Обзор видеокарты Matrox Parhelia-512

Мы уже публиковали обзор технических характеристик и фирменных технологий нового чипа Parhelia-512 от Matrox Graphics Inc. Напомню, что Parhelia или Sundogs (солнечные собачки) — это природное явление, возникающее при прохождении холодного атмосферного фронта. Преломление света в образовавшихся при этом кристаллах льда формирует яркие радужные пятна по сторонам от солнца. Солнечные собачки — это наиболее заметные фрагменты возникающего визуального эффекта. Учитывая то, что они находятся по одну сторону со светилом, наблюдатель видит сразу три солнца, представляющие, конечно же, единый объект. Это триединство, по мнению канадского производителя, символизирует гармоничное соединение в новом продукте трех основополагающих особенностей: улучшенного качества визуализации, высокой производительности и фирменных технологий.

В этой статье я уделю внимание лишь некоторым из этих технологий, так что за полным их списком и подробностями о них Вам следует обратиться к первому обзору. Правда, там допущена одна (будучи автором, хотелось бы надеяться, что только одна) неточность. Уже после публикации было официально заявлено об отсутствии поддержки чипом режима AGP 8X. Впрочем, реальной разницы между нынешним 4Х и перспективным 8Х еще достаточно долго не будет видно, так что не стоит печалиться по этому поводу. 

А теперь давайте перейдем к рассмотрению того, как теория воплотилась в «железе».

«Железо» в самом прямом смысле

Начнем, пожалуй, с внешнего вида видеокарты.

Первое, что бросается в глаза — это необычное расположение чипов памяти. Они сгруппированы попарно, и две верхние пары расположены под углом к GPU. Судя по всему, сделано это для сохранения равного расстояния от чипов до соответствующих контроллеров. Память в BGA упаковке, маркированная как 3.3 нс, работает на частоте 275МГц DDR. Приняв во внимание 128-битную шину и двухканальную архитектуру ОЗУ, нетрудно подсчитать, что теоретическая пиковая пропускная способность равна 17,6Гбайт/с. Огромное число. Видимо, оно произвело сильное  впечатление на инженеров Matrox — технология оптимизации работы с памятью отсутствует как класс.

Смотрим дальше. И видим два DVI-I разъема (наиболее универсальные из всего семейства). Для использования обычного VGA интерфейса в комплект поставки включен переходник DVI — VGA. Прибегнуть к помощи переходника придется и при выводе сигнала на TV. Также имеется разветвитель DVI на два VGA разъема, необходимый при включении функций TripleHead Desktop и Surround Gaming .

Но самое впечатляющее в «физике» карты скрыто под кулером. Чип. Он ОГРОМЕН. Такова цена за 80 миллионов транзисторов при 0,15m производственном процессе.

В целом, исполнение карты оставляет приятное впечатление. Большое количество всевозможных элементов, призванных повысить надежность и качество, серьезно усложнили разводку. Очевидно, инженерам пришлось постараться, чтобы «главное» солнце  Matrox продолжало светить ярче всех.

Софт

Основу пользовательского интерфейса драйвера составляет утилита PowerDesk. Ее структура проста и интуитивно понятна. Так что затруднений не должно возникнуть даже у новичков. Для людей, исповедующих принцип «внимательно прочтите инструкцию перед использованием», имеется Мастер (куда же теперь без них, любимых?), помогающий разобраться во всех настройках.

К сожалению, в жертву простоте была принесена детальность. Впрочем, большей части пользователей вполне хватит предоставляемых возможностей.

В работе драйвер показал себя достаточно надежным продуктом. Лишь однажды (при переключении из режима вывода изображения на три монитора в стандартный) видеокарта осветила экран приятным голубым цветом и сообщением о неустранимой ошибке, благополучно повесившей систему намертво. Есть, правда, один постоянно возникающий недочет, связанный с фирменной технологией шестнадцатикратного фрагментного сглаживания (16x Fragment Antialiasing — FAA-16x). Но об этом мы поговорим немного позже.

