Описание видеочипа RivaTNT

1998 год. Третье поколение 3D акселераторов. Обязательные условия: поддержка мультитекстурирования, трилинейной фильтрации, высокая скорость заполнения, поддержка больших разрешений.

Специалисты nVidia прекрасно понимали, что выиграть на рынке 3D акселераторов третьего поколения сможет только действительно качественный продукт. И чтобы выиграть, нужно будет хорошо побороться за звание лучшего.

 

 

А бороться было с кем. По скорости на рынке господствует конфигурация из двух Voodoo2 в SLI режиме. По качеству в Direct3D - Matrox G200. Другие продукты, как, например, Permedia 2, Verite 2x00 имеют хорошую поддержку OpenGL. Кроме того, фирмы 3dfx, ATI Technologies Inc. и 3Dlabs анонсируют свои продукты, претендующие на звание акселераторов третьего поколения.

Именно такая ситуация складывалась в мире 3D акселераторов. Но nVidia нашла правильное решение. RivaTNT - вот каким был её ответ.

Технология TwinTexel, обеспечивающая присутствие двух текстурных модулей в одном чипе, 128 битный доступ к памяти, 128 битный конвейер рендеринга, поддержка AGP2x, OpenGL ICD, Direct3D версии 6.0

Рассмотрим характеристики Riva TNT

nVidia Riva TNT
Type

2D/3D
Технология 0.35 Микрон
Количество транзисторов 7 Миллионов
Частота ядра 90 МГц
Частота памяти 110 МГц
Шина памяти 128 бит
Пропускная способность памяти 1.8 Gb/sec.
Throughput

6 MPolys/sec
Fillrate 90 Mpixels/sec
180 Mtexels/sec
API DirectX 6.0 / OpenGL
OpenGL ICD
RAMDAC 250 МГц
Memory vol. Up to 16 Mb
Memory type SDRAM / SGRAM
Max 3D reolution 1920x1200
Макс. размер текстур 2048х2048
32-bit rendering Да
Z-Buffer 16 / 24 / 32 бит
Поддержка шаблонов Да
Буфер шаблонов 8 бит

Effects
Multitexturing Да
Текстур за такт 2
Пиксельный MipMapping Да
AutoMipmapping Да
Filtering Bilinear, Trilinear, Anisotropic
Antialiasing Да
Edge Antialiasing Да
BumpMapping Emossing
Env. Mapping Да
Текстуры в видеопамяти Да
Текстуры в ОЗУ Да
DVD-декодер Нет
Interface PCI / AGP2x
DiME Нет

Какие были улучшения по сравнению с Riva 128ZX?

Прежде всего, Riva TNT - это абсолютно новый чип, а не доработка старого (как Riva 128ZX).

Новая технология Twin-Texel позволяет накладывать две текстуры на один пиксел за такт в режиме мультитекстурирования. Таким образом, можно было накладывать на пиксел текстуру и карту освещённости без потери скорости. Если приложение не использовало мультитекстурирование, Riva TNT накладывала одну текстуру на два пиксела за такт. Это означает, что в режиме мультитекстурирования скорость заполнения (fillrate) должна почти в два раза быть меньше, чем в обычном режиме. Однако, на практике при применении мультитекстурирования в приложениях скорость возрастает в среднем от 10 до 40 процентов. Так что возможность накладывать две текстуры за такт - лакомый кусочек, реализованый в TNT.

8-битный буфер шаблонов. С помощью этой функции можно было получать вполне реальные тени. По-настоящему пригодилась в играх Unreal и Quake III Arena. В последней игре засчёт 8-битного буфера шаблонов получались самые реальные тени из тех, что я видел в играх.

Z-Buffer разрядностью 16 и 24 бит. По сравнению с Riva 128ZX, где Z-Buffer был только 16 разрядный, значительно повышалось качество картинки.

Поддержка до 16 Мегабайт памяти. Позволяла устанавливать разрешения вплоть до 1920х1200.

