Первое поколение 3d ускорителей. Фирма 3dfx

В 1997 году фирма 3dfx выпустила первый в истории РС ускоритель трехмерной графики, умеющий аппаратно исполнять все базовые 3D функции. Выход этого чипа совершил революцию на рынке графики для РС, можно смело сказать, что в один день закончилась одна эра видеочипов и началась другая. Возможности нового чипа поражали воображение: качество и скорость игр, использующих возможности этого чипа были несравнимы со всем тем, что пользователи видели раньше. Этот чип (точнее набор чипов, или графический чипсет) назывался 3dfx Voodoo Graphics. Давайте подробнее рассмотрим возможности и особенности этого графического чипсета.

Чип Voodoo Graphics

Сказать, что Voodoo Graphics был удачным набором чипов от 3dfx - значит не сказать ничего. Voodoo Graphics ворвался на рынок игровых 3D акселераторов, сразу завоевав любовь всех геймеров (игроков :)). Именно этот набор чипов показал, что 3D на игровом компьютере возможно, и что стоит оно не так уж и дорого.

Voodoo Graphics представляет собой 3D акселератор, состоящий, как минимум, двух чипов - FBI (Frame Buffer Interface) и TMU (Texture Mapping Unit). Первый чип отвечает за работу с PCI шиной, рендеринг и за основные 3D функции, а TMU делает всё то, что связано с текстурами. Теоретически Voodoo Graphics может иметь несколько TMU, но реально используется только один. Каждый из чипов поддерживает до 4 мегабайт памяти типа EDO DRAM. Voodoo Graphics может обработать в секунду до 1 000 000 полигонов и вывести на экран до 45 миллионов пикселей в секунду. Так как Voodoo Graphics - это 3D акселератор, то 2D часть у него полностью отсутствует (!). То есть, для его работы требуется отдельная обычная 2D видеокарта.

У читывая тот факт, что акселератор Voodoo Graphics не был видеоплатой в прямом смысле слова, он требовал, как мы уже говорили, для своей работы еще и обычную видеоплату. Каким образом Voodoo Graphics подключался к 2D видеоплате компьютера? Он подключался, использую метод Pass-Through (насквозь) - это такой способ подключения 3D акселератора, при котором 2D видеокарта подключается не напрямую к монитору, а к акселератору, а акселератор - к монитору. В нормальном режиме работы акселератор пропускает через себя сигнал 2D видеокарты на монитор. Однако, при инициализации 3D режима акселератор посылает на монитор свой сигнал, прерывая, таким образом, любой сигнал 2D видеокарты. Так продолжается до тех пор, пока приложение работает в 3D режиме. Как только работа в 3D заканчивается, акселератор снова пропускает через себя сигнал 2D видеокарты.

Какие недостатки связаны с таким подключением? Первый и основной недостаток - дефекты картинки в 2D. При высоких разрешениях на экране можно видеть различные дефекты в виде точек. Кроме того, картинка становится нечёткой. Частично помочь может замена шнуров, идущих от видеокарты к акселератору и от акселератора к монитору на более качественные. Однако полностью это проблему не решит. Другой, но менее удобный способ - при длительном неиспользовании акселератора можно подключить видеокарту непосредственно к монитору. Но согласитесь, что не удобно каждый раз при желании поиграть в 3D, переключать шнуры видеокарт.

Кроме того, платы на чипах Voodoo Graphics поддерживали так называемы режим SLI -Scan Line Interleaving, такой режим работы, при котором два абсолютно одинаковых акселератора Voodoo работают параллельно. При таком включении один из них выводит чётные линии картинки, а другой - нечётные. За счет такого подключения увеличивается Fillrate и становятся доступными более высокие разрешения. Как результат - увеличение скорости примерно в 1.5 раза.

Качество выводимой 3D картинки нельзя было подвергнуть критике. Конечно, сейчас таким качеством можно только пугать детей, но в 1997 году это было что-то. 16-битный цвет выглядел отлично для своего времени, 32-битный цвет отсутствует полностью и это - недостаток Voodoo Graphics. Но, даже если бы он и был, то использование памяти EDO DRAM затормозило бы любую игру, так как при 32-битном цвете гораздо сильнее нагружается шина видеопамяти.