Кроме необходимого для корректной работы видеокарты драйвера в комплект поставки входят также абсолютно бесполезные по большей части, но от того даже более приятные демонстрационные программы.

Безусловно, царит тут Reef Demo — «Один день из жизни рифа». Потрясающе красивые виды морских глубин, задействующие при рендеринге эксклюзивные технологии Parhelia.

Также можно посмотреть на практическое применение Hardware Displacement Mapping (HDM). Terrain Demo от Westwood Studios позволяет просматривать сложные рельефы и даже лично менять в реальном времени некоторые характеристики модели (например, варьировать высоту гор, включать/выключать тени от пролетающих облаков и т.д.)

Есть и более полезные утилиты. Очень хорошее впечатление оставила система калибровки изображения Coloreal производства Waytech. Эта программа к тому же умеет работать с  десятибитным каналом цвета, а потому способна полностью контролировать два цифро-аналоговых преобразователя (RAMDAC) интегрированных в чип Parhelia-512. Напомню, что они используют технологию GigaColor, которая позволяет отводить на каждый канал цвета по десять бит, вместо стандартных на данный момент восьми. Для использования все той же GigaColor в популярном Adobe Photoshop поставляется специальный plug-in.

Вниманию любителей игрушек (и остальной части человечества, просто боящейся признаться в этом пристрастии) предлагается демоверсия Imperium Galactica III: Genesis. Не очень много света, примерно столько же цвета и не самая простая геометрия. Но выглядит красиво. Плюс неизменные звуки выстрелов и взрывов в космосе, о которых уже не раз говорилось.

Из заметного софта осталось упомянуть, пожалуй, только о бенчмарке от Matrox — SharkMark — тестирующем работу видеокарты с вершинными шейдерами. По понятным причинам серьезно воспринимать его результаты не стоит. Но для интересующихся скажу, что тут Parhelia легко вырвалась вперед (примерно 50% преимущества перед ближайшим конкурентом — GeForce 4 Ti4600).

Тестирование

Для сравнения были выбраны видеокарты ATI Radeon 8500 и ASUS 8460. Ниже приведены основные характеристики конкурентов.

Как видно из таблицы, по части технических характеристик Parhelia не теряется на фоне признанных лидеров.

А вот какие результаты выдала популярнейшая тестовая программа 3DMark 2001 SE build 330:

Не считая провала в тесте Point Sprites и мягко выражаясь невыразительной работы с пиксельными шейдерами, Parhelia показывает весьма впечатляющие цифры.

Правда, если вспомнить архитектуру чипа, результаты предстают в несколько ином свете.

Например, при использовании режима мультитекстурирования Matrox вырывается в лидеры. Но отрыв от конкурентов минимален. И хотя рабочая частота ядра Parhelia составляет всего лишь 220МГц (против 275МГц и 300МГц у конкурентов), не стоит забывать, что у продуктов ATI и NVIDIA работает формула 4*2 (количество конвейеров рендеринга помноженное на количество текстурных блоков на конвейер), а у новичка — 4*4. Не трудно подсчитать, что пиковое значение равно 3520 MTex/s, и показанный результат (2391,5 MTex/s) весьма далек от совершенства. Удручающие 70%. Неужели опять софт не соответствует уровню железа?

Впрочем,  данные 3DMARK’a все еще ближе к теории, чем к практике. Как новичок поведет себя в реальных играх, могут показать только сами игры, к тестированию которыми и перейдем.

Чтобы не перегружать обзор дублирующими друг друга результатами, показанными видеокартами в различных играх, я приведу данные о производительности только в Max Payne и «старичке» Quake3: Arena. Выбор пал именно на этих достойных представителей по двум простым причинам. Первая заключается в том, что результаты в этих играх достаточно точно отражают взаимоотношения видеокарт. А вторая — они представляют два самых популярных на данный момент API — DirectX и OpenGL.

Невольно напрашивается  грустная шутка — Parhelia заняла почетное третье место, Radeon 8500 пришел предпоследним.

