Cекретные материалы от ATi. Обзор новых видеокарт серии Radeon X800

В апреле nVidia выпустила свою флагманскую видеокарту GeForce 6800 Ultra на базе графического процессора NV40 (обзор читайте в предыдущем номере “ Игромании ”). Характеристики и производительность нового продукта от nVidia впечатлили всю редакцию. ATi, в свою очередь, хранила молчание, а в это время по интернету ползли слухи. Некоторые выражали полную уверенность в том, что ATi не сможет взять реванш у nVidia, другие утверждали обратное и говорили о

Графический процессор R420 от канадской компании ATi Technologies.
каких-то загадочных проектах… Теперь мы можем снять завесу секретности. В период майских праздников, когда все отдыхали, ATi анонсировала новую линейку графических карт на базе GPU Radeon X800 с кодовым названием R420. Если вы подумали, что “ X ” в названии чипа означает поддержку DirectX 10 , то вы ошибаетесь. Х — обычная римская цифра “10”. Просто после линейки 9xxx надо было придумать новое обозначение. Вот и появился X800. R420: старый новый знакомыйМонстр от nVidia по имени NV40 состоит из 222 млн. транзисторов. R420 оказался куда скромнее — “всего” 160 млн. транзисторов. Графический процессор ATi производится по 0,13 мкм техпроцессу. Пока в новой линейке видеокарт от ATi будут всего две модели — X800 Pro и X800 XT Platinum Edition ( PE ). Они отличаются между собой частотами ядра и памяти, а также количеством пиксельных конвейеров — 12 у X800 Pro и 16 у X800 XT PE. Карты серии X800 используют память GDDR3 , которая отличается пониженным тепловыделением. В отличие от GeForce 6800 Ultra видеокарты на базе X800 потребляют энергии не больше, чем Radeon 9800XT и GeForce 5950 Ultra. Поэтому для питания видеокарты нужен только один дополнительный разъем. Графический процессор не сильно греется, поэтому для X800 используется та же система охлаждения, что и для Radeon 9800XT. Напомним, что она занимает только один соседний слот. Рядом с разъемом питания на плате находится видеовход, который можно вынести на переднюю панель системного блока, разъем видеовхода ( 3,5 - или 5,25 -дюймовый отсек). Как вы уже догадались, функция захвата и вывода видео ( VIVO ) теперь стандартная. За нее отвечает чип ATi Rage Theater. Технологические характеристики видеокарт от ATi и nVidia
Карта ATi Radeon 9800XT ATi X800 Pro ATi X800 XT Platinum Edition nVidia GeForceFX 5950 Ultra nVidia GeForce 6800 Ultra
Кодовое название R360 R420 R420 NV38 NV40
Технология чипа 256 бит 256 бит 256 бит 256 бит 256 бит
Техпроцесс 0,15 мкм 0,13 мкм low-k 0,13 мкм low-k 0,13 мкм 0,13 мкм
Число транзисторов ~107 млн. 160 млн. 160 млн. 130 млн. 222 млн.