32-битный рендеринг улучшал качество выводимой картинки

Пополигонный мипмаппинг в некоторых случаях улучшал качество картинки

Поддержка процедурных текстур. Достаточно новая возможность. Процедурные текстуры можно увидеть в Unreal, Quake 3 Arena. Они использовались для создания воды, энергетических полей и так далее. Довольно полезная вещь.

StripsПоддержка Strips. Полигоны могут располагаться беспорядочно, а могут быть отсортированы в полосы. В этом случае у каждого полигона передаются данные только по одной вершине вместо трёх. Засчёт этого производительность обработки 25-пиксельных полигонов увеличивается почти в три(!) раза.

Riva TNT поддерживает три типа фильтрации: Билинейная, Трилинейная и Анизотропная. Вот здесь нужно остановиться более подробно.
Билинейную фильтрацию поддерживают все 3D чипы на сегодняшний день, так же было и в 1998 году. А вот с трилинейной фильтрацией у Riva TNT были проблемы. В то время было очень важно включать аппаратную поддержку трилинейной фильтрации в новые 3D чипы. Вот поэтому некоторые производители обманывали покупателей при помощи так называемой "аппроксимации", что в переводе означало приближение. Суть её заключалась в том, что фильтрации подвергаются только области перехода между MIP уровнями. Этот метод был очень эффективен по скорости, но никак не годился по качеству. Качество картинки при использовании трилинейной аппроксимации падало и выглядело хуже, чем при билинейной фильтрации. Но аппроксимация была не такой ресурсоёмкой, как честная трилинейка, поэтому при её включении скорость практически не падала. Так вот. В Riva TNT была реализована именно аппроксимация. Зачем? Чтобы можно было спокойно говорить о поддержке трилинейки в играх, предъявляя результаты и умалчивая о том, что это - аппроксимация. Честную трилинейную фильтрацию можно получить, отключив мультитекстурирование. На картинке ниже слева представлена трилинейная фильтрация, а справа - аппроксимация.

Фильтрация

Качество фильтрации выше, чем у Rage128, но ниже чем у Savage4. Также не стоит забывать, что использование честной трилинейной фильтрации приводит почти к двукратному падению скорости. Но честная трилинейка у Riva TNT тоже была. Для её реализации требовалось задействовать один конвейер. При этом было невозможно использовать мультитекстурирование, и если до включения трилинейной фильтрации Riva TNT работала на полную мощность, то при её включении скорость падала примерно на 40-50 процентов. Однако, Riva TNT могла позволить себе такое падение скорости, имея Fillrate 90 MPixels/sec. без мультитекстурирования.

Тени

Чипы Riva TNT поддерживают 8-битный буфер шаблонов, что даёт возможность использовать в играх тени. Использование теней негативно сказывается на производительности.
Cправка:

- Riva TNT не поддерживает трилинейную фильтрацию. Она поддерживает только аппроксимацию.
- Вот тут ты не прав. Трилинейку можно включить, отключив мультитекстурирование, но тогда скорость упадёт в два раза.
- В два раза?
- Да, ведь ты отключаешь один TMU конвейер.
- А как его отключить?
- В Direct3D так. В драйверах включаешь DirectX 5 compatible mode. Так ты отключаешь мультитекстурирование. А в игре включаешь трилинейку.
- А в OpenGL? Например, в Quake 2?
- В консоли набери gl_ext_multitexture 0. Затем gl_texturemode GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR. Если получишь аппроксимацию - извиняй :).

выдержка из конференции.

Анизотропная фильтрация была также реализована в чипе Riva TNT. Но и здесь было не всё гладко. Прежде всего, ни одно из приложений на 1998 год, да, пожалуй, и на 1999 год не поддерживало анизотропную фильтрацию (исключение составляют некоторые синтетические тесты типа 3D Mark 99, 3D Winbench 99). Но nVidia и здесь всех обманула, реализовав тоже аппроксимацию. В результате использовать анизотропную фильтрацию было нельзя.

Для выявления реально поддерживаемых возможностей, воспользуемся тестом 3DWinbench99.