Эти «реальные» данные отличаются от оптимистичной «теории», выданной 3DMark’ом. Parhelia проигрывает обоим конкурентам с ощутимой разницей. В  DirectX играх ситуация немного лучше, чем в OpenGL. И хотя там новичок почти настигает Radeon8500, продукт от ATI сохраняет 5-10% отрыва.  

Анизотропная фильтрация и антиалиасинг

Впрочем, по заверениям Matrox, «производительное» солнце должно засветить по-настоящему в условиях несколько отличных от стандартных. А именно, при включенных анизотропной фильтрации и антиалиасинге.

Задействованная первая функция должна повысить четкость картинки, а вторая — избавиться от раздражающего эффекта «лестницы» по краям объектов. И то, и другое повышает качество выводимого изображения, работая на «главное» солнце.

Перед проверкой этих заверений напомню один факт. Стандартного (математического) определения анизотропии не существует. ATI вообще исповедует принцип «умной» анизотропии. Эта функция выключаться драйвером в автоматическом режиме, если он «решит», что ее применение в данный момент нецелесообразно. Именно, этой «недобросовестностью» и объясняется довольно «дешевая» (с точки зрения производительности) анизотропия в исполнении Radeon 8500. Учитывая вышесказанное, до дальнейшего тестирования продукт от ATI не допускается.

М-да… Как правило, GeForce4 Ti 4600 при включении анизотропии LV2 (а в Quake3 Arena при 1280*1024 даже LV8) показывает результаты выше, чем Parhelia при стандартных настройках. А производительность чипа NVIDIA при LV8 незначительно, но все же лучше, чем производительность чипа Matrox  при включенной анизотропии. В памяти сразу всплывают результаты тестирования мультитекстурирования. Похоже, что часть драйвера, ответственная за работу с 64 Super Sample Texture Filtering, требует серьезной доработки. Хочется надеяться, что проблема именно в программной части.

На данных скриншотах качество анизотропной фильтрации Parhelia практически абсолютно идентично качеству фильтрации LV2 GeForce 4.

Теперь немного об эффекте «лестницы» по краям объектов и методах борьбы с ним. Появляется он во многом благодаря дискретной природе нынешних устройств отображения. Если край объекта не совпадает с рядом или колонкой составных частиц устройства, то некоторые промежуточные точки края приходится сдвигать в ближайшую ячейку. Это и создает эффект ступенчатости. Бороться с этим можно по-разному.

Например, уменьшить шаг между точками на экране (как правило, повышением разрешения). При достаточно малых расстояниях между ячейками глаз не замечает переломов линий. Но уменьшение шага точки значительно удорожает продукт. К тому же существуют некоторые технологические ограничения.

А можно закрасить ячейки, соседствующие с точкой перелома неким специальным цветом. Его получают путем достаточно трудоемкого процесса. Сначала происходит рендеринг сцены в более высоком разрешении. Только после этого цвет отображаемого пикселя выбирается как среднее значение между несколькими пикселями изображения в более высоком разрешении. Эффект ступенчатости исчезает, но появляется некоторая размытость, которая особенно раздражает, если необходимо разглядеть некую мелкую деталь, например текст. Также к недостаткам этого метода относится колоссальное увеличение объема данных и вычислений, нетерпящих отлагательства. Приблизительно в этом состоит суть стандартных методов полноэкранного сглаживания (FSAA) используемых Parhelia и GeForce 4 — SuperSampling (SS) и MultiSampling (MS). Последний является несколько усовершенствованной версией первого — в основном улучшения касаются экономии пропускной способности памяти.

Но есть и фирменные технологии. У NVIDIA таковой является Quincunx. Не вдаваясь в подробности реализации, скажу лишь, что, по сути, это дальнейшая эволюция MultiSampling’a, позволяющая по качеству приблизится к четырехкратному FSAA при производительности близкой к двукратному. А вот в Matrox выносили революционную идею и представили свой метод — 16x Fragment Antialiasing (FAA-16x) — шестнадцатикратное фрагментное сглаживание.

