Test historických grafických karet: díl 2. (od Voodoo3 po Radeon 7500)

 

V minulém díle jsme se dostali až na konec roku 1999, kdy trhu grafických karet vládla GeForce 256 SDR. GeForce přišla jako blesk z čistého nebe a výrazně překonala veškerou konkurenci. ATI rychle zareagovala s Rage Fury MAXX složenou ze dvou čipů Rage 128 Pro. Rage Fury MAXX byla hodně problematická grafika, která dokázala výkon GeForce 256 maximálně dorovnat a to jen v některých hrách a velmi vysokém rozlišení.

Další pokus porazit GeForce, tentokrát ze strany S3, skončil rovněž neúspěchem. Savage 2000 měla zajímavý potenciál, ale příliš konzervativní frekvence, chyba v návrhu jádra (nefunkční jednotka TnL) a slabé ovladače ji odsoudily k neúspěchu. Další bylo na řadě 3Dfx – ta oznámila rodinu karet Voodoo4 a V5 založených na novém čipu VSA-100.

Nepřehlédněte:
Test historických grafických karet: díl 1. (od Voodoo2 po GeForce, 1998–1999)
20 let vývoje grafických karet: od CGA až po konec 3Dfx (díl III.)

V druhé části testu jsou zastoupeny všechny zajímavé grafické karty z období 1999 až 2001. Nechybí Voodoo4 4500, Voodoo5 5500, GeForce 256 DDR, GeForce2 MX, GTS, Ultra, Radeon SDR, DDR, Radeon 7500, Kyro, Kyro II, Matrox G450 a G550. Jsou zde i zástupci předchozí generace - Voodoo3 3500 SE, Riva TNT2 Ultra, GeForce 256 SDR, Rage Fury MAXX nebo Matrox G400 MAX.

Všechny hry z první části jsou dostatečně náročné a hodí se  i pro testování modernějších grafik. O něco větší požadavky pak mají nově přidané Max Payne 2 a Call of Duty. Ty dobře prověří nadčasovost testovaných karet - obě hry jsou minimálně o dva roky mladší než nejnovější použité grafiky.

Parametry grafických karet

 

Testovací sestava

Hardware

• AMD Athlon XP 1800+ @ 2166 MHz (12 × 180 MHz)
• MSI KT3 Ultra2 (VIA KT333)
• 256 MB DDR 360, CL2-2-2-5
• Samsung 80 GB, 7200 ot./min, ATA133
• Fortron 350W

Operační systém a ovladače

• Windows ME
• DirectX 9c
• WickedGL 3.02
• 3Dfx Voodoo3 V1.07.00 WHQL – 3Dfx Voodoo3
• Raziel Evolution Driver 1.01.16 - 3Dfx Voodoo4/5
• Catalyst 6.2 – ATI Radeon
• Driver 4.12.7942 - ATI Rage Fury MAXX
• Driver 6.82.016.0 - Matrox Millenium
• ForceWare 53.04 - Nvidia Riva, GeForce
• Driver 2.1.21.7 – PowerVR Kyro I/II
• Driver 4.12.01.9015 - S3 Savage 2000

Testované hry a software

• 3DMark 99 MAX – DX6, 1999
• 3DMark 2000 – DX7, 1999
• 3DMark 2001 SE – DX8.1 (DX7), 2001
• GLQuake – OpenGL, 1997
• Quake 2 – OpenGL, 1997
• Quake 3 Arena – OpenGL, 1999
• Unreal Tournament – Glide, DX6, 1999
• Clive Barker's Undying – Glide, DX6, 2001
• Dungeon Siege – DX7, 2002
• Serious Sam SE – OpenGL, 2002
• Call of Duty – OpenGL, 2003
• Max Payne 2 – DX8.1 (DX7), 2003

Úvod, parametry grafik, testovací sestava

3Dfx Voodoo a ATI Radeon

 

3Dfx Voodoo4/5

Série grafik Voodoo3 byla ve své době poměrně úspěšná. Výkon byl proti konkurenci na slušné úrovni, ale po technologické stránce bylo Voodoo3 trochu pozadu. Dobové recenze kritizovaly hlavně nepodporu 32bitových barev a absenci AGP 4×, v menší míře pak omezení na textury o maximálních rozměrech 256 × 256. Všechny tyto nedostatky měl řešit připravovaný čip VSA-100.

