Свершилось! Канадская фирма ATI Technologies явила миру свой новый графический чип Radeon-2. Наследник Radeon и единственный конкурент GeForce3, этот чип принадлежит к новому поколению полностью программируемых 3D-ускорителей, призванных в корне изменить внешний вид трехмерных игр. Об особенностях нового графического ядра и видеокарты на его базе пойдет речь в этой статье.

Чип R200

Официальное название нового чипа - R200, в отличие от первого Radeon, который сначала называли Rage6C, а потом R100. Чип состоит из 60 млн. транзисторов, что на 5% больше числа транзисторов в NV20 (GeForce3). Как и конкурент, R200 выпускается по технологии 0.15 мкм.

Число конвейеров 3D-рендеринга, основной показатель скорости заполнения трехмерной сцены пикселами (Fillrate), у нового чипа равно четырем, и на каждом конвейере располагается по два блока текстурирования. Те же параметры имеет и GeForce3; первый Radeon имел всего два конвейера, но с тремя блоками текстурирования на каждом. Разработчики игр и другого программного обеспечения не восприняли должным образом идею тройного текстурирования, поэтому ATI вынуждена была вернуться опять к двум блокам на конвейере. Поскольку R200 работает на частоте 250 МГц, общая скорость заполнения пикселами составляет 250х4=1 Гигапиксел в секунду, что почти втрое выше аналогичного показателя R100 (Radeon-1).

Впрочем, в реальности этих цифр можно усомниться, так как в большинстве случаев 3D-ускоритель просто не получает возможности загрузить свои конвейеры на 100%. Сказывается недостаточная пропускная способность локальной видеопамяти. Radeon-2 использует 128-разрядную шину памяти, работающую на частоте 275 МГц. А так как память DDR выдает по два блока данных за такт, пропускная способность шины составляет 275х16х2=8,8 Гб/с. Если учесть, что каждый элемент текстуры состоит из 32 бит и накладываются две текстуры за такт, получится, что память способна в идеальном случае обеспечивать 1,1 млрд. пикселов в секунду. В общем, этого едва хватит для поддержания конвейеров в загруженном состоянии.

Контроллер памяти у R200 классический, не разделенный на четыре независимых части, как у GeForce3. Напротив, если GeForce3 выбирает данные блоками по 32 бита, R200 считывает сразу по 256 бит. Почему-то ATI пошла в противоположном направлении. Видимо, ее инженерам виднее.

Новое ядро имеет множество интересных нововведений, призванных как увеличить производительность и улучшить качество 3D-графики, так и сделать видеокарту пригодной для некоторых специфических применений.

HyperZ-II

Чтобы повысить эффективность работы с памятью, Radeon-1 использовал фирменную технологию HyperZ. Еще раз напомню ее суть. Каждый обрабатываемый пиксел имеет три координаты, две из которых указывают его положение на экране, а третья обозначает удаленность от наблюдателя. Z-координата хранится в буфере видеопамяти. При прорисовке объектов в Back-буфере (до появления их на экране) 3D-ускоритель сравнивает Z-координаты каждого нового пиксела с тем, который уже есть в буфере, и если новый пиксел ближе старого, последний просто исчезает. Однако на его обработку было затрачено время. Идея состоит как раз в том, чтобы минимизировать потери на обработку невидимых пикселов.

HyperZ состоит из трех механизмов. Hierarchical-Z до начала фактической обработки разделяет область экрана на блоки (тайлы) и анализирует каждый блок, отбрасывая изначально невидимые пикселы. Первый Radeon использовал блоки 8х8 и за один такт анализировал 8 пикселов. Radeon-2 рассматривает блоки 4х4 и при этом обрабатывает сразу 64 пиксела. GeForce3 имеет аналогичный механизм, названный Z-Occlusion Culling, при котором за один такт анализируется 16 пикселов.

Z-буфер можно сжимать с помощью простого и быстрого алгоритма, как это делается сегодня с текстурами. Z-Compression, примененная в Radeon-2, работает на 20% быстрее, чем у Radeon-1. И, наконец, быстрая очистка Fast Z-Clear позволяет существенно ускорить очистку буфера после того, как кадр уже отрисован полностью и выведен на экран.

Charisma Engine-II

Впервые аппаратная поддержка трансформации координат, отсечения и освещения была реализована в чипе GeForce256. Первый Radeon имеет блок Charisma Engine, который выполняет аналогичные действия над обрабатываемыми треугольниками. Radeon-2 оснащен модифицированной версией - Charisma Engine-II, который позволяет программировать все возможные операции над геометрией трехмерной сцены. В частности, 3D-ускоритель может без участия центрального процессора производить анимацию и морфинг объектов, выполняя так называемую вертексную программу. Для использования новых возможностей программисты должны использовать интерфейс DirectX 8 или специальные расширения OpenGL. Впрочем, никто не мешает делать то же самое силами процессора.