Зачем обрабатывать все изображение, когда можно вплотную заняться только краями объектов? Применение этого «умного» метода в теории обещает потрясающее качество при небольшом падении производительности, так как края объектов составляют лишь незначительную долю изображения. К тому же, не затрагивая «внутренностей» полигона, мы уменьшаем размытость изображения, что не может не радовать.

Но хватит слов теории, давайте посмотрим на практику.

При использовании Quincunx GeForce4 Ti 4600 показывает результаты лучше, чем Parhelia при стандартных настройках.

Но, несмотря на то, что монстр от NVIDIA и здесь одержал верх, результаты применения нового метода сглаживания впечатляют. При качестве даже несколько лучшем по сравнению с четырехкратным полноэкранным сглаживанием потери в производительности примерно вдвое меньше, чем при применении MSAA (про SSAA и говорить не стоит). Особенно это заметно на высоких разрешениях, при которых лавина избыточной информации с головой накрывает GPU, использующий старый метод.

О качестве можете судить сами:

Впрочем, не все гладко с реализацией этой новинки. Присмотритесь, например, к линии рукоятки пистолета. Она осталась несглаженной. Это недостаток интеллектуального метода. Он не всегда способен правильно определить объекты для обработки.

Скорее всего, для реализации антиалиасинга создается некий буфер, в который заносятся пиксели, требующие обработки. А вот как определить какие пиксели принадлежат краю объекта (то есть представляют его границу), а какие нет?

Опять-таки, скорее всего, это происходит на стадии перехода от виртуальной трехмерности (когда сцена представлена вершинами и всем, что необходимо для корректного формирования изображения — текстур, нормалей и т.д.) к псевдотрехмерности двумерного пространства. На этом этапе формируются полигоны, и можно отследить какой из пикселей образует край полигона, а какой лежит внутри него.

К сожалению, этот механизм не всегда срабатывает. Например, при использовании так называемого трафарета FAA-16x не способен «заметить» ступенчатость.

Как бы там ни было, эту «детскую болезнь», наверняка, можно одолеть. На что я очень надеюсь. Фрагментное сглаживание является, пожалуй, самой эффектной и что более важно эффективной технологией нового чипа. Если удастся разрешить проблемы с опознаванием целей для сглаживания, FAA-16x способно стать новым стандартом индустрии. Ее «дешевизна» позволит использовать сглаживание потрясающего качества даже на не самых мощных видеокартах.

Для полноты картины осталось сказать пару слов о востребованности антиалиасинга. Экстремальные игроки, ценящие каждый FPS даже при ощутимом их количестве, предпочтут не включать эту функцию. Да и на разрешениях от 1024*768 и выше, отстреливая монстров в темпе ошпаренной кошки, трудно заметить разницу между сглаженным изображением и обычным. А тем более между Quincunx и 4x, или FAA-16x. А вот любителям чего-нибудь поспокойней, чего-нибудь нетребующего запаса FPS (например, стратегий) эта функция определенно придется по душе.

Наконец, посмотрим на скорость работы Parhelia при попытке получить максимальное качество изображения. Задействуем одновременно с анизотропной фильтрацией фрагментное сглаживание. Использовать 4хSS не имеет смысла, поскольку при этом методе приемлемые цифры не наблюдаются даже без анизотропии.

Я не включил в финальное тестирование результаты использования режима фильтрации LV8 и метода сглаживания Quincunx. Дело в том, что я хотел посмотреть на производительность двух видеокарт при экстремальном, но одинаковом качестве. А как было видно в предыдущих тестах, анизотропия от Matrox практически эквивалентна LV2, а FAA-16x = 4x MS.

Нетрудно заметить, что Parhelia лучше чувствует себя на более высоких разрешениях (благодаря преимуществу FAA перед MSAA), а также при работе в DirectX приложениях. Разница между ней и GeForce4 Ti 4600 практически незаметна. И даже однажды ей удается вырваться вперед на разрешении 1280*1024.