 

Karty rodiny Voodoo 4 a 5 byly oficiálně představeny na podzim roku 1999 – ovšem jen v podobě nefunkčních maket. Všechny byly založeny na novém čipu VSA-100. Voodoo4 4500 byla poháněna jedním, Voodoo5 5500 dvěma a Voodoo5 6000 celkem čtyřmi GPU.

Během vývoje se vyskytla celá řada problémů, zejména se zapojením SLI. Jako první se začátkem léta 2000 na trh dostala Voodoo5 5500. Výkon byl srovnatelný s nejrychlejší grafikou té doby – GeForce 256 DDR. Nedlouho potom ale přišla GeForce2 GTS a ta dokázala V5 ve většině her porazit. Na podzim ještě vyšla jednočipová Voodoo4 4500 jako nepříliš úspěšná konkurence pro GeForce2 MX. Byla to poslední oficiálně vydaná grafika od 3Dfx.

Po technologické stránce byly karty karty založené na VSA-100 na slušné úrovni. Proti Voodoo3 přibyla podpora 32bitových barev (včetně komprese textur DXT a FXT1), maximální velikost textur byla navýšena na 2048 × 2048. VSA-100 dokázal pracovat až s 64 MB paměti (neoficiálně 128 MB) a čip podporoval i rozhraní AGP 4×.

Voodoo5 se ale vyráběla jen v provedení PCI a AGP 2× (ve skutečnosti byla rychlost přenosu jen na úrovni PCI66  ~ AGP 1×). To znemožnilo použití V5 v novějších deskách podporujících pouze AGP 4× nebo 4×/8×.

Uspořádání čipu se proti předchozím Voodoo změnilo – místo jedné pipeline se dvěma TMU měl VSA-100 dvě nezávislé pipeline s jednou TMU na každé. Paměti zůstaly osvědčené SDRAM připojené na 128bitové sběrnici taktované synchronně s jádrem na 166 MHz.

VSA-100 podporoval zapojení do SLI, teoreticky až 32 čipů. S narůstajícím počtem GPU se násobil fillrate i propustnost paměti, kapacita se nesčítala a geometrický výkon zůstal na úrovni jednoho VSA-100. To se v některých novějších hrách ukázalo jako limitující faktor. Na druhou stranu netrpělo 3Dfx SLI na microstuttering a AFR lag – všechny čipy totiž zpracovávaly stejný snímek.

Největší výhoda Voodoo4/5 proti konkurenci spočívala v hardwarové implementaci anti-aliasingu – Rotated Grid Supersampling. Propad výkonu se zapnutím vyhlazování byl značný, přesto ale o něco menší ve srovnání s GeForce a Radeony. Pokud se vzala do úvahy i kvalita obrazu, tak byl rozdíl ještě větší ve prospěch 3Dfx – 2× RGSS (Voodoo4/5) měl podobnou kvalitu jako 4x Ordered Grid Supersampling (GeForce, Radeon, Kyro).

Pokročilý anti-aliasing ale nedokázal „přebít“ marketingové nedostatky v podobě chybějícího AGP 4× a HW TnL. Stejně tak přídavné napájení Voodoo5 na popularitě moc nepřidalo. V konečném zúčtování rodina grafik založených na VSA-100 moc úspěchů nesklidila, a přispěla tak ke krachu 3Dfx v prosinci 2000.

ATI Radeon

První Radeon přišel na trh v dubnu 2000 – prakticky současně s Voodoo5 a GeForce2 GTS. Radeon vycházel z předchozího GPU – Rage 128 Pro. Odpovídal tomu i původní název projektu R6 (Rage6). Až později byl přejmenován na známější R100. Proti Rage 128 byla zde celá řada vylepšení. Radeon měl stále dvě pipeline, ovšem každá z nich nesla tři texturovací jednotky. Díky tomu bylo možné provést v jednom průchodu až šestivrstvý multitexturing.

Pro snížení závislosti na propustnosti paměti byl implementován řadič DDR SDRAM. Vzhledem k tomu, že konkurenční grafiky (zejména GeForce 256) byly silně limitovány pomalým přístupem do paměti a samotný DDR řadič nebyl dostačující, rozhodla se ATI implementovat technologie pro úsporu využití šířky pásma - Hyper Z.