В Voodoo Graphics было реализовано сглаживание - AntiAliasing. При его использовании убирался эффект "лесенки". Это то, чего не было нигде (дорогие ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ 3D акселераторы не в счет, их цены составляли тысячи $, их применяли для трехмерного моделирования, а вовсе не для игрушек). Разумеется, картинка при использовании AntiAliasing заметно улучшалась. Фильтрация билинейная, со всеми отсюда вытекающими последствиями. Кроме всего этого, Voodoo Graphics имел 135 MHz RAMDAC (цифроаналоговый преобразователь), которого хватало разве что на низкие разрешения. Поддерживался только режим 640х480х16, при установке 800х600 z-буфер не помещался в видеопамяти, и скорость работы падала в несколько раз. Но тем не менее, все минусы трудно назвать серьезными: это был первый чип с подобными возможностями, и возможности эти были поистине фантастичны на то время.

Чем мог порадовать Voodoo Graphics простого пользователя, так это скоростью. Voodoo почти не зависел от используемого процессора (конечно, если не ставить его на 486 и 386 процессоры). Наибольшей производительности можно было достигнуть в играх, использующих "родной" стандарт - Glide. Что же касается работы в других API - Direct3D, OpenGL, то и здесь скорость была вне досягаемости.

Voodoo Graphics совместим со всеми Direct3D играми, большинством OpenGL и всеми Glide играми. Обычно у пользователя Voodoo Graphics не возникало никаких проблем с совместимостью: дело в том, что подавляющее большинство игр в то время писали специально для Voodoo Graphics на фирменном API Glide, разработки 3dfx, и к этому был целый ряд причин. Дело в том, что Glide проще для программистов, авторов игр. А так игры эти в основном запускали на платах производства 3dfx, то вполне естественно, что разработчики писали игры с применением того API, который ИМ был удобнее. Разумеется, это должно было изменится тогда, когда МНОГИЕ другие фирмы начнут выпускать свои 3D чипы, однако до этого в те времена было еще далеко.

Чип Voodoo Rush

Кроме Voodoo Graphics, 3dfx выпустила еще один графический чип (точнее, чипсет). Он назывался Voodoo Rush. Что это собой представляет? Чипы Voodoo Graphics являлись чисто графическими акселераторами, то есть не могли работать автономно без 2D видеокарты. Именно это и являлось их существенным недостатком. Пользователи не могли смириться с тем, что для получения 3D им нужно было использовать отдельную, весьма дорогую, плату, занимающую отдельный PCI слот. Здесь и нашёл своё применение набор чипов Voodoo Rush.

На плате с Voodoo Rush были одновременно установлены и 2D и 3D графическое ядро. Такие видеокарты имели от двух до четырёх мегабайт памяти под видеобуфер и два мегабайта памяти под текстуры. Voodoo Rush способен обрабатывать до 1 миллиона треугольников в секунду и выводить на экран до 45 миллионов пикселей в секунду. На 1997 год это было чуть ли не стандартом. Однако, Voodoo Rush мог работать только с одним единственным 2D чипом: АТ25 фирмы Alliance Promotion. Этот 2D чип даже для своего времени нельзя было назвать особо качественным и быстрым в 2D графике, и покупатели Voodoo Rush были недовольны качеством и скоростью 2D части. Получается, что 3dfx позиционировала Voodoo Rush для тех пользователей, которые считают, что покупать отдельно 3D и отдельно 2D плату - это слишком. Такие пользователи получали за те же деньги, что стоил Voodoo Graphics, 3D ускоритель вместе с 2D ускорителем на одной плате, однако качество 2D картинки было весьма низкого уровня. Что же касается скорости в 3D, то она была проценов на 20 ниже, чем у Voodoo Graphics. Итого Voodoo Rush можно смело считать неудачей 3dfx. Низкая скорость, неудовлетворительное качество - всё это заставляло пользователей отказываться от покупки видеокарт на базе Voodoo Rush. Возможно, благодаря всем недостаткам, большинство известных фирм-производителей видеокарт отказывались выпускать продукцию на базе Voodoo Rush. Voodoo Rush позиционировался, естественно, не как конкурент Voodoo Graphics, а как некоторое "второй вариант" - этот вариант оказался неудачным - ну что ж, это ничего не убавляло от Voodoo Graphics.