≤w znalaz│ siΩ "na topie".

Zasadniczo zgodny co do kodu ze swoim starszym bratem, nie wymaga│ powa┐nych nak│ad≤w na adaptacjΩ gier, pozwalaj▒c cieszyµ siΩ szybko╢ci▒ generacji kolejnych ramek obrazu por≤wnywaln▒ z czΩstotliwo╢ci▒ od╢wie┐ania monitora - lepiej ju┐ siΩ nie da!

Gdzie dw≤ch siΩ bije...

Kolejny atak przyszed│ z nieoczekiwanej strony - kanadyjski Matrox, znany w╢r≤d komputerowych graczy z niezbyt udanej karty Mystique, z│o╢liwie nazywanej przez u┐ytkownik≤w Mistake (Pomy│ka), zaprezentowa│ sw≤j nowy procesor - G200 na karcie Millennium G200. Oferuj▒c por≤wnywaln▒ szybko╢µ grafiki 3D i rewelacyjne parametry w grafice 2D, produkt Matroxa wysun▒│ siΩ na wiod▒c▒ pozycjΩ przede wszystkim jako╢ci▒ grafiki 3D, uzyskan▒ dziΩki pos│ugiwaniu siΩ 24-bitowym kolorem, a tak┐e dziΩki starannemu rozwi▒zaniu algorytm≤w filtrowania tekstur i MIP-mappingu. Niestety, mimo niezaprzeczalnych zalet, produkt Matroxa nie stanowi na razie powa┐nego zagro┐enia dla Voodoo - po nieudanym Mystigue producenci gier zlekcewa┐yli nieco Matroxa i trudno jest znale╝µ dla niego sterowniki i "patche" do wielu gier. Sytuacja mo┐e siΩ jednak radykalnie zmieniµ w nied│ugim czasie - z jednej strony DirectX 6.0 Microsoftu zawiera "3D engine" na tyle efektywny, ┐e zapewne wielu producent≤w gier bΩdzie sk│onnych do rezygnacji z w│asnego, z drugiej za╢ G200, jako jeden z nielicznych akcelerator≤w 3D na rynku, spe│nia u╢ci╢lone przez specyfikacjΩ PC99 wymagania, kt≤re bΩd▒ zaimplementowane w najnowszych produktach programowych.

Licytacja i as w rΩkawie

Ale RIVA nie poddaje siΩ. Pierwszym krokiem w walce by│o zwiΩkszenie do 6 MB pojemno╢ci pamiΩci obrazu. Poprzednie 4 MB, jakie by│ w stanie obs│u┐yµ chip Riva 128, nie pozwala│y na przechowywanie w pamiΩci karty wystarczaj▒cego zapasu tekstur. Riva ZX to zasadniczo ten sam procesor, o nie zmienionej wydajno╢ci, ale obs│uguj▒cy wiΩksz▒ pamiΩµ, dziΩki czemu jego mo┐liwo╢ci konkuruj▒ skutecznie z Voodoo. Prawdziwy wybuch jednak dopiero nast▒pi - superskalarne przetwarzanie w procesorze RIVA TNT pozwala na zwiΩkszenie wydajno╢ci wystarczaj▒ce do objΩcia prymatu.

Wydaje siΩ, ┐e potΩga superskalarnej 128-bitowej "maszynerii", jak▒ jest TNT (nie wszyscy wiedz▒, ┐e TNT to nazwa silnego materia│u wybuchowego - na megatony TNT przeliczano w latach zimnej wojny energiΩ g│owic j▒drowych) nie ma sobie r≤wnych, ale to dopiero wyniki wstΩpnych test≤w.

Voodoo z ludzk▒ twarz▒

nazywa siΩ Banshee. Jedn▒ z przewag Rivy jest to, ┐e nie potrzebuje ona dodatkowych uk│ad≤w grafiki 2D. Z tendencji dor≤wnania Rivie wzi▒│ siΩ Banshee, bliski krewniak Voodoo2, zawieraj▒cy w sobie nieco okrojony, choµ tylko nieznacznie s│abszy od Voodoo2, akcelerator 3D oraz kompletn▒ grafikΩ 2D. Banshee, podobnie jak uprzednio Rush, jest nominalnie zgodny z Voodoo.

Nominalnie, gdy┐ zapewne tak samo, jak w przypadku Rush, ujawni▒ siΩ pewne drobne, ale dokuczliwe niezgodno╢ci - obecnie na podstawie prototypowych kart trudno oceniaµ, czy przyczynΩ b│Ωd≤w stanowi▒ b│Ωdy uk│adu czy "pluskwy" w sterownikach.

Walka z b│Ωdami

Ci▒gle trwaj▒ce usuwanie niedor≤bek uniemo┐liwia jeszcze pe│n▒ ocenΩ produktu, kt≤rym S3 Inc. usi│uje odzyskaµ pozycjΩ rynkow▒. Upojona sukcesem ViRGE firma nieco zaspa│a i dopiero stosunkowo niedawno podjΩ│a pracΩ nad kolejnym procesorem 3D. Savage 3D, bo tak siΩ nazywa nowe dziecko S3, zawiera w sobie innowacyjne rozwi▒zanie, kt≤re mo┐e sprawiµ, ┐e jego wydajno╢µ przekroczy wszelkie oczekiwania - kompresjΩ tekstur. Podobnie jak G200 Matroxa, Savage u┐ywa 24-bitowego koloru. R≤wnie┐ 24-bitow▒ g│Ωboko╢µ ma Z-bufor, co pozwala na bardzo precyzyjne operowanie g│Ωbi▒ perspektywy.