Немного о фирменных технологиях

Пока мы не успели отвыкнуть от сглаживания ступеней, напомню о еще одной интересной инновации от Matrox в этой области — Glyph Antialiasing. Включение этой функции задействует аппаратную реализацию сглаживания шрифтов. В принципе, при стандартных настройках аппаратное сглаживание ничем не отличается от предоставляемого операционной системой Windows Xp программного сглаживания. Но выделяет эту функцию возможность гамма-коррекции, регулировка которой теперь доступна пользователям.

Использование гамма-коррекции позволит выбрать наиболее подходящий вид отображения шрифтов.

Зачастую, новые технологии направлены не на массового потребителя, а на относительно небольшую группу профессионалов. Пожалуй, именно так обстоит дело с функцией TripleHead Desktop. Обычному пользователю тут ничего интересного не светит (разве что необычно, а потому круто). А вот дизайнеру, редактору, людям, которым не хватает площади одного и даже двух мониторов, эта новинка явно понравится. Максимальное разрешение 3840*1024 при 32-битном цвете. Вы мечтали об этом, дамы и господа!

А вот другая технология, также связанная с использованием трех мониторов — Surround Gaming — предназначена не профессионалам, но и не массовому пользователю. Она адресована игрокам-энтузиастам.

Игровая обстановка выводится сразу на три монитора таким образом, чтобы крайние дисплеи выводили информацию для периферийного зрения игрока. Так должно быть по задумке Matrox.

Если честно, режим Surround Gaming не слишком впечатлил. Действительно, боковые мониторы дают некоторое дополнительное ощущение погружения в игру. Но информация с них воспринимается слабо. Они скорее осознаются пятнами по бокам, чем дополнительным источником информации. А, учитывая уменьшившийся угол обзора на центральном мониторе, игра превращается скорее в муку. Вполне легко можно заблудиться в трех соснах. Буквально.

Есть и еще один неприятный момент, связанный с этой технологией. Я был шокирован, когда увидел, какую процедуру необходимо проделать для включения этого режима, например, в популярнейшем Quake3. Вот она:
1. Откройте папку Quake3
2. Откройте подкаталог baseq3
3. Откройте для редактирования файл q3config.cfg
4. Найдите строчку 'seta r_customwidth' и установите в ней значение 2400
5. Найдите строчку 'seta r_customheight' и установите в ней значение 600
6. Найдите строчку 'seta r_mode' и установите в ней значение –1
7. Найдите строчку 'seta cg_fov' и установите в ней значение 143. Если строка не существует, добавьте ее в конец файла.
8. В реестре(!!!) найдите строчку \HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\MTXPARH\Device0
9. Добавьте бинарный ключ и назовите его OGL.TripleHead. Установите его значение в 01 00 00 00
10. Запустите игру.

И эту процедуру необходимо проделать пользователям Windows, многие из которых даже не догадываются о существовании реестра. Хотя в дальнейшем выяснилось, что подобные действия требуются только для игр на движке Q3 (возможно, для всех OGL игр), особо это впечатления не исправило. Неужели трудно соорудить небольшую утилиту, которая сама проделает эти нехитрые, но столь непривычные для большинства пользователей (особенно, новичков) действия. Тем более, что игр на движке Q3 довольно много. Хорошо хоть на сайте Matrox, в разделе, посвященном Parhelia, вся информация об играх, поддерживающих данную функцию, и процедуре ее включения выложена на видном месте и общедоступна.

Разговор же про двухголовость Matrox’a не имеет смысла. Ее реализация практически идеальна (только нелюбовь к абсолюту не позволяет стереть слово «практически»). Доступны все ставшие стандартными режимы независимого вывода, клонирования и растягивание изображения на оба монитора. Качество картинки выше всяких похвал. Кто-нибудь ожидал иного?

Разговора про TV-Out и проигрывание DVD также не получиться — нет слов, одни восторженные междометья. На том позвольте закончить этот раздел.