Реальные возможности Riva TNT
3D WinBench 99/Quality/ 1/Flat Shading Capable
3D WinBench 99/Quality/ 2/Gouraud Shading Capable
3D WinBench 99/Quality/ 3/Dithering Capable
3D WinBench 99/Quality/ 4/Z-buffer Capable
3D WinBench 99/Quality/ 5/Perspective Correct Textures Capable
3D WinBench 99/Quality/ 6/Nearest Capable
3D WinBench 99/Quality/ 7/Linear Capable
3D WinBench 99/Quality/ 8/Nearest Mipmap Nearest Capable
3D WinBench 99/Quality/ 9/Nearest Mipmap Linear Capable
3D WinBench 99/Quality/10/Linear Mipmap Nearest Capable
3D WinBench 99/Quality/11/Linear Mipmap Linear Capable
3D WinBench 99/Quality/12/Mipmap LOD Bias Capable
3D WinBench 99/Quality/13/Modulate Texture Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/14/Decal Texture Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/15/DecalAlpha Texture Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/16/ModulateAlpha Texture Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/17/Flat Wrap Texture Addressing Capable
3D WinBench 99/Quality/18/Cylindrical Wrap u Capable
3D WinBench 99/Quality/19/Cylindrical Wrap v Capable
3D WinBench 99/Quality/20/Clamp Texture Addressing Capable
3D WinBench 99/Quality/21/Mirror Texture Addressing Capable
3D WinBench 99/Quality/22/Cull Counterclockwise Capable
3D WinBench 99/Quality/23/Cull Clockwise Capable
3D WinBench 99/Quality/24/Cull None Capable
3D WinBench 99/Quality/25/Fog Vertex Linear Capable
3D WinBench 99/Quality/26/Fog Table Linear Incorrect
3D WinBench 99/Quality/27/Fog Table Exponential Incorrect
3D WinBench 99/Quality/28/Specular Highlights Capable
3D WinBench 99/Quality/29/Color Key Transparency Capable
3D WinBench 99/Quality/30/Alpha Transparency Capable
3D WinBench 99/Quality/31/Source Alpha Pixel Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/32/Add Pixel Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/33/Modulate Pixel Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/34/Modulate 2X Pixel Blending Capable
3D WinBench 99/Quality/35/Alpha Vertices Capable
3D WinBench 99/Quality/36/Perspective Correct Alpha Capable
3D WinBench 99/Quality/37/Alpha Comparison Greater Than Capable
3D WinBench 99/Quality/38/Alpha Comparison Greater Than or Equal Capable
3D WinBench 99/Quality/39/Alpha Comparison Less Than Capable
3D WinBench 99/Quality/40/Alpha Comparison Less Than or Equal Capable
3D WinBench 99/Quality/41/Z Comparison Greater Than Capable
3D WinBench 99/Quality/42/Z Comparison Greater or Equal Capable
3D WinBench 99/Quality/43/Z Comparison Less Than Capable
3D WinBench 99/Quality/44/Z Comparison Less Than or Equal Capable
3D WinBench 99/Quality/45/Z Accuracy Capable
3D WinBench 99/Quality/46/Z Bias NotCapable
3D WinBench 99/Quality/47/Anti-aliasing 640x480 NotCapable
3D WinBench 99/Quality/48/Triangle Rasterization Capable
3D WinBench 99/Quality/49/Texture Fidelity Capable
3D WinBench 99/Quality/50/Texture Swapping Capable
3D WinBench 99/Quality/51/High Triangle Count Capable
3D WinBench 99/Quality/52/Fog Vertex and Color Key Capable
3D WinBench 99/Quality/53/Fog Vertex and Alpha Capable
3D WinBench 99/Quality/54/Alpha and Linear Capable
3D WinBench 99/Quality/55/Alpha and Linear Mipmap Linear Capable
3D WinBench 99/Quality/56/Small Triangles Capable
3D WinBench 99/Quality/57/Perspective Correct Color Capable
3D WinBench 99/Quality/58/Perspective Correct Specular Capable
3D WinBench 99/Quality/59/Anti-aliasing 1024x768 NotCapable
3D WinBench 99/Quality/60/Perspective Correct Fog Capable