Шина памяти 256 бит GDDR 256 бит GDDR3 256 бит GDDR3 256 бит GDDR 256 бит GDDR3
Пропускная способность 23,4 Гбайт/с 28,8 Гбайт/с 35,84 Гбайт/с 30,4 Гбайт/с 35,2 Гбайт/с
AGP 2x/4x/8x 2x/4x/8x 2x/4x/8x 2x/4x/8x 2x/4x/8x
Память 256 Мбайт 128/256 Мбайт 128/256 Мбайт 128/256 Мбайт 128/256/512 Мбайт
Частота GPU 412 МГц 475 МГц 520 МГц 475 МГц 400 МГц
Частота памяти 365 МГц (730 DDR) 450 МГц (900 МГц DDR) 560 МГц (1120 МГц DDR) 475 МГц (950 DDR) 550 МГц (1100 DDR)
Число блоков вершинных программ 4 6 6 Массив FP 6
Число пиксельных конвейеров 8x1 12x1 16x1 4x2 / 8x0 16x1 / 32x0
Версия вершинных/пиксельных программ 2.0/2.0 2.0/2.0 2.0/2.0 2.0/2.0 3.0/3.0
Версия DirectX 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0c
Число выходов на дисплей 2 2 2 2 2
Дополнительно ТВ-кодер на чипе; FullStream; адаптивная фильтрация; F-Buffer ТВ-кодер на чипе; FullStream; адаптивная фильтрация; F-Buffer; сжатие карт нормалей 3Dc; временное сглаживание; VIVO; SmartShader HD; Smoothvision HD; Hyper Z HD ТВ-кодер на чипе; FullStream; адаптивная фильтрация; F-Buffer; сжатие карт нормалей 3Dc; временное сглаживание; VIVO; SmartShader HD; Smoothvision HD; Hyper Z HD 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 $399 $499 $499 $499
Розничная цена $440 $420
Новых функций у X800 не так много. ATi решила пойти по пути дальнейшего улучшения проверенной архитектуры R3xx. Рецепт успеха прост: больше вершинных и пиксельных блоков плюс некоторые оптимизации в ядре. У R420 есть две по-настоящему новые функции: 3Dc и временное сглаживание ( Temporal FSAA ). О них мы поговорим позже. Radeon X800 Pro появится в продаже в мае-июне, чуть позже ATi выпустит старшую модель — X800 XT Platinum Edition. В версии Pro используется тот же графический чип, что и в XT PE. Но у нее отключены 4 конвейера.

Скриншоты из новой технологической демонстрации ATi X800 под названием DoubleCross. Поприветствуйте Руби!
ATi High Definition Gaming — Hi-Fi в мире игрВ мире телевидения сегодня наблюдается переход в сторону HDTV ( High Definition Television ) — телевидения высокого разрешения. ATi решила использовать термин HD в своих обновленных технологиях: SmartShader HD , Smoothvision HD и Hyper Z HD. По сути, ядро R420 является развитием удачного и мощного DX9-чипа R300 ( Radeon 9700 Pro ). Подобно предшественникам, X800 поддерживает DirectX 9.0 и пиксельные-вершинные программы версии 2.0. В то время как nVidia добавила в GeForce 6800 Ultra поддержку пиксельных и вершинных шейдеров 3.0. Кроме того, точность вычислений с плавающей запятой у R420 ограничена 24 битами (напомним, что блоки пиксельных программ у NV40 теперь могут быстро работать с 32 -битными числами). X800 Pro/XT PE использует 256-битную шину, разделенную на четыре канала по 64 бита. ATi увеличила число вершинных блоков с четырех (в Radeon 9800XT) до шести (в X800). Получается, что X800 технологически отстает от GeForce 6800, однако сегодня вряд ли возможно достоверно заявлять о слабости ATi, пока не появятся DirectX 9.0c и игры с использованием программ-шейдеров 3.0. 3Dc — новая технология для сжатия карт нормалейВ новом R420 инженеры ATi использовали новую технологию — 3Dc (более подробно о картах нормалей смотрите в разделе “Карты нормалей и 3Dc”). Она позволяет уменьшить размер файла карты нормалей, экономя память. Теперь у разработчиков есть два пути: они могут повысить производительность игр, введя поддержку сжатия этих карт, или увеличить детализацию игрового мира, используя более сложные и детализованные карты с применением компрессии. Добавление поддержки новой технологии в игры не должно составить большого труда разработчикам. 3Dc аппаратно поддерживается всеми картами на ядре R420. Но о поддержке этой функции в старых чипах придется забыть. Есть большая вероятность, что в новой версии DirectX появится поддержка 3Dc. В любом случае, компания продвигает новую технологию как открытый стандарт, и в скором времени мы увидим несколько игр с поддержкой 3Dc ( DOOM III , Half-Life 2 и Serious Sam 2 ). **Что такое карты нормалей и 3Dc?**Современные видеокарты уже давно используют технологии сжатия текстур и других данных. Иногда эти технологии реализованы внутри чипа, в других случаях — программно.

Технология 3Dc в действии. Разница очевидна.