Вертексные программы поддерживаются и GeForce3. В частности, его nFiniteFX - тот же самый вертексный процессор, совместимый с DirectX 8.

Pixel Tapestry-II

Другое существенное нововведение, присутствующее в 3D-ускорителях нового поколения, - программируемый пиксельный шейдер. Это - механизм задания алгоритмов комбинирования текстур, накладываемых на пикселы. С его помощью можно создавать всевозможные спецэффекты, недоступные видеокартам предыдущего поколения. У первого Radeon есть такой шейдер, но он не полностью программируемый и не совместим с DirectX 8. В новом чипе ATI реализовала возможности шейдеров версии 1.4 (упрощенные и новые команды), назвав все это "SmartShader". Кроме того, R200 может за один проход комбинировать до шести текстур, в то время как GeForce3 работает, максимум, с четырьмя. Это преимущество сразу проявится в играх нового поколения, таких, как Doom-III.

TrueForm

Создавая R200, инженеры ATI позаботились об аппаратной поддержке еще одной возможности DirectX 8 - N-Patches. TrueForm - это новый механизм существенного улучшения качества изображения. Без потери производительности Radeon-2 преобразует поступающие на обработку треугольники в криволинейные поверхности, практически полностью нейтрализуя эффект угловатости трехмерных моделей. При этом соблюдается полная совместимость с 3D-ускорителями предыдущего поколения, а программистам нужно добавить минимум кода для активации TrueForm.

SmoothVision

Как и GeForce3, R200 умеет производить полноэкранное сглаживание изображения методом мультисэмплинга. Пикселы, не лежащие на краю треугольника, не подвергаются обработке (масштабированию и расчету в повышенном разрешении). Тем самым повышается и скорость работы, и качество результата. И при этом ATI приняла меры по минимизации эффекта размытия обработанного изображения. Кроме того, и это впервые, R200 может выполнять сглаживание по одному из доступных 16 шаблонов, что дает программистам возможность гибко выбирать между качеством и производительностью.

HydraVision

Сегодня все ведущие производители видеокарт объявили свои технологии, позволяющие пользователю одновременно работать на двух мониторах или других устройствах вывода. У Matrox это DualHead, у nVIDIA - TwinView, а у ATI - HydraVision. И если раньше такая возможность была присуща лишь Radeon VE (RV100), то теперь все видеокарты ATI будут реализовать HydraVision. В том числе и Radeon-2.

Видеокарты ATI Radeon-8500 и Radeon-7500

Новая видеокарта будет иметь название согласно новой системе, принятой ATI. Отныне после названия семейства будет идти четырехзначное число (похожим образом маркировались видеокарты 3dfx VooDoo3 и VooDoo4/5). Первая цифра обозначает совместимость с определенной версией DirectX. Так, 8ххх - это видеокарта на базе чипа R200, а 7ххх - на базе R100 или RV200. То есть Radeon-2 официально будет носить имя "Radeon-8500".

Еще одна видеокарта, объявленная ATI, называется Radeon-7500. В ее основе - чип RV200. По сути, это ничто иное, как все тот же первый Radeon, но с новым контроллером памяти и технологией HydraVision. Он производится тоже по технологии 0.15 мкм, которая позволила поднять его частоту до 270 МГц (память DDR работает на 230 МГц). То есть, по аналогии с nVIDIA, это своеобразный Radeon Ultra или Radeon2 MX.

Интересен также тот факт, что ATI решила позаимствовать у nVIDIA идею унифицированной архитектуры драйверов. Отныне и Radeon, и Radeon-2 будут использовать один и тот же драйвер, который будет автоматически опознавать чип и включать те или иные режимы.

А цена, производительность?

Сейчас еще рано говорить о подобных вещах. Ведущие "железные" сайты провели испытания образцов видеокарт Radeon, но однозначного результата так и не получили. Где-то лидирует Radeon-2, где-то вперед вырывается GeForce3. Драйверы пока слишком сыры и не доработаны, чтобы делать какие-либо выводы.

Цены ATI планирует установить следующие: Radeon-8500 - $400, Radeon-7500 - $200. Высоковато, но для нового продукта это закономерно. Не стоит также забывать, что ATI добровольно отказалась от монополии на производство видеокарт на своих чипах. Практически все участники этого рынка объявили о планах по выпуску своих продуктов на базе Radeon и Radeon-2. Gigabyte, Micro-Star, FIC - кого только нет в списке клиентов ATI. Они, конечно, не будут устанавливать высокие цены, и у Radeon появится реальный шанс повоевать с GeForce за место под солнцем.

Макс КУРМАЗ,
[email protected],
сайт "КВ/Hardware" (www.kv.by/hardware)

По мотивам материалов сайтов "AnandTech" и "Tom's Hardware"