Samozřejmostí byla i podpora HW TnL. Narozdíl od GeForce podporoval R100 i všechny režimy Bump Mappingu, včetně EMBM. Zajímavostí je, že první Radeon podporoval dokonce i Pixel Shader, jeho implementace ovšem nebyla kompatibilní s DirectX 8. I tak ale byl Radeon technologicky nejpokročilejší grafickou kartou až do příchodu GeForce3.

Jádro R100 bylo použito na mnoho variant Radeonů. První (a zároveň nejrychlejší) kartou založenou na jádře R100 byl Radeon DDR VIVO. Jádro bylo taktováno na 183 MHz a stejnou frekvenci mělo i 64 MB DDR paměti (asynchronní režim na R100 nefungoval správně, takže bylo nutné GPU i paměť taktovat na stejnou frekvenci).

O několik měsíců později přišel na trh Radeon SDR, který měl konkurovat GeForce2 MX. Hardwarová výbava byla pro tento účel dostatečná – plnohodnotné jádro R100 a 32 MB SDRAM, oboje běžící  na frekvenci 160 MHz. Tehdejší ovladače ale nedokázaly plně využít HW potenciál, a tak Radeon SDR nebyl příliš úspěšný.

V roce 2001 byl uveden Radeon VE (později přejmenovaný na Radeon 7000), jako zástupce lowendu. Jádro RV100 bylo přesnou polovinou velkého R100 – zůstala jedna pipeline se třemi TMU a 64bitový DDR řadič. V rámci úspor byla odebrána i jednotka TnL a podpora Hyper Z. Naopak RV100 jako první GPU od ATI podporoval připojení dvou monitorů. Referenční karty měly poměrně vysoké takty 183/366 MHz (efektivně). Běžně dostupné kusy od různých výrobců však byly často taktovány jen na 150 MHz a někdy i méně.

Poslední kartou založenou na na R100 architektuře byl Radeon 7500 s jádrem RV200. Jednalo se o 150nm dieshrink R100 s opraveným paměťovým radičem (funkční asynchronní režim) a přidanou podporou více monitorů z RV100. Referenční Radeon 7500 byl taktován na 290 / 460 MHz. Při příležitosti uvedení Radeonu 8500 (a později 7500) byly všechny Radeony s R100 přejmenovány na Radeon 7200 Series. V novějších ovladačích tak už nebylo možné podle názvu karty poznat o jaký model konkrétně se jedná.

 

Matrox Millenium a Nvidia GeForce

Matrox Millenium G450, G550

Zhruba rok po úspěšném Matroxu G400 byl uveden nástupce – G450. Všichni očekávali vylepšenou, mírně rychlejší G400, možná i podporu TnL. Tu by teoreticky mohla zvládat i původní G400  (implementace pomocí programovatelného jádra WARP), ale k přidání této funkce do ovladačů nikdy nedošlo. Očekávání se ale nenaplnily a nová G450 nepřinesla ani lepší výkon, ani rozšířenou technologickou výbavu.

G450 byla vlastně jen mírně upravené původní jádro G400 vyráběné novým 180nm výrobním procesem. Konfigurace tedy zůstala stejná – dvě pipeline a dvě texturovací jednotky. Ani kapacita RAM se nezměnila – 16, nebo 32 MB. Narozdíl od G400 byly ale použity paměti DDR, ovšem jen s 64bitovou sběrnicí. I přes 180nm výrobu byly všechny varianty G450 taktovány výrazně pomaleji a s přispěním pomalejší paměti to znamenalo citelně slabší výkon proti předchozí generaci.

Přibližně o další rok později (podzim 2001) se začala prodávat poslední grafika založená na tehdy už silně zastaralé architektuře G400. Matrox G550 byla prakticky stejná karta jako G450, jedinou změnou byla přidaná texturovací jednotka pro každou pipeline. Dohromady tedy GPU měla dvě pipeline se dvěma TMU na každé. To sice poněkud navýšilo výkon, pořád ale byla G550 výrazně pomalejší než dva roky stará G400 MAX.