К примеру, сжатие текстур ( S3TC , DXTC ) используется уже достаточно давно и позволяет уменьшить размер текстур с высоким разрешением. При этом текстуры хранятся в сжатом формате. Многие современные игры, например Far Cry, используют улучшенный метод отображения неровностей под названием “ карты нормалей ” ( Normal Mapping ). Они представляют собой специальные текстуры, содержащие информацию о деталях объекта. Использование карт нормалей, как и карт неровностей, позволяет увеличить детализацию объекта, не прибегая к увеличению количества полигонов в моделях. В X800 компания решила использовать новую технологию аппаратного сжатия текстур карт нормалей — 3Dc. Суть технологии карт нормалей заключается в том, что сначала разработчику игры необходимо создать очень детализованную модель персонажа с использованием большого числа полигонов. Затем создается реальный игровой персонаж с помощью упрощенной модели с меньшим количеством полигонов. После этого просчитываются различия между двумя моделями, которые записываются в виде своеобразной текстуры (карты нормалей). В них содержатся детали, потерянные при переходе от одной модели к другой. Карта нормалей затем может быть применена к упрощенной модели, заставляя ее выглядеть точно так же, как и модель с большим количеством полигонов. Стопроцентного сходства с оригиналом добиться невозможно, поскольку карта нормалей не содержит геометрической информации.

В левой верхней части изображена модель головы, состоящая из 15000 полигонов. В левой нижней части построена упрощенная модель (всего 1000 полигонов). Между двумя моделями просчитывается разница и записывается отдельно в качестве карты нормалей (справа вверху). В игре или программе графический процессор берет за основу простую модель и накладывает на нее карту нормалей с использованием пиксельных программ для эффектов освещения. В итоге мы получили качественную модель головы, используя всего 1000 полигонов! Однако с использованием карт нормалей связано несколько недостатков. Во-первых, увеличивается нагрузка на графический процессор, поскольку карты нормалей, по сути, являются еще одной текстурой, накладываемой на полигоны. Во-вторых, требуется больше данных. Чем больше деталей желает использовать разработчик, тем выше будет разрешение используемой карты нормалей — и тем больше потребуется пропускной способности памяти. Хотя карта нормалей может сжиматься с помощью алгоритма DXTC, обычно при этом возникают заметные дефекты изображения. Подобно тому, как S3 разработала собственную технологию S3TC, когда появились проблемы с большими текстурами, ATi предложила новую технологию сжатия 3Dc, специально предназначенную для карт нормалей. По данным ATi, новый метод способен уменьшать размер карт нормалей в четыре раза без заметного влияния на качество.
Smoothvision HD — новое полноэкранное сглаживаниеВидеокарты от ATi всегда славились качественной реализацией полноэкранного сглаживания ( FSAA — Full Screen Anti-Aliasing ). Графические чипы компании способны поддерживать уровень сэмплирования вплоть до 6x в комбинации с гамма-коррекцией цвета по краям объектов. Это дает великолепное

Видеокарта X800 XT PE в исполнении от самой ATi.
качество картинки. С выпуском линейки X800 компания реализовала новую технологию сглаживания, которая названа “временным сглаживанием” (или “темпоральным” — Temporal AA ). Глаз человека воспринимает последовательность кадров на экране как постоянно движущуюся картинку, так как глаз не может заметить смену кадров, происходящую за миллисекунды. При прорисовке кадра TAA меняет расположение субпикселей — оно изменяется с учетом инерционности нашего глаза. Это позволяет получить изображение более высокого качества, чем при использовании обычного FSAA. Но у временного сглаживания есть определенные ограничения. Начнем с того, что при его использовании вертикальная синхронизация ( V-Sync ) должна быть включена. Минимальная скорость обновления кадров должна составлять 58 fps. Если частота кадров упадет ниже этого ограничения, то временное сглаживание автоматически сменится на обычное, до тех пор пока fps вновь не вырастут. Все дело в том, что при меньшей частоте обновления различия между кадрами станут заметны глазу. Это приведет к ухудшению качества картинки. Идея новой функции очевидна. 