Dlouho očekávaný čipset NV20, později pokřtěný GeForce3 (dále jen GF3), byl vlastně představen světu již minulý týden na „jablečné“ akci MacWorld Expo v Tokiu (více o tom a o názorech Johna Carmacka na tento hit zde). PC verzi však NVIDIA oficiálně ukázala odborné veřejnosti teprve předevčírem, a včera se samozřejmě roztrhl pytel s články, kde šťastní majitelé předvýrobních vzorků publikují své první dojmy. Například takový Tom Pabst, zakladatel serveru Tom’s Hardware Guide, byl zcela uchvácen množstvím technologických novinek GF3, a napsal o něm (dle svých vlastních slov) nejdelší článek za svojí kariéru.
GF3 je prvním grafickým čipsetem NVIDIE, který byl vyroben 0,15mikronovým procesem (čipsety GF2 měly 0,18mikronové jádro). Obsahuje 57 miliónů tranzistorů, tj. více než např. Pentium 4 a více než dvojnásobek oproti GF2 Ultra. 128bitové paměťové rozhraní, 4 pixelová potrubí (pipelines), frekvence paměti 230 MHz (460 MHz DDR) a 2 současně aplikovatelné textury na pixel odpovídají GF2 Ultra, a frekvence jádra 200 MHz je dokonce o 50 MHz nižší. Velikost obrazové paměti je 64 MB, podporována je paměť DDR i SDR.
Z některých výše uvedených údajů, zejména frekvencí paměti a jádra, by se mohlo zdát, že výkon nebude oproti GF2 Ultra o mnoho vyšší. Pokrok u GF3 však spočívá v jiných atributech, než jsou pracovní frekvence komponent – skoro každá součást čipsetu byla oproti předchůdcům významně vylepšena a v souhrnu se jedná o zřejmě nejpokročilejší sériově vyráběný kousek hardwaru, jaký je dnes k dispozici.
Stínovač vrcholůJednou z nejzajímavějších novinek GF3 je tzv. stínovač vrcholů (Vertex Shader), součást efektovacího enginu nFiniteFX, která pro sebe spolykala většinu z těch 32 miliónů tranzistorů, které má GF3 navíc oproti GF2. Tato jednotka toho však umí s vrcholy polygonů podstatně víc než je jen stínovat – jedná se spíše o specializovaný procesor, který dokáže zpracovávat programy manipulující s jednotlivými vrcholy nebo dokonce s celou scénou.
Malá vysvětlivka: vrcholem zde rozumíme vrchol (či chcete-li roh) polygonu, v praxi obvykle trojúhelníku. Jako jsou 3D objekty ve scéně definovány polygony, které je pokrývají, jsou tyto polygony definovány svými vrcholy, které jsou zde tudíž nejmenší jednotkou. Vrchol s sebou v 3D zobrazování nese kromě svých prostorových souřadnic ještě řadu dalších informací jako je váha, barva, velikost bodu, souřadnice na něj aplikovaných textur, normálový vektor atd., z nichž se pak odvozuje způsob vykreslování vnitřků jednotlivých polygonů.
Klasický transformační a osvětlovací (T&L) engine, jak ho známe z dřívějších modelů GeForce, umožňoval programátorovi zasahovat do 3D potrubí pouze do fáze, než čip začal provádět transformaci – tu už ovlivňovat „zevnitř“ nemohl. GF3 však nyní dovoluje veškeré operace s vrcholy (ty jsou podstatou funkcí T&L) programovat na úrovni svého hardwaru, a to právě prostřednictvím ne právě výstižně nazvaného stínovače vrcholů (SV). Jedná se tedy o jakési programovatelné T&L s vlastní množinou specializovaných instrukcí. Možnosti tohoto velmi výkonného koprocesoru pro práci s reálnými čísly jsou pozoruhodné, leč zdaleka ne nekonečné – délka programu vykonávaného SV je omezena na 128 instrukcí. Na GF3 lze například přenést výpočty deformací objektů, odrazů, změn barev, rozmazávání, morfingu a jiných efektů – to vše bez zatěžování centrálního procesoru počítače (CPU).
Mezi zajímavé věci, k jejichž realizaci se SV přímo nabízí, je realističtější animace obličejů, končetin nebo šatů. Dalším možnou aplikací jsou procedurální deformace, při které objekty mění svůj běžný tvar – např. vlnění vodní plochy nebo vyboulení kovového povrchu zásahy kulek.
Jednoduché animace lze také provádět pomocí interpolací, které mohou být plně naprogramovány v SV – následující obrázek ukazuje, jak může SV z obrázků Dolphin #1 a Dolphin #2 automaticky dopočítat středovou pozici.
Další součástí enginu nFiniteFX je programovatelný stínovač pixelů (Pixel Shader), který je inovací NSR (NVIDIA Shading Rasterizer) z GF2. Tento koprocesor přichází ke slovu v konečné fázi generování obrazu, který uvidíte na svém monitoru. Pro každý jednotlivý pixel zjistí jeho správnou barvu, a to z informací o původní barvě, osvětlení a aplikovaných texturách, přičemž do tohoto procesu může ještě zasáhnout uživatelský program. GF3 má celkem čtyři stínovače pixelů (SP). Mezi NVIDIÍ vypíchnutá použití SP patří například mapování stínů (Shadow Mapping) nebo skutečné mapování nerovností s odrazy (Blinn Bump Mapping). Nová metoda antialiasingu
GF3 nabízí antialiasing (AA) neboli vyhlazování zubatých hran, který se efektivně uplatňuje i ve vysokých rozlišeních – tedy High-Resolution Anti-Aliasing (HRAA). Algoritmy AA má GF3 zabudovány přímo ve svém hardwaru, nejsou tedy jako u GF2 prováděny softwarově pomocí ovladačů. Kromě tradičních algoritmů AA 2x a 4x disponuje GF3 bezesporu nejzajímavější metodou s podivným názvem Quincunx (volný překlad je „uspořádání do pětic“), která pomocí jistého triku dosahuje takřka kvality AA 4x, ale s podstatně nižší výpočetní náročností. Paměť s rychlostí světla
Lightspeed Memory Architecture, nová paměťová architektura GF3, podstatně redukuje latenci a zrnitost paměti a je narozdíl od výše uvedených vymožeností schopná akcelerovat jakoukoli 3D aplikaci bez nutnosti jejích úprav. LMA je velmi efektivní a univerzálně použitelná, takže se s ní pravděpodobně za čas setkáme i jinde než jen v grafických kartách. Součástí LMA je technologie HyperZ, která se poprvé objevila v čipsetech ATI Radeon, a jejím účelem je zefektivnit přístupy do z-bufferu. Toho dociluje jednak bezztrátovou kompresí z-bufferu (poměr až 4:1) a jednak vyloučením neviditelných pixelů v určitých fázích tvorby obrazu. Závěrem
To, co je na GF3 nejzajímavější, nejsou ani tak výkony v současných hrách, jako spíše možnosti, které jeho nové technologie skýtají do budoucna. Programátorům se otevřela nová a nebývale široká pole možností, kterých nepochybně časem využijí. Nás pak čeká hustá masáž mozku reklamami na neuvěřitelné grafické zpracování nových herních hitů, které si samozřejmě vychutnáme jen s GF3. Tak či onak to vypadá, že nový čipset od rozjeté NVIDIE načal novou kapitolu vizuální kvality počítačových her.
Zdroje: Tom's Hardware Guide, AnandTech, NVIDIA