Перспективы Parhelia на рынке

Подведение итогов начну с информации о маркетинговой политике Matrox.

На данный момент существует два варианта поставки Parhelia: Retail и OEM. Отличаются они только частотами работы ядра/памяти. 220МГц/275МГц DDR для Retail упаковки (как нетрудно догадаться, именно этот вариант мы только что и протестировали) и 200МГц/250МГц DDR. Соответственно, отличаются и цены — $399 и $349 (возможно). Поставки товара должны были начаться в августе.

В дальнейшем, планируется поставлять также версии с 64Мб и 256Мб локальной оперативной памяти. Также есть информация о вариантах, работающих на более высоких частотах. О ценах пока ничего не сообщается.

Вспоминая результаты тестирования и ощущения, первое что приходит на ум это — Качество. В Matrox добились своего. Духом Качества пропитано практически все, связанное с Parhelia, начиная от исполнения карты и заканчивая выходным сигналом.

Но потом приходят воспоминания о неубедительном выступлении в сфере производительных решений. В принципе, канадцы и не обещали нам выпустить эдакого «убийцу GeForce4 Ti», но думали они об этом слишком громко. Или это я уловил мысли общества и, наверное, свои в первую очередь. Да и чего еще можно было ожидать от чипа с такими фантастическими характеристиками. Сейчас же, в Matrox подчеркивают, что новый продукт не является игровым решением.

Но, несмотря ни на что, Parhelia удалась. Если же вспомнить производительность последних продуктов от Matrox, например, G550 (который не дотягивал даже до GeForce2 MX), то становится очевидным огромное продвижение этой компании вперед.

Возвращаясь к производительности, нельзя не вспомнить некоторые странные результаты.

Весьма посредственное использование четырех текстурных блоков. Низкая производительность в тестах пиксельных и вершинных шейдеров. Добавлю сюда недоработки с режимом FAA-16x. Я надеюсь, что связано все это с драйверами. Нередко на начальном этапе производитель отключает некоторые блоки чипа. Работающий не на пределе своих возможностей продукт оставит лучшее впечатление, чем поддерживающий все функции, но постоянно вводящий систему в ступор. Будем надеяться, что в будущих версиях драйверов мы увидим всю мощь формулы 4*4 и Quad DX9 Vertex Array, а также идеальную работу великолепного метода сглаживания от Matrox.

Что же касается, фирменных технологий, то массового пользователя ими не заманишь.

Технология GigaColor, похоже, останется невостребованной. Использование весьма спорной формулы 30+2 (альфа-канал), вместо стандартной 24+8, скорее всего не найдет поддержки у конкурентов, которые более вероятно обойдутся без переходного состояния, сразу же освоив 64-битный цвет. Пользователям лишние цвета не нужны — они их просто не увидят. А программистам уже не хватает 2 бит, оставленных альфа-каналу. 

Наиболее интересная в этом смысле функция — Surround Gaming — нацелена именно на энтузиастов. Ведь придется также приобретать еще два монитора, позаботиться об их размещении. И это ради неоднозначной технологии. Не многие отважатся.

Так что, говорить о полноценном возвращении Matrox на сцену 3D-ускорителей нельзя. Конечно, этот продукт найдет своего покупателя в лице профессионалов. Но это также означает и то, что Matrox останется в той же нише рынка, где он находится сейчас.

Реальные перспективы в борьбе за массового пользователя у Parhelia появятся только при снижении цены до $200-250. Но не стоит надеяться на это в ближайшее время. Интересно будет посмотреть на версию с 64Мб памяти на борту. Если ее еще и разгонят…

128 Мб на данный момент все еще не дают ощутимого прироста, так что горевать по поводу утраты  «лишних» 64Мб мы не будем. Вполне возможно, что этот вариант будет позиционироваться как раз на более приемлемую нишу $200-250. А новые драйвера помогут ему на равных общаться с нынешними, а, возможно, и с будущими лидерами.