Зарождение трехмерных видеокарт
Считается, что среди первопроходцев в области 3D-видеокарт для массового потребителя стало решение компании S3 – ViRGE (Virtual Reality Graphics Engine), выпущенное в 1995 году. ViRGE изначально был создан как 3D-ускоритель, однако в режиме 2D он работал куда лучше. При обработке трехмерного изображения его производительность моментально снижалась, в частности это наблюдалось при использовании билинейной фильтрации. Из-за скорости работы пользователи дали ему прозвище «деселератор» (от англ. decelerator – тормоз). Зато с двухмерной графикой он справлялся очень хорошо, например, обработка пользовательского интерфейса системы Windows была на высоте. Для комфортной игры пользователям приходилось использовать связку ViRGE и несколько позже вышедшую видеокарту Voodoo Graphics от компании 3Dfx.
В 1996 году канадский производитель ATI представил свое собственное решение – 3D-видеокарту Rage и несколько позже Rage II. Первое поколение этих ускорителей было основано на процессоре Mach64, который был разработан в основном для обработки двухмерной графики. Спустя некоторое время он был доработан и обзавелся поддержкой 3D и функции ускорения видео в формате MPEG-1.
Но наиболее яркий след в истории оставила именно видеокарта второго поколения – Rage II. Устройство оснащалось все тем же процессором Mach64, только немного переработанным, и способным работать с разными типами памяти: SDRAM, EDO и SGRAM. Объем памяти мог составлять 2, 4 и 8 Мб. Для памяти SGRAM частота составляла 83 МГц. При этом графический процессор работал на частоте 60 МГц.
В 1996 году появился легендарный ускоритель Voodoo Graphics (Voodoo 1) от компании 3Dfx Interactive, которая в то время была самым молодым участником рынка графических устройств. Компанию основали в 1994 году три выходца из компании Silicon Graphics. Сначала компания создавала процессоры для игровых автоматов, а первым устройством, где они были применены, стал бейсбольный симулятор ICE Home Run Derby. Позже были выпущены и другие игровые автоматы, среди которых можно отметить 3D Hockey и San Francisco Rush. Процессоры от компании 3Dfx отличались великолепной на то время 3D-графикой и поэтому разработками компании заинтересовались даже производители игровых приставок. Компания 3Dfx изначально не планировала выходить на рынок персональных компьютеров. Но в 1996 году стоимость производительной памяти типа EDO значительно снизилась, и по этой причине 3Dfx удалось наладить выпуск высокопроизводительных устройств по довольно низкой цене. Так появился на свет видеоускоритель Voodoo Graphics. Из недостатков Voodoo было то, что эта видеокарта могла работать только с трехмерным изображением. Поэтому, чтобы обрабатывать 2D графику, необходимо было добавлять в систему еще один видеоадаптер. Именно поэтому во второй половине 90-х годов распространение получила система из видеокарт ViRGE и Voodoo.
Компания NVIDIA ворвалась в рынок видеокарт, выпустив в 1997 году свое первое популярное решение - видеокарту RIVA 128. Основное отличие RIVA 128 заключалось в том, что эта видеокарта объединяла в себе функции 2D- и 3D-ускорителя. По производительности и качеству графики RIVA 128 уступала Voodoo, однако ее цена была меньше. Именно благодаря цене и поддержке 2D и 3D режимов большинство OEM-производителей стали отдавать предпочтение решениям компании NVIDIA.
В 1998 году на рынке появился новый ускоритель компании 3Dfx – Voodoo2, ставший логическим продолжением версии Voodoo Graphics. После неудачи Voodoo Rush в 3Dfx решили продолжить выбранное направление. Процессор в Voodoo2, как и в Voodoo, мог обрабатывать только трехмерное изображение, но при этом получил еще один дополнительный текстурный модуль, значительно увеличивший производительность видеокарты. Это было очень заметно в таких играх, как Quake 2 и Unreal. Важно, что вместе с ускорителем Voodoo2 компанией 3Dfx была представлена знакомая многим из нас и эффективная по сей день технология SLI (Scan-Line Interleave), которая обеспечивала работу в системе одновременно двух ускорителей Voodoo2. Но технология была сырой и работала с недочетами.
1998 год оказался урожайным для рынка видеокарт. Помимо 3Dfx и NVIDIA, свою 3D-видеокарту под названием G200 представил канадский производитель Matrox. Видеокарта Matrox G200 выдавала одно из самых качественных изображений. Но одной из проблем G200 было программное обеспечение. Впрочем это было характерно для многих видеокарт того времени. Для запуска большинства компьютерных игр видеокарта использовала специальный драйвер OpenGL-to-Direct3D, из-за которого значительно снижалась производительность устройства. При этом программисты обещали исправить ситуацию в кратчайшие сроки, но решить все проблемы удалось лишь уже в следующем поколении графических адаптеров, появившемся на рынке в 2000 году.
Пока NVIDIA и 3Dfx были заняты борьбой за лидирующие позиции, другие менее заметные производители тихо разрабатывали и выпускали собственные графические устройства, пытаясь противостоять топовым продуктам. Во втором квартале 1999 года компанией ATI на рынок были выпущены видеокарты ATI Rage Fury, ATI Rage Magnum и ATI Xpert 128 на базе нового чипа Rage 128, которые по предположениям разработчиков и маркетологов должны были составить конкуренцию RIVA TNT. Но, как ни старались канадские разработчики, видеокарты ATI все еще отличалась невысоким уровнем обработки трехмерного изображения, в первую очередь из-за ужасного качества драйверов. К другим недостаткам можно было отнести и низкий уровень сжатия текстур. В результате большинство пользователей отдавало свои предпочтения конкурентным решениям NVIDIA и 3Dfx, а ATI вновь пришлось довольствоваться на рынке видеокарт ролью второго плана.
