Новый король 3D. Революция от nVidia — GeForce 6800 Ultra

До последнего времени главными конкурентами в рыночном секторе High-End были видеокарты GeForce FX 5950 Ultra ( NV38 ) от nVidia и Radeon 9800XT ( R360 ) от ATi. nVidia смогла максимально использовать весь потенциал карты за счет отшлифованных драйверов. Но несмотря на это, карточки от ATi все же лидировали в производительности и качестве картинки. Новый графический процессор серии NV4x от nVidia кардинально изменит ситуацию. Первая карта, которая базируется на нем, — GeForce 6800 Ultra. О ней и пойдет речь в нашей статье. Чип на 222 миллиона Число транзисторов нового графического процессора достигло рекордного числа — 222 миллионов. Это абсолютный рекорд для чипа потребительского рынка. Для сравнения — процессор Pentium 4 Extreme Edition имеет “всего” 178 млн. транзисторов. В GeForce 6800 Ultra используется память GDDR3 общим объемом 256 Мбайт. А этим летом появится версия карты с 512 Мбайт памяти. Изначально NV40 разрабатывался как AGP-чип. С появлением материнок с шиной PCI Express x16 появится соответствующая версия видеокарты с использованием моста HSI , которая будет использовать все преимущества новой шины (в частности — большую пропускную способность). Чип 6800 Ultra работает на частоте 400 МГц, а частота памяти GDDR3 равна 550 МГц ( 1,1 ГГц DDR ). Новая память обладает пропускной способностью 35,2 Гбайт/сек! Любопытно, что установленная память от Samsung поддерживает частоту 600 МГц, так что у пользователей есть все шансы добиться большей производительности путем разгона памяти.

Так выглядит новый король 3D.
На 6800 Ultra устанавливается массивная система охлаждения, которая настолько велика, что на системной плате занимает два соседних PCI-слота. Однако, производители видеокарт наверняка скоро найдут выход из этой ситуации и выпустят свои карты с более компактными кулерами. Кстати о кулерах: во время включения компьютера вентилятор карты набирает максимальные обороты и довольно сильно шумит. Но как только в системе загружается драйвер видеокарты, скорость вращения вентилятора замедляется и уровень шума снижается до показателей 5950 Ultra. Столь мощный графический процессор предъявляет серьезные требования и к блоку питания. Карта использует два дополнительных разъема питания. Êаждый четырехконтактный кабель, идущий напрямую от блока питания, должен идти без подключения других устройств (за исключением вентиляторов). Однако тут есть одна проблема. Дело в том, что многие блоки питания используют всего три независимых кабеля. В результате, для остальных устройств (жесткий дискили DVD-привод) остается всего один кабель. Есть у видеокарты и серьезные требования к мощности блока питания, которая должна быть не меньше 480 Вт. Сама 6800 Ultra потребляет около 110 Вт, из которых примерно две трети уходят на графический процессор. В целом же энергопотребление 6800 Ultra примерно на 25 % выше, чем у GeForce FX 5950 Ultra. Зачем нужен DirectX? DirectX является своеобразным посредником между графической картой и игрой. Дело в том, что игра и карта “говорят” на разных языках. Если бы не было DirectX, то игра должна была поставляться со своим драйвером под каждую видеокарту (ветераны-геймеры помнят игры под DOS, где почти так и было). Но благодаря появлению единого “языка” игры пишут под DirectX, а разработчики видеокарт поставляют драйверы под íåãî. Проблема совместимости решена. В любом случае архитектура различных видеокарт сильно отличается друг от друга, и проблема совместимости была решена лишь частично. Для обеспечения полной совместимости в компьютерных играх используют несколько вариантов (ветвей) кода для разных карт. Отрадно и то, что более новые версии DirectX обратно совместимы со старыми. То есть, если вы установите свежий DirectX 9.0c на ваш компьютер, то за поддержку старых игр не придется беспокоиться. Правда, новые возможности “языка” они использовать не смогут. Хотя и здесь у разработчиков драйверов припасены трюки: драйвер может распознать “неумелую” игру и автоматически перевести ее старый “язык” в новый либо, наоборот, “урезать” некоторые возможности игры, с которыми карта не в состоянии справиться.
Технологический прорыв nVidia Теперь поговорим о самом интересном — о нововведениях в самом NV40. Отметим, что все карты семейства NV4x будут иметь одинаковый набор функциональных возможностей, отличаться частотами GPU и памяти, а также количеством пиксельных конвейеров и вершинных блоков. В новом чипе используется совершенно новая архитектура пиксельного и вершинного движков (о том, что это такое — читайте врезку “ Пара слов о программах-шейдерах ”). Вершинный движок NV40 был значительно улучшен по сравнению с NV35 / 38. Блоки вершинных программ теперь соответствуют версии 3.0. В играх с поддержкой соответствующей технологии мы сможем увидеть намного более реалистичное изображение.