Pro hry byly všechny nové Matroxy nesmyslně pomalé a navíc vzhledem k výkonu silně předražené. V tomto období tak začala éra Matroxu jakožto výrobce grafik pouze pro 2D. G450 i 550 nativně podporují výstupy na dva monitory (přímo v jádře jsou přítomny dva RAMDAC a TMDS transmitér pro LCD). Konkurenční výrobci grafik – ATI a Nvidia – ale zanedlouho zahrnuli podporu dvou monitorů i do svých GPU, a tak zmizel i poslední trumf Matroxu.

Nvidia GeForce2

Rodina GeForce2 byla po stránce architektury shodná s GeForce 256. Nvidia se zaměřila hlavně na opravy chyb a zvyšování hrubého výkonu.

Jako první byla uvedena na jaře 2000 GeForce2 GTS založená na jádře NV15. Hlavní rozdíl proti GeForce 256 spočíval v modernějším 180nm výrobním procesu, který umožnil razantní nárůst frekvence z původních 120 až na 200 MHz. Kromě taktu a výrobního procesu se změnila i konfigurace GPU. NV15 měla stále čtyři pixel pipeline, ale každá z nich nesla dvě bilineární TMU.

Podle některých teorií měla takto původně vypadat i první GeForce, ale kvůli chybě v návrhu jádra konfigurace 4 × 2 nefungovala správně. Proto byly ve finální verzi NV10 nakonec jen čtyři trilineární texturovací jednotky (pro každou pipeline jedna). GeForce2 GTS byla tedy dost možná jen dieshrink předchozí generace.

Nejslabším místem Geforce2 GTS (i celé řady GF 1/2) zůstala velká náročnost na propustnost paměťové sběrnice. Zatímco fillrate narostl zhruba 3×, RAM byla ve srovnání s GeForce 256 DDR zrychlena o pouhých 10 % – 128bitové DDR taktované na 333 MHz. Nvidia neimplementovala kromě komprese textur žádnou technologii pro šetření šířky pásma, a bojovala tak proti konkurenčním grafikám pouze hrubou silou. GeForce2 byla poslední generací grafických karet, kde tato strategie stačila k úspěchu.

Nedlouho po GeForce2 GTS přišla odlehčená verze MX jako zástupce střední třídy. GPU GeForce2 MX byla vlastně přesná polovina NV15. Obsahovala dvě pixel pipeline a celkem čtyři TMU. Paměťový řadič podporoval 64bitové DDR nebo 128bitové SDRAM. Referenční GF2 MX byly taktovány 175 MHz GPU a 32 MB SDRAM na 166 MHz.

Později se objevily i nové typy MX200 a MX400. Čtyřstovka vycházela z původní MX, paměti se osazovaly volitelně 32 nebo 64 MB SDRAM, GPU běželo vždy na 200 MHz, RAM se lišily podle výrobce karty – od 143 do 200 MHz. MX200 používala osekanou 64bitovou sběrnici a díky tomu byl výkon velmi slabý.

Ke konci roku 2000 vydala Nvidia nejrychlejší kartu založenou na NV15 – GeForce2 Ultra. Ultra měla jádro taktované na 250 MHz, což byla horní hranice pro 180nm výrobní proces.  Hlavní rozdíl proti GTS ale spočíval v osazených pamětech. Byly zde použity na tehdejší dobu extrémně rychlé a nedostatkové 460MHz DDR.  To zajistilo značný náskok nad veškerou konkurencí (Radeon 7500 vyšel až o rok později).

PowerVR Kyro, návod na interaktivní grafy

PowerVR Kyro I/II

PowerVR vstoupilo na trh 3D akcelerátorů v roce 1996 s čipem PCX1 (Series 1). Jednalo se o velmi zajímavý koncept – podobný Voodoo Graphics od 3Dfx. PCX1 byla samostatná karta s vlastní pamětí, která stejně jako Voodoo vyžadovala ještě „2D“ grafickou kartu. Způsob propojení s primární grafikou byl velmi specifický. SGX totiž disponovalo pouze pamětí na textury – prostor pro framebuffer se alokoval v paměti 2D karty. Veškerá komunikace tak probíhala přes sběrnici PCI a nebyl zapotřebí interní ani externí propojovací kabel.