Skompresowane tekstury mog▒ byµ przesy│ane z du┐o wiΩksz▒ efektywn▒ szybko╢ci▒, dziΩki czemu mo┐liwe jest znaczne wzbogacenie grafiki. Uwolniona dziΩki kompresji pamiΩµ mo┐e byµ wykorzystywana do potr≤jnego buforowania, kt≤re u│atwia optymalizacjΩ od╢wie┐ania obrazu zsynchronizowanego z od╢wie┐aniem monitora, co znacz▒co poprawia jako╢µ animacji. Tyle teoria - na razie sterowniki karty s▒ niezbyt dopracowane, w wyniku czego oferowana jako╢µ obrazu pozostawia wiele do ┐yczenia.

Wydaje siΩ jednak, ┐e techniczne mo┐liwo╢ci Savage przewy┐szaj▒ pod wieloma wzglΩdami produkty konkurencji - czy zostan▒ nale┐ycie wykorzystane, poka┐▒ najbli┐sze miesi▒ce.

Nadci▒gaj▒ inni

Do walki o prymat na rynku 3D staj▒ coraz to nowi konkurenci. Po sukcesie uk│adu i740 Intel planuje nowe procesory graficzne - piΩciokrotnie szybszy od 740 uk│ad Portola oraz przeznaczony dla fan≤w i profesjonalist≤w procesor o nieujawnionej jeszcze nazwie kodowej. Lada chwila ujrzy ╢wiat│o dzienne Power VR Second Generation - owoc wsp≤│pracy NEC i VideoLogic.

Tanie procesory graficzne o du┐ej wydajno╢ci zapowiadaj▒ Silicon Reality (TAZ-3D) i ARK (Tiger 3D). Nikomu prawie nie znana fi±ska firma BitBoys zapowiada na przysz│y rok Glaze 3D - uk│ad dwukrotnie wydajniejszy od Rivy TNT. R≤wnie┐ dalekowschodni producenci nie ╢pi▒ - SiS zapowiada wysokowydajne procesory grafiki 3D, dostarczane jako samodzielny produkt lub te┐ wbudowywane w chipset p│yty g│≤wnej. Kanadyjska firma ATI wprowadza wci▒┐ nowe modele kart, opartych na "engine" Rage. Trzeci wymiar sta│ siΩ obowi▒zkiem.

W ca│ym zamΩcie wok≤│ grafiki 3D najbardziej zdezorientowani s▒ u┐ytkownicy - ci▒g│e zmiany "w czo│≤wce" nie pozwalaj▒ w przekonuj▒cy spos≤b uzasadniµ konkretnego wyboru, w dodatku nikt tak naprawdΩ nie wie, czy wybrana karta poprawnie obs│uguje jego ulubione gry, dop≤ki tego nie sprawdzi. Pr≤bΩ okie│znania chaosu podjΩto w specyfikacji PC99, gdzie u╢ci╢lono obs│ugΩ szeregu procedur z zakresu akceleracji 3D, co powinno w przysz│ym roku zaowocowaµ znacznie wiΩkszym poziomem wzajemnej zgodno╢ci kart 3D i u┐ytkowanego oprogramowania. Jednak prawdziwe uporz▒dkowanie zagadnie± grafiki 3D przyniesie dopiero pozytywne zako±czenie prac nad Projektem Fahrenheit - wsp≤lnym dzie│em Silicon Graphics i Microsoftu. Ale to ju┐ w nastΩpnym tysi▒cleciu.

Zestawienie wszystkich procesor≤w
i akcelerator≤w grafiki 3D wraz z odpowiadaj▒cymi im niemal wszystkimi obecnymi na rynku modelami kart grafiki zamie╢cili╢my na naszym kr▒┐ku CD w formacie dokumentu HTML w katalogu VOODOO.

Jak▒ kartΩ kupiµ?

Tytu│y "Wyb≤r redakcji" przyznali╢my kartom najnowocze╢niejszym i najszybszym:

STB Black Magic z Voodoo 2 - dla "wiernych"	Diamond Viper V550 z chipem Riva TNT - dla "heretyk≤w"

Zakup tych kart polecamy wszystkim graczom, kt≤rzy mog▒ sobie na nie pozwoliµ.
Czytelnicy, kt≤rzy nie mog▒ przeznaczyµ 700-800 z│otych na zakup sterownika grafiki mog▒ wybraµ jedn▒ z kart:

Diamond Monster 3D - jest bezwzglΩdnie najszybsza w╢r≤d kart z Voodoo,
STB Velocity ZX - karta AGP wykorzystuje chip Riva ZX i stanowi klasΩ dla siebie,
Canopus Total 3D - oferuje najpe│niejsze wykorzystanie mo┐liwo╢ci chipu Riva 128.

Te trzy sterowniki nie s▒ tak doskona│e jak te, kt≤re otrzyma│y tytu│ "Wyb≤r redakcji", ale kosztuj▒ o po│owΩ mniej.

(c) Copyright LUPUS