222 миллиона транзисторов на маленьком чипе.
NV40 использует 16 пиксельных конвейеров. Это дает большой прирост в производительности. Например, в технологическом тесте Doom III при включении продвинутых теней, новый графический чип может обрабатывать 32 пикселя за такт, в то время, как NV35/38 — всего 8 (данные nVidia). В отличие от последнего, блоки пиксельных программ NV40 разработаны для быстрой работы с числами большей точности ( 32 -битными). Самое интересное то, что это не будет сказываться на производительности. Â NV35/38 использовали менее точные блоки пиксельных программ — и это сказывалось на качестве. Новый чип nVidia полностью удовлетворяет требованиям спецификации DirectX 9.0c , в котором введена поддержка 32-битной точности работы пиксельных программ и поддержка пиксельных программ версии 3.0. Среди дополнительных нововведений отметим новую версию ускорения просчета теней Ultra Shadow II , впервые появившуюся в NV35/38. Обновленная технология обеспечивает четырехкратное увеличение скорости просчета теней по сравнению с предшественницей. Можно уверенно сказать, что чип готов к будущим играм, типа Doom III, которые будут активно использовать трафаретные тени. Графический процессор обладает новым режимом полноэкранного сглаживания — IntelliSample 3.0 (о нем читайте во врезке “ Анизотропная фильтрация и полноэкранное сглаживание ”). Качество сглаживания стало еще более качественным благодаря использованию алгоритма поворота сетки. Теперь линии, близкие к вертикалям или горизонталям, сглаживаются более аккуратно. Графические чипы уже достаточно давно поддерживают аппаратное ускорение вывода видео. Но на данный момент функции декодирования и кодирования сжатых форматов видео продолжали оставаться прерогативой центрального процессора. Видеокарты семейства NV4x выпускаются с новым программируемым видеопроцессором. Его можно считать своего рода чипом в чипе. Он оснащен аппаратным блоком декодирования и кодирования видео. Для поддержки аппаратных функций воспроизведения видео не требуется внесение каких-либо изменений в существующие программы. Для использования функции аппаратного кодирования видео нужна поддержка со стороны программы. В большинстве случаев нужно будет просто скачать более новую версию программы. Сравнение GeForce 6800 Ultra с другими топовыми продуктами
Карта ATi Radeon 9800XT nVidia GeForceFX 5950 Ultra nVidia GeForce 6800 Ultra
Кодовое название R360 NV38 NV40
Технология чипа 256 бит 256 бит 256 бит
Техпроцесс 0,15 мкм 0,13 мкм 0,13 мкм
Число транзисторов ~107 млн. (?) 130 млн. 222 млн.
Шина памяти 256 бит GDDR 256 бит GDDR 256 бит GDDR3
Пропускная способность 23,4 Гбайт/с 30,4 Гбайт/с 35,2 Гбайт/с
AGP 2x/4x/8x 2x/4x/8x 2x/4x/8x
Память 256 Мбайт 128/256 Мбайт 128/256/512 Мбайт
Частота GPU 412 МГц 475 МГц 400 МГц
Частота памяти 365 МГц (730 DDR) 475 МГц (950 DDR) 550 МГц (1100 DDR)
Число блоков вершинных программ 4 Массив FP 6
Число пиксельных конвейеров 8x1 4x2 / 8x0 16x1 / 32x0
Версия вершинных/пиксельных программ 2.0/2.0 2.0/2.0 3.0/3.0
Версия DirectX 9.0 9.0 9.0c
Число выходов на дисплей 2 2 2
Дополнительно ТВ-кодер на чипе; FullStream; адаптивная фильтрация; F-Buffer ТВ-кодер на чипе; расширенная программируемость; адаптивная фильтрация; UltraShadow Видеопроцессор и ТВ-кодер на чипе; расширенная программируемость; адаптивная фильтрация; настоящая трилинейная фильтрация; UltraShadow II