GPU vycházející z architektury Series 2 se používala téměř výlučně pro herní konzole a do PC se dostala až v roce 1999 pod jménem Neon 250. Technologicky na tom Neon byl dobře, ale hrubý výkon byl na tu dobu velmi slabý. Proti konkurenci tak neuspěl.

Podstatně lépe dopadla následující generace (Series 3) a na ní založené dobře známé karty Kyro a Kyro II. První Kyro se začalo prodávat v druhé polovině roku 2000 a bylo to příjemné oživení trhu grafických karet. Hardwarové parametry byly sice na tehdejší dobu velmi slabé, jenže zdání klamalo.

Dvě pipeline, každá s jednou texturovací jednotkou a 128bitové SDRAM rozhodně neoslnily. I frekvence byly extrémně nízké – jádro i paměti běžely na pouhých 115 MHz. Přesto ale Kyro dosahovalo výkonu GeForce 256 SDR nebo pozdější GeForce2 MX. Architektura jádra totiž byla velmi propracovaná a efektivní.

Stejně jako u předchozích čipů PowerVR byl použit tile-based rendering. Vykreslování scény probíhalo po malých částech, což výrazně snížilo nároky na paměťovou propustnost – velká část dat se vešla do cache v GPU, a nebylo nutné tak často přistupovat do pomalé vnější paměti.

Další zajímavou technologií byla HSR (Hidden surfaces Removal). HSR vypočítá viditelnost objektů z pohledu kamery a pokud některé z nich jsou zcela překryty jiným (bližším) objektem, pak jsou z procesu vykreslování vypuštěny a významně se tím ušetří fillrate. Kromě Kyra HSR používal i starší Neon 250 a také ATI Radeon. Kyro nově podporovalo EMBM a nechyběla ani komprese textur DXT. Jediné slabé místo technologické výbavy byla chybějící HW TnL, v ovladačích bylo možné zapnout pouze softwarovou emulaci.

O rok později byla uvedena poslední desktopová grafika od PowerVR – Kyro II. Ve srovnání s původním Kyrem byly jen dvě změny. Modernější 180nm proces a z toho plynoucí výrazné navýšení frekvence – GPU i paměť běžely synchronně na 175 MHz. Druhou změnou byla problematická podpora AGP 4×. Karty od většiny výrobců (včetně nejrozšířenějšího Herculesu) fungovaly jen v režimu AGP 2×. To prakticky znemožnilo osadit Kyro II do systémů s Pentiem 4 nebo novějšími Athlony XP.

Kyro II bylo ve většině her podobně rychlé jako znatelně dražší GeForce2 GTS, a tak se stalo pro mnoho hráčů zajímavou volbou. Později byla ohlášena ještě rychlejší varianta Kyro II SE, ale ta se do prodeje nikdy nedostala. Žádné další grafické čipy pro PC už PowerVR nevydalo a přeorientovalo se na mobilní segment, kde funguje dodnes.

Jak na interaktivní grafy 2.1

1. Pokud se vám nelíbí písmo se stíny, velmi snadno je vypnete v Nastavení. Máte-li ještě problémy s rychlostí zobrazování, můžete v Nastavení povypínat také animace. 
2. V základním nastavení jsou pruhy seskupeny dle úhlopříčky monitory a dále seřazeny dle naměřené hodnoty (vzestupně, či sestupně pak podle toho, je-li zrovna vyšší = lepší či naopak). Toto můžete snadno změnit zvolením řazení dle naměřené hodnoty v testu, seskupením třeba podle matrice apod.
   
3. Po najetí myší na některou z položek (třeba na HP ZR24w) se z této stane 100 % (základ) a ostatní položky se spočítají podle ní. Všechny absolutní hodnoty se změní na relativní. Zpět se změní, až kurzor myši opustí oblast s názvy položek (v tomto případě procesorů).
   
4. Budete-li chtít nějakou položku (monitor) v grafech sledovat, můžete si její pruh libovolně obarvit. Stačí klepnout levým tlačítkem myši na barevném pruhu a vybrat si z palety. Máte-li povoleny cookies, mělo by vám nastavení vydržet i pro další grafy v dalších kapitolách.
   
5. Cenu a další základní parametry (například rozlišení či úhlopříčku) můžete zobrazit kdykoliv v každém grafu: stačí u vybraného procesoru najet kurzorem myši nad pruh s hodnotou (měření) a chvíli počkat. Objeví se jako plovoucí nápověda (tooltip).
   