В начале осени 1999 года произошло знаковое событие – вышла новая серия видеокарт компании NVIDIA – GeForce 256, в основе которой был положен чипсет с кодовым названием NV10. Таким образом, многими любимый бренд GeForce в 2014 году отмечает свое пятнадцатилетие. И несмотря на то что за все время существования этого бренда было выпущено множество удачных продуктов, одной из ключевых ролей в его становлении принадлежит именно первому поколению видеокарт с индексом 256.
NVIDIA объявила о выходе своего новейшего графического процессора, который был впервые назван ныне всем известной аббревиатурой – GPU (Graphics Processing Unit).
Выход в свет видеокарт на базе чипсета Rage 128 и впоследствии его улучшенной версии Rage128 Pro, не принес компании ATI практически никаких дивидендов. Ее решения так и не смогли составить конкуренцию продуктам NVIDIA и 3Dfx. Но канадцы решили не сдаваться и в начале 2000-ого года представили общественности технологию Multiple ASIC Technology (MAXX).
MAXX была чисто программным решением, позволяющим для выполнения одной задачи использовать одновременно сразу два графических процессора. Сама по себе эта идея была не нова, так как 3Dfx к тому моменту уже вовсю использовала собственную технологию SLI для объединения двух ускорителей, что позволяло поднимать производительность видеоподсистемы более чем в полтора раза. Правда в отличие от конкурента, ATI решила объединить мощь двух процессоров на одной плате, а воплощением этой инженерной мысли стала видеокарта ATI Rage Fury Maxx. Но как уже часто случалось, из-за извечных проблем с программным обеспечением производительность Fury Maxx все равно оставляла желать лучшего. Резкие перепады выдаваемой частоты кадров в высоких разрешениях, артефакты при прорисовке текстур и другие проблемы подпортили впечатление от новинки.
Тем временем компанией 3Dfx был подготовлен ответ на решения NVIDIA, которые все больше и больше завоевывали популярность среди геймеров – Voodoo5 с чипом VSA-100. Видеокарты Voodoo5 имели различные интерфейсы, среди которых были PCI AGP и версия для компьютеров Mac. По производительности они были впереди конкурирующих решений в лице ATI Rage 128 Fury MAXX и GeForce 256. Но, к огромному сожалению компании, успешным данный ускоритель не стал, так как 3Dfx банально опоздала с запуском новой серии. Несмотря на то, что анонс новых чипов VSA-100 состоялся осенью 99-ого года, платы на их основе добрались до реального потребителя лишь летом 2000-ого.
Выводы по разделу два
Начало массового развития видеоадаптеров датируется 1981 годом и выходом видеоадаптеров с интерфейсами MGA и CGA. Дальнейшее развитие их приводит к появлению по-настоящему революционного решения – VGA, XGA и SVGA-адаптеров, ознаменовавших кульминацию развития двумерных видеоадаптеров. Эта эпоха характеризуется господством компании IBM на рынке видеокарт.
Ближе к началу 1990-х годов двумерные видеокарты устаревают и производители устремляют взор на принципиально новый уровень развития видеоадаптеров – трехмерные адаптеры.
В 1990-ых множество производителей старалось найти свое место под солнцем и не упустить свой лакомый кусок пирога на стремительно развивающемся рынке графических решений для персональных компьютеров. Среди них были и 3Dfx, и ATI, и NVIDIA, и Intel, и многие другие. Но к началу нового века все они были буквально сметены двумя североамериканскими компаниями – ATI и NVIDIA. Стало ясно, что дальнейший раздел рынка, скорее всего, пойдет именно между этими игроками.
В конце концов, компания 3Dfx, попытавшаяся в начале 2000-х гг. выпустить конкурента картам от NVIDIA и провалившаяся, была куплена самой NVIDIA (по большому счету, ради разработок обанкротившейся компании, особенно технологии SLI, которую NVIDIA активно использует по сей день).
В связи с чудовищным развитием компьютерной игровой индустрии, производители видеоадаптеров бросили почти все усилия на разработку продуктов, обеспечивающих максимальное быстродействие в играх. В течение следующих 14 лет компании ATI (с 2006 года американская компания AMD, специализирующаяся на производстве микропроцессоров, купив ATI, выпускает видеокарты Radeon под своим именем) и NVIDIA, буквально столкнув всех конкурентов с гонки за лидерство, агрессивно борются между собой, пытаясь заполучить доверие пользователей ПК.
Как и компьютеры в целом, видеоадаптеры за относительно короткий промежуток времени прошли гигантский путь вперед. От 4 КБ до 6 с лишним ГБ, от 350 нм до 28 нм, от 50 Гц до 2000 с лишним МГц, от одного монитора с разрешением 320х200 до четырех объединенных мониторов с общим разрешением 4096x2160 – развитие видеоадаптеров не прекращается и по сей день, позволяя нам создавать удивительные по своей мощности настольные решения, позволяющие обрабатывать огромнейшие потоки данных.