Компания Matrox известна всем компьютерщикам как разработчик и производитель видеокарт с отличным качеством изображения, применяемых в профессиональной сфере. До сих пор ее видеокартам нет равных в задачах, для которых на первом месте стоит четкость в высоких разрешениях. Когда началась эра 3D, компания Matrox, будучи одним из лидеров рынка графических карт, сделала попытку утвердиться и в новой для себя области. Наиболее успешным 3D-ускорителем Matrox была видеокарта G400, которая, тем не менее, уступала конкурентам. Matrox посчитала для себя невыгодным и бесперспективным дальнейшее участие в набиравшей обороты гонке 3D, и потому объявила о сходе с дистанции и переориентации на видеокарты для 2D-графики. G450 и G550, по сути, представляли собой дальнейшую эволюцию все той же G400, поэтому фанаты трехмерных игр на два года забыли о существовании Matrox.

А зря. В 2002 году в Сети стали появляться слухи о новом 3D-ускорителе Matrox с фантастическими характеристиками. Говорили, что G1000 будет иметь 512-разрядную архитектуру… 256-битную шину памяти… четыре конвейера рендеринга… частоты выше 300 МГц… Все это казалось небылицами до тех пор, пока Matrox не выдала официальный анонс нового графического чипа - Parhelia-512. (Кстати, слово "Parhelia" означает оптический эффект двойного солнца, возникающий в атмосфере при определенных условиях).

Архитектура Parhelia-512 не имеет ничего общего с G400. Этот чип стал результатом двухлетней секретной разработки, проводившейся в лабораториях Matrox. По своим параметрам он заметно превосходит все существующие сегодня 3D-акселераторы, в том числе GeForce4 и Radeon-2.

Параметры Parhelia-512

Коротко пройдемся по основным параметрам Parhelia-512:

• 80 млн. транзисторов;
• 0.15 мкм техпроцесс, производится на заводах UMC;
• частота - около 250 МГц;
• 4 конвейера рендеринга;
• 4 128-битных вершинных процессора;
• 4 текстурных модуля на каждом конвейере, до 4-х текстур на пиксел;
• 4 пиксельных процессора, у каждого - пять стадий, процессоры могут объединяться парами;
• 256-битная шина памяти DDR SDRAM, поддержка до 256 Мб памяти с частотой около 300 МГц (600 DDR);
• два встроенных RAMDAC 400 МГц, два TMDS-трансмиттера, ТВ-кодек;
• интерфейс AGP 8x.

Давайте подробнее рассмотрим архитектуру нового чипа, сравнивая его с самым быстрым на сегодня 3D-ускорителем - NVIDIA GeForce4 Titanium.

Архитектура

Индекс "512" в названии нового чипа свидетельствует о его 512-битной архитектуре. А именно - о 512-разрядном конвейере рендеринга и такой же разрядности внутренней шине.

Прежде всего необходимо заметить, что новый чип Matrox умеет работать с новым 32-битным форматом представления цвета, в котором под одну компоненту R, G и B отводится не 8, а 10 бит. Повышенная разрядность цветовых компонент приводит к увеличению количества цветовых оттенков в 4 раза, а это означает более точное воспроизведение спецэффектов.

Начнем с начала, то есть с первого этапа построения трехмерной сцены - обработке вершин. Первоначально обработкой вершин занимался блок T&L. Он умел выполнять несколько фиксированных функций и потому был заменен вершинным процессором, выполняющим так называемые вертексные шейдеры - программы для манипуляции координатами вершин. У GeForce3 был один такой блок, у GeForce4 их два, а у Parhelia-512 - четыре. Каждый блок оперирует 128-разрядными числами в формате плавающей запятой. Они практически полностью программируемые и потому соответствуют не только стандарту 1.1, но и 2.0 (DirectX9). Но сам чип с DirectX9 не совместим - об этом ниже.

Построенный из вершин кадр должен подвергаться отсечению в рамках видимого окна, после чего он поступает на конвейер текстурирования. Но перед этим современные 3D-ускорители проводят дополнительные операции - отбрасывают невидимые поверхности, исключая их из обработки. Новый чип Matrox этого делать не умеет, как не умеет сжимать и сегментировать Z-буфер. При наложении большого количества текстур и применении сложных спецэффектов производительность Parhelia-512 будет сильно снижаться.

Зато у Parhelia-512 имеется четыре конвейера текстурирования. Первыми на нем стоят блоки наложения и фильтрации текстур. Их по четыре на конвейере, а не по два, как у GeForce4 и Radeon-2. Parhelia-512 может накладывать за раз по четыре текстуры на пиксел, а если этого не требуется - делать трилинейную или анизотропную фильтрацию без проведения повторной обработки того же пиксела. Поэтому в любых, даже старых играх, новый 3D-ускоритель Matrox может повысить качество изображения без потери скорости - не то, что Radeon-2 и особенно GeForce4.