Цена на момент выхода $499 (старая цена) $499 (старая цена) $499
Розничная цена $466 $440
Пара слов о программах-шейдерах За иностранным словом shader (шейдер) в нынешнем его понимании скрывается программа, которую разработчик игры может выполнять на графическом процессоре (большинство GPU поддерживают пиксельные и вершинные программы). До появления подобных программ в DirectX 8, ускорители выполняли только фиксированный набор функций. Добавление программируемости позволило реализовать эффекты воды, меха, отражений на поверхностях, лицевой анимации на качественно новом уровне. Фактически, с появлением шейдеров спецэффекты в игре стали ограничиваться только фантазией разработчика и производительностью ускорителя. Различают два типа шейдеров: вершинные и пиксельные. Вершинные программы позволяют работать со сценой на уровне геометрии, а пиксельные — на уровне пикселей. В новом DirectX 9.0c (который выйдет в ближайшее время) эти функции были усовершенствованы. Спецификация новых вершинных и пиксельных программ получила номер 3.0. Приятно, что разработчики игр быстро отозвались на эти нововведения. Список игр с поддержкой новых функций DirectX 9.0c уже выглядит обнадеживающе: Driver 3 Far Cry Painkiller S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl Splinter Cell X The Lord of the Rings: The Battle for Middle-Earth Vampire: The Masquerade — Bloodlines
Результаты тестированияДля тестирования видеокарт мы использовали ряд игр и тестовый пакет AquaMark 3. Во всех играх уровень детализации был поставлен на максимум. В AquaMark мы использовали различные разрешения и параметры обработки изображения, включая “тяжелый режим” с 4x сглаживанием и 8x анизотропной фильтрацией. Для измерения производительности в демке Breed мы использовали программу FRAPS. Движок Breed использует эффекты пиксельных программ и трафаретные тени. В игре Far Cry мы использовали две различные демки. Демо Cooler01 , чье действие проходит внутри помещения, а также — демо Rebellion02 , которая демонстрирует ночную перестрелку на улице. Все настройки качества были выставлены на максимум. Тестовая конфигурация
Процессор Intel Pentium 4 3,2 ГГц
FSB 200 МГц (800 МГц QDR)
Материнская плата Gigabyte GA-8IG 1000 PRO
Память 2x512 Ìáàéò Kingston PC3500
Жесткий диск Seagate Barracuda 7200.7 120 Ãáàéò S-ATA (кэш 8 Мбайт)
DVD Hitachi GD-7000
Сеть Netgear FA-312
Блок питания Antec True Control 550W
Графические драйверы ATi Catalyst v4.3 nVidia v60.72
ОС Windows XP Pro SP1a
DirectX DirectX 9.0b
Графические карты, использованные нами в тестировании Radeon 9800XT (Sapphire) GeForce FX 5950 Ultra (NV) GeForce 6800 Ultra (NV)
Не забыли мы и о популярном Unreal Tournament 2004. Для проведения тестов мы записали собственную äåìêó на карте Assault-Torlan (без ботов). Ну и, наконец, последняя игра, задействованная в нынешнем тесте — X2: The Threat активно использует вычисления трафаретных теней, что позволяет применять ее в качестве удобного теста возможностей Ultra Shadow на картах nVidia. Мы не будем комментировать результаты тестов. Они говорят сами за себя. Новый графический чип NV40 обладает потрясающей производительностью. И ведь самое интересное заключается в том, что карта блестяще показала себя в тестах не только при стандартных настройках качества изображения, но и в “тяжелых режимах” при использовании 4х сглаживания и 8х анизотропной фильтрации. Результаты тестировани:

AquaMark — Normal Quality

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 48,9 51,7 64,4
1280x1024 41,5 43,7 58,7
1600x1200 33,4 36,0 52,5

AquaMark — 4xFSAA, 8x Aniso

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 39,7 32,5 53,0
1280x1024 30,1 23,8 42,7
1600x1200 23,4 18,5 34,0

Breed Demo — Normal Quality

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 115,7 101,1 144,4
1280x1024 101,6 89,1 140,0
1600x1200 83,7 73,1 129,1

Breed Demo — 4xFSAA, 8x Aniso

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 77,5 73,1 117,6
1280x1024 62,2 56,1 102,2
1600x1200 48,2 41,3 84,4

FarCry Outdoor 1024x768

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
Normal Quality 55,0 48,6 66,8
FSAA High, Aniso 4 30,3 30,7 50,5
FarCry Indoor 1024x768
Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
Normal Quality 45,1 28,5 74,7
FSAA High, Aniso 4 25,9 20,9 53,1

UT2k4 — Normal Quality

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 106,9 104,1 103,7
1280x1024 94,4 95,7 103,6
1600x1200 69,1 72,8 102,9

UT2k4 — 4xFSAA, 8x Aniso

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 75,1 80,5 102,7
1280x1024 52,5 54,7 84,9
1600x1200 38,2 39,1 64,1

X2 — Normal Quality

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 67,9 74,3 84,6
1280x1024 54,7 61,1 75,3
1600x1200 44,2 50,5 67,1

X2 — 4xFSAA, 8x Aniso

Radeon 9800XT GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
1024x768 48,9 53,9 73,2
1280x1024 36,1 40,1 61,1
1600x1200 28,4 30,6 51,8
**

Новое поколение GeForce — 6-я серия.ЗаключениеПомимо высокой производительности, новая карта демонстрирует отменное качество полноэкранного сглаживания и текстурной фильтрации. Видеокарта полностью поддерживает спецификации DirectX 9.0c и версию программ-шейдеров 3.0, а 32-битная точность вычислений больше не снижает производительность в играх! Однако, если вам не терпится пойти в магазин и потратить деньги на 6800 Ultra, òî стоит напомнить, что видеокарта предъявляет серьезные требования к системному блоку. Во-первых, для нормальной установки карты в корпусе вашего компьютера должен быть блок питания мощностью не меньше 480 Вт. Во-вторых, вам понадобится блок питания, у которого будет как минимум 4 разъема питания, два из которых должны быть выделены только под видеокарту. Результаты тестов, которые показывало новое детище nVidia просто поражают. Компания установила новый стандарт производительности, и, по сравнению с GeForce 6800 Ultra, бывшие лидеры рынка (в лице Radeon 9800XT и GeForce FX 5950 Ultra) выглядят совсем несерьезно. После впечатляющего тестирования NV40 мы будем ожидать не меньших подвигов и от более дешевых версий видеокарт на этом процессоре.Анизотропная фильтрация и полноэкранное сглаживание Анизотропную фильтрацию и полноэкранное сглаживание можно включать в драйверах или в установках игры. Эти функции позволяют улучшить качество картинки. Примечательно, что оба способа позволяют повысить уровень графики даже в старых играх. Для задействования этих функций нужна довольно мощная система: в старых играх, где fps доходит до 200, смело включайте фильтрацию и сглаживание — вы получите великолепную картинку и не заметите особого снижения скорости. Теперь поговорим о том, как работают эти технологии.Полноэкранное сглаживание. Если вы внимательно и вблизи посмотрите на экран вашего монитора, то вы заметите маленькие точки, составляющие изображение — пиксели. Монитор не может показать объекты и детали, размер которых меньше пикселя. Проведите наклонную линию в любом графическом редакторе. Если вы присмотритесь или увеличите изображение, то заметите, что линия состоит из “ступенек”. Чем больше будет разрешение вашего экрана, тем менее заметны будут эти “ступеньки”. Однако, благодаря специальной технологиисглаживания(anti-aliasing) можно сделать “ступеньки” незаметными при низких разрешениях. Для создания эффекта гладкой линии пиксели одного цвета окружаются пикселями того же оттенка. В играх полноэкранное сглаживание позволяет снизить эффект “ступенек”. Различают несколько уровней сглаживания — 2x, 4x, 8x. Чем выше режим сглаживания, тем качественнее происходит коррекция картинки, но и тем ниже будут fps.Анизотропная фильтрация. Поскольку на трехмерной сцене поверхности объектов находятся под углом к зрителю, то одна часть объекта оказывается ближе, а другая — дальше. В результате текстуру необходимо обработать таким образом, чтобы удаленная часть была менее детализирована. Процедура обработки называется фильтрацией. Сначала в ускорителях использовалась самая простая фильтрация — билинейная. Она давала не слишком хорошее качество изображения. Затем производители добавили трилинейную фильтрацию, которая заметно улучшила качество изображения, но требовала б о** льших вычислительных ресурсов. Анизотропная фильтрация позволяет сделать картинку еще более четкой. Различают несколько режимов анизот ропной фильтрации. Чем выше уровень фильтрации, тем качественнее картинка и тем больше для этого используется ресурсов видеокарты. Производители также используют различные техники оптимизации фильтрации, позволяющие ускорить ее выполнение, но снижающее качество эффекта. В современных играх включение анизотропной фильтрации и полноэкранного сглаживания способно дать великолепную картинку. Обе технологии требуют большой вычислительной мощности от видеокарты. На Low-End картах эти функции даже не стоит включать, другое дело — производительные и мощные карточки. В этом случае нужно включать анизотропную фильтрацию и полноэкранное сглаживание, чтобы насладиться всей красотой игры.