Что касается поддержки DiME. Riva TNT не могла нормально работать с текстурами, хранящимися в системной памяти. До конца 1999 года большинству пользователей было невозможно это проверить, так как не было игр, поддерживающих большой объём текстур. В конце 1999 года в свет вышла игра Quake 3 Arena. Здесь на каждый уровень приходилось от 27 мегабайт текстур и больше. При включении максимальной детализации текстур, они не вмещались в локальную память видеокарты и подгружались из системной памяти. Вот здесь Riva TNT и показала свою немощность по работе с большими текстурами.

Схема TV возможностей TNT



Что касается 2D части. Riva TNT унаследовала от Riva 128ZX 250 мегагерцовый RAMDAC. Следовательно, качество в 2D не должно было возрасти. Кроме того, в разрешениях выше 1024х768 было "замыливание" - то есть нечёткое изображение. Для тех, кто использовал Riva TNT для игр это было несущественно, но для офисных приложений - неприемлемо.
Riva TNT не имеет функции обратного преобразования рядов Фурье. Эта функция используется для декодирования DVD видео файлов. При этом разгружается центральный процессор и увеличивается качество. Но nVidia посчитала эту функцию лишней для своего продукта.
Что касается TV in/out, то Riva TNT имела NTSC и PAL TV выход, CCIR-656 порт видеозахвата, поддерживала все те же функции, что и Riva 128 ZX.
Поэтому покупать Riva TNT для 2D приложений и видео было невыгодно.

Драйверы и поддержка

Тут, в отличие от Riva 128, придраться было не к чему. Riva TNT поставлялась с отличными драйверами, в зависимости от производителя, имеющими разные настройки. nVidia выпускала референсные драйвера для своего продукта с такой частотой, что вскоре "родные" драйверы от производителей видеокарт становились неактуальными и быстро устаревали. Почти все видеокарты на Riva TNT могли работать с референсными драйверами. В драйверах Detonator была увеличена производительность видеокарт. А начиная с версии 2.08 было заметно улучшено качество рендеринга. А вот что действительно интересно, так это тот факт, что в одной из версий драйверов nVidia отключила мультитекстурирование в 16 битном цвете, чтобы работу в этом режиме более медленной. Тогда на этом фоне переход в 32 битный цвет, где мультитекстурирование включено, сопровождался небольшим падением скорости, что было использовано nVidia в рекламной кампании. К счастью для пользователей, мультитекстурирование можно было включить, немного покопавшись в системном реестре. В последующих драйверах nVidia исправила всё на место. Значит ли это, что нельзя доверять всем свежим драйверам? Это значит только одно: доверяй, но проверяй.
Cправка:

- В Unreal пропадают решётчатые текстуры на ТНТ. Что делать?
- Включи в драйверах DX5 Compatible mode, залезь в реестр HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Microsoft\UnrealD3D найди там DoTrilinear и поставь 1. И не забудь пропатчить анрыл до версии 2.20

выдержка из конференции.

Но больше всего мне запомнились драйвера версии 1.16. Здесь каким-то образом nVidia улучшила GART драйвер, и Riva TNT показала изумительные результаты по передаче больших текстур. В ущерб качеству, этот драйвер является самым быстрым. Он до сих пор бережно хранится в наших архивах.

Что касается Direct3D, то Riva TNT поддерживала этот стандарт на высшем уровне. Никаких ошибок и сбоев.