Далее идут пиксельные шейдеры - программы по созданию спецэффектов. У Parhelia-512 каждый из четырех пиксельных процессоров имеет по пять стадий конвейера (у GF4 их только две), и к тому же они могут объединяться парами, доводя число стадий до 10. При выполнении сложных пиксельных программ Parhelia-512 будет работать быстрее любого другого чипа. Но вот незадача: возможностей пиксельных процессоров недостаточно для поддержки шейдеров версии 2.0, а значит, о полной аппаратной поддержке DirectX9 придется забыть.

И последний этап - запись сцены в буфер кадра. У Parhelia-512 очень широкая внутренняя шина данных - 512 бит, и не менее впечатляющая шина памяти - 256 бит (вдвое шире, чем у GF4 и Radeon-2).

Необходимо отметить несколько уникальных технологий, реализованных в Parhelia-512. Во-первых, это карты смещения - текстуры, в которых один элемент - это не яркость, а смещение пиксела. Применение карт смещения позволит создавать сложные рельефные объекты с минимальными затратами труда программиста и моделлера. Но их пока никто не поддерживает. Вторая технология относится к полноэкранному сглаживанию. Fragment Anti-Aliasing - сглаживание только фрагментов полигонов, не затрагивая внутренних пикселов. Это дает огромный прирост быстродействия, но чревато артефактами в некоторых играх. Третья технология связана с поддержкой трех мониторов. Surround Gaming - игра на трех мониторах, два из которых обеспечивают боковое зрение. Уже поддерживается Quake3 и всеми играми на этом движке.

Возможности в 2D

Matrox была бы не Matrox, если бы не оснастила свой новый чип самыми передовыми возможностями в 2D. О 32-битном формате цвета в 3D я уже упоминал. Так вот, и в 2D Parhelia-512 обрабатывает цвета с 10-битным представлением каждой компоненты. У нее 30-битные конвейеры и 30-битные RAMDAC с возможностью коррекции гаммы.

Интересно также то, что Matrox выступила с инициативой использования трех мониторов на рабочем столе - TripleHead. Два монитора используют встроенные RAMDAC или TMDS-трасмиттеры, а третий - внешний чип. Качество изображения должно быть выше всяких похвал, так как используются 400 МГц RAMDAC и выходные фильтры 5-го, а не 3-го, как обычно, порядка.

Видеокарта

Первый образец видеокарты на базе чипа Parhelia-512 был уже представлен широкой общественности. У него есть несколько особенностей: во-первых, огромный радиатор с вентилятором, похожий на те, что устанавливаются на процессоры, во-вторых, чипы памяти, расположенные вплотную к графическому чипу, и, в-третьих, достаточно компактный дизайн, по сравнению с GeForce4 Ti. Объявлена и цена на видеокарты собственного производства - около $450. Другим компаниям Matrox производство карт не доверит. Будут ли покупать за такую цену? Возможно, но, скорее всего, Matrox придется подумать о снижении себестоимости. Можно выпустить, например, Parhelia-256 с урезанными конвейерами и/или шиной.

В работе видеокарта Matrox будет показана на крупнейшей конференции разработчиков игр - E3, которая пройдет в конце июня.

Перспективы?

Удастся ли Matrox отвоевать часть рынка игровых 3D-ускорителей у NVIDIA? Да, вполне возможно. Благодаря четырем вершинным процессорам, пятиступенчатым пиксельным процессорам и 256-битной шине производительность Parhelia-512 будет, как минимум, в полтора раза выше, чем у GF4 Ti4600, в играх ближайшего будущего. Испортить радость может отсутствие технологий удаления невидимых поверхностей и оптимизации Z-буфера. Да и в старых играх, где не нужны четыре текстуры на пиксел и не применяются шейдеры, у Parhelia нет преимуществ. В общем, пока не вышли новые чипы от NVIDIA (NV30) и ATI (R300), Parhelia-512 будет самым передовым чипом.

Добьется ли Matrox успеха на рынке профессиональной 3D-графики? Вряд ли. Тут необходимы не только гигатекселы, но и хорошие драйверы. А такие есть только у ELSA и 3DLabs.

В общем, двойное солнце Parhelia-512 может блеснуть, но будет ли оно сиять и греть геймеров, покажет время.

Макс КУРМАЗ,
max@hw.by,
"Белорусский 'железный' сайт" (www.hw.by)