2xTAA (временное сглаживание) обеспечивает тот же уровень качества, что и 4xFSAA. Но самое главное то, что при этом затрачивается немного ресурсов видеокарты (не более, чем для 2xAA ). Временное сглаживание уже реализовано в новых драйверах. Возможно, эта функция будет также поддерживаться и в картах поколения 9x00 в будущих версиях драйверов Catalyst (за исключением 9000 и 9200 , которые не обладают поддержкой DX9). Тестовая конфигурацияНе будем дальше углубляться в теорию, а перейдем к тестированию самих видеокарт. Для проведения тестов мы использовали драйвер Catalyst 4.4 для карт от ATi, а для продукции nVidia — драйвер ForceWare 60.72. Тестовая система
Процессор Intel Pentium 4 3,2 ГГц
Частота FSB 200 МГц (800 МГц QDR)
Материнская плата Gigabyte GA-8IG 1000 PRO (i865)
Память 2x Kingston PC3500, 1024 Мбайт
Жесткий диск Seagate Barracuda 7200.7 120 Гбайт S-ATA (8 Мбайт)
DVD Hitachi GD-7000
LAN Netgear FA-312
Блок питания Antec True Control 550 Вт
Драйверы и настройки
Графика ATI Catalyst 4.4 NVIDIA 60.72
Чипсет Intel Inf. Update
ОС Windows XP Prof. SP1a
DirectX DirectX 9.0b
Используемые графические карты
ATi Radeon 9800XT (Sapphire) Radeon X800 Pro (ATi) Radeon X800 XT Platinum Edition (ATi)
nVidia GeForce FX 5950 Ultra (Nvidia) GeForce 6800 Ultra (Nvidia)
Результаты тестированияВидеокарты мы тестировали в самых разных играх и тестовых приложениях, включая AquaMark3 , Call of Duty , Colin McRae Rally 04 , Far Cry , Unreal Tournament 2004 , X2: The Threat. Все тесты мы провели как в обычном режиме, так и в “тяжелом” — с включением анизотропной фильтрации и полноэкранного сглаживания (кроме AquaMark3). В тесте AquaMark3 от Massive Development абсолютным победителем стал GeForce 6800 Ultra. Продолжая победный темп, NV40 показал лучшие результаты и в игре Call of Duty. При этом обогнал X800 XT PE во всех тестах, даже в “тяжелых” режимах. Результаты тестов
Radeon 9800XT Radeon X800 Pro Radeon X800 XT PE GeForce FX 5950 Ultra GeForce 6800 Ultra
AquaMark — Normal Quality
Score 46569 54080 58006 44851 61873
Call of Duty — Normal Quality
1024x768 146,5 218,5 253,4 141,0 256,4
1280x1024 101,2 156,0 195,8 97,4 219,5
1600x1200 70,7 113,5 145,5 69,6 175,2
Call of Duty — 4xFSAA, 8x Aniso
1024x768 70,1 110,2 146,9 63,1 157,4
1280x1024 47,6 75,7 100,4 42,8 110,8
1600x1200 33,1 53,7 71,3 30,5 82,1
Colin McRae Rally 04 — Normal Quality
1024x768 130,5 172,5 174,8 91,2 166,0
1280x1024 95,8 133,8 172,8 68,5 163,2
1600x1200 67,6 95,1 141,4 49,5 132,1
Colin McRae Rally 04 — 4xFSAA, 8x Aniso
1024x768 70,5 107,6 142,2 52,3 118,0
1280x1024 53,3 81,1 105,7 40,6 92,5
1600x1200 39,1 59,9 76,7 30,5 70,2
FarCry Outdoor 1024x768
Normal Quality 55,0 75,3 81,2 48,6 66,8
FSAA High, Aniso 4 30,3 49,0 68,8 30,7 50,5
FarCry Indoor 1024x768
Normal Quality 45,1 69,6 90,8 28,5 74,7
FSAA High, Aniso 4 25,9 41,5 59,6 20,9 53,1
Unreal Tournament 2004 — Normal Quality
1024x768 106,9 104,6 105,3 104,1 103,7
1280x1024 94,4 105,0 104,9 95,7 103,6
1600x1200 69,1 97,1 104,5 72,8 102,9
Unreal Tournament 2004 — 4xFSAA, 8x Aniso
1024x768 75,1 104,6 105,0 80,5 102,7
1280x1024 52,5 92,2 101,9 54,7 84,9
1600x1200 38,2 68,5 82,3 39,1 64,1
X2 — The Threat — Normal Quality
1024x768 67,9 80,0 83,4 74,3 84,6
1280x1024 54,7 68,5 76,7 61,1 75,3
1600x1200 44,2 58,9 68,4 50,5 67,1
X2 — The Threat — 4xFSAA, 8x Aniso
1024x768 48,9 62,4 69,7 53,9 73,2
1280x1024 36,1 51,1 58,9 40,1 61,1
1600x1200 28,4 42,6 49,8 30,6 51,8
В следующем тесте ATi отыгралась сполна. В игре Colin McRae Rally 04 видеокарта X800 XT PE оказалась на голову выше своих соперников, особенно это было заметно в режиме с включенной анизотропной фильтрацией и полноэкранным сглаживанием. Ситуация повторилась и в игре Far Cry — победа осталась вновь за флагманом от ATi. Следующей игрой, в которой мы тестировали видеокарты, был Unreal Tournament 2004. В обычном режиме все три карты показали примерно

Такой видят свою технологию разработчики R420.