После разработки Riva TNT компания nVidia вошла в так называемый OpenGL клуб. Название точно не скажу, но туда принимают тех разработчиков, кто создаёт OpenGL хард и софт. Стоит ли после этого говорить о качественной поддержке OpenGL? Riva TNT могла быть использована не только для игр, но и для работы в OpenGL приложениях, таких как 3D Studio MAX.
Cправка

В 1999 году компания Creative Labs, скупившая до этого некоторую часть акций 3dfx, начинает выпуск так называемого Unified драйвера, дающего поддержку GLIDE видеокартам на Riva TNT от Creative. В первые же дни драйвер взламывают и он начинает работать на всех TNT картах. Он не даёт 100 процентной совместимости со всеми Glide приложениями, но работает в Unreal и других играх. 3dfx молчит. Unified драйвер занимает первые места в top-downloads и по обсуждению в конференциях. Вскоре Creative Labs прекращает выпуск этого драйвера.

Разгон

По умолчанию карты на Riva TNT имели частоты 90/110 МГц, где 90 - частота ядра, а 110 - частота памяти. Пожалуй, впервые производители железа не только признают разгон как документированную возможность платы, но и делают всё для его возможностей. В драйверах имеются специальные закладочки, на которых можно выставить частоты ядра и памяти. Но сам чип Riva TNT сделан по технологии 0.35 мкм, и поэтому очень сильно греется. При установке полноценного кулера на чип, карты на Riva TNT разгоняют до 115/125 МГц, в зависимости от типа используемой памяти. Разгон даёт значительный прирост в скорости и способность к разгону является ключевым фактором при выборе видеокарты на Riva TNT.

Видеокарты

На базе Riva TNT выпускается очень много видеокарт. Их выпускают как старые приверженцы nVidia - фирмы Asus, Elsa, STB, так и новые, такие как Creative Labs. Видеокарты выпускаются как с AGP, так и с PCI интерфейсом.

Asus 3DExPlorer V3400 TNT TV

Как всегда, лидером гонки становится Asus. Эта компания снабжает свой новый продукт - Asus 3DExPlorer V3400TNT TV ТВ-входом/выходом, самой быстрой 7нс памятью, кулером, установленным на чип. Кроме того, Asus выпускает самые удобные драйвера, где можно настраивать refresh в любых разрешениях. Результат - лучшие показатели по разгону, лучшая стабильность, высокая цена.

Creative Labs Graphics Blaster TNT

Creative Labs внезапно ворвалась на рынок 2D/3D видеокарт. Обозвав свой продукт именным словом "Blaster", Creative удалось отбить клиентов у многих конкурентов. Что было особенного в этой карте? На ней был установлен пассивный радиатор, 8 нс память SDRAM. При установке вентилятора карта разгонялась до 110/120 МГц. Но самое главное - цена была ниже, чем у конкурентов, а качество не уступало никому. Платы Creative были главными конкурентами Asus-овских.

Diamond Viper 550

Diamond Multimedia этой картой продолжили свою серию Viper. Viper 550. Почему не 440? Однако, эта карта снабжалась большим радиатором, более компактным дизайном. В остальном же всё типично для Diamond.

Elsa Erazor II

ELSA - неизменный спутник nVidia назвала свою карту Erazor II. Карта имеет 16 Мб 8нс SGRAM, необычный дизайн и радиатор, приклеенный к чипу. По скорости особо не выделялась, даже благодаря наличию SGRAM.

Hercules Dynamite TNT

Hercules Dynamite TNT имел установленный на чип кулер. Причём, кулер достаточно качественный. Эта карта поставлялась с хорошими драйверами и не вызывала ни каких проблем.

Riva TNT, несомненно, стала лидером гонки 3-го поколения 3D акселераторов. Но одна особенность не давала спокойно спать многим пользователям, купившим себе Riva TNT. Дело в том, что заявленные первоначально характеристики Riva TNT были выше, чем у тех карт, которые продавались. Например, первоначально Fillrate обещали 250 MTexels/sec. Да и максимальную скорость обработки - 8 MPolys/sec. И памяти - 32 Мегабайта.

Действительно, nVidia немного обманула людей. Заявленные характеристики относились к следующей линейке чипов - Riva TNT2. Именно там стали возможны такие скорости, благодаря тому, что Riva TNT2 работала на более высоких частотах. Почему? Да потому, что чип Riva TNT2 делался по технологии 0.25 мкм.

LIKE OFF
10/02.2000