равные результаты. Включение ANISO и FSAA полностью изменило картину: X800 Pro и X800 XT PE просто ушли в отрыв! При этом даже Pro-версия умудрилась обогнать GeForce 6800 Ultra. В последнем тесте — X2: The Threat — результаты тестов у NV40 и X800 XT PE оказались примерно равны. ЗаключениеМы не успели еще толком оправиться после впечатляющих результатов, показанных nVidia GeForce 6800 Ultra, как теперь нас удивила ATi. Radeon X800 XT Platinum Edition показал очень высокую производительность, даже X800 Pro с 12 конвейерами в некоторых тестах обошел GeForce 6800 Ultra. Канадцы из ATi поработали на славу. Энергопотребление у карт серии X800 оказалось почти на том же уровне, что и у предшественника в лице 9800XT. Именно поэтому новым картам от ATi требуется всего один разъем питания, в отличие от GeForce 6800 Ultra, которому нужно два. Ядро R420 оказалось и менее горячим. Для его охлаждения используется стандартный кулер, который занимает только один соседний слот (у GeForce 6800 Ultra — два). У ядра R420 оказалось много нововведений, среди которых — чип ATi Rage Theater с поддержкой VIVO, инновационная технология 3Dc, которая способна улучшить качество графики в играх, а также оригинальная технология временного полноэкранного сглаживания (Temporal FSAA).

Каким бы удачным ни было ядро R420, и у него есть свои недостатки. Карты серии X800 по-прежнему ограничены 24-битной точностью вычислений с плавающей запятой и поддержкой версии программ-шейдеров 2.0. В то время как GeForce 6800 Ultra использует 32-битную точность вычислений без потери скорости и поддержку шейдеров версии 3.0. X800 XT Platinum Edition и GeForce 6800 Ultra показывают невероятную производительность. Но X800 XT PE выглядит предпочтительнее. Эта видеокарта от ATi показала очень высокую производительность именно в высокотехнологичных современных играх, таких как Unreal Tournament 2004, Far Cry и Colin McRae Rally 04. Новый виток противостояния двух компаний только начался, и еще рано подводить окончательные итоги. В ближайшее время появятся бюджетные варианты видеокарт от двух компаний, а также карты с поддержкой PCI Express. Так что к теме противостояния канадской компании ATi и американской nVidia мы обязательно вернемся, и не один раз. ЭнергопотреблениеВ статье про NV40 мы говорили о большой прожорливости GeForce 6800 Ultra. В этой статье мы провели тестирование, в котором выяснили, как много энергии потребляют современные видеокарты. Поскольку отдельно для карт это сделать нельзя, в нашей таблице приведены значения энергопотребления всего компьютера. Мы использовали одинаковую конфигурацию системы для всех карт. Результаты измерений
Radeon 9600 XT 203
Radeon 9800 XT 261
Radeon X800 Pro 242
Radeon X800 XT 263
GeForce 4 Ti 4800 230
GeForce FX 5700U GDDR3 221
GeForce FX 5950 Ultra 264
GeForce 6800 Ultra 288
Приведенные значения показывают максимальное энергопотребление во время прохождения тестов в 3DMark03. Пиковое энергопотребление у X800 XT PE оказывается чуть выше, чем у Radeon 9800XT. А X800 Pro требует и того меньше. Титул самой “прожорливой” карты достался GeForce 6800 Ultra.