6. Zámek základu (monitor, který se stane těmi 100 % a od něhož se odvíjí další relativní hodnoty) aktivujete pomocí současného stisku klávesy CTRL a levého tlačítka myši nad procesorem (či jeho pruhem v grafu), který chcete uzamknout.
   
7. Před prvním použitím grafů si pro jistotu vyprázdněte cache prohlížeče (zřejmě bude stačit refresh) a v případě problém smažte i příslušné cookies.
   
8. Interaktivní grafy 2.1 jsou kompatibilní s prohlížeči Firefox (testovány verze 4.x), Opera (testováno s 12.x), Internet Explorer 8, 9 a 10 (verze 7 a starší už nejsou podporovány) a Chrome (zde mají tooltipy hranaté rohy namísto kulatých).
   
9. V případě problémů se nejdříve ujistěte, že máte v prohlížeči povoleny skripty i cookies, dále splnění bodů 7 a 8, teprve potom nám chybu prosím co nejpřesněji reportujte. Jedná se o první ostré nasazení grafů, takže i přes delší testování autorem a redakcí při komplexnosti aplikace určitě ještě nějaké mouchy v nějaké kombinaci objevíte.

3DMark 99 Max, 3DMark 2000, 3DMark 2001 SE

Všechny testy od Futuremarku jsme ponechali ve výchozím nastavení.

3DMark 99 MAX

 

3DMark 2000

3DMark 2001 SE

GLQuake, Quake 2, Quake III Arena

GLQuake

Testováno vestavěné timedemo "demo1".

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 52,1 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 52 fps

Voodoo4 a 5 podávají v GLQuake solidní výkon, ovšem jen v 16bitových barvách. Přechod na 32bitové barvy znamená výrazný propad výkonu. Všechny Radeony si tady vedou velmi dobře – hlavně v 32bit režimu.

Se zapnutým vyhlazováním se naplno projeví síla VSA-100. Voodoo5 se pohybuje na úrovni GeForce2 GTS, Voodoo4 bojuje s odlehčenou verzí MX. Radeony podávají také dobrý výkon, ale jen s 2× AA. Jakmile dojde k navýšení na čtyři vzorky, dojde architektuře R100 dech a výkon je proti konkurenci poloviční. Při zachování podobné kvality obrazu – 2× RGSS (3Dfx) a 4× OGSS (ATI, Nvidia, PowerVR) – je  vidět naprostá převaha 3Dfx. Dokonce i Voodoo4 dokáže držet krok s GeForce2 GTS.

Quake 2

Testováno vestavěné timedemo "demo1".

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 41,6 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 41,4 fps

Quake 2 nejlépe sedí Nvidii, všechny GeForce zde podávají dobré výsledky. Ve vysokém rozlišení s 32bit barvami mají slušný výkon i Radeony. Voodoo4/5 se v Quake 2 příliš nedaří, zejména v rozlišení 1600x1200.

Situace se příliš nemění ani se zapnutým vyhlazováním, jen odstup GeForce2 na čele se zvětšil. Se 4× AA se rozdíly ještě prohlubují, s GeForce2 GTS a Ultra dokáže držet krok jen Voodoo5, ostatní karty mají výkon poloviční.

Quake 3 Arena

Testováno vestavěné timedemo "demo1".

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 39 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 37,4 fps

Rozložení sil v Q3A vesměs odpovídá papírovým předpokladům. Vyjímkou jsou karty Kyro. Vzhledem k teoretickým parametrům je framerate skoro na úrovni GF2 Ultra nebo Radeonu 7500 skoro zázrak. Tile-based rendering a HSR tady fungují velmi dobře.

Dvojnásobný anti-aliasing příliš nesvědčí Radeonům ani GeForce – propad výkonu je masivní. Kyro 2 naopak provádí 2× AA s poměrně malou ztrátou výkonu a dostává se do vedení. Při nejvyšším stupni anti-aliasingu vede se solidním náskokem Voodoo5 (2× RGSS). Ještě přijatelnou rychlost má GeForce2 Ultra, všechny ostatní grafiky už jsou pod mezí hratelnosti.

 

Unreal Tournament, Clive Barker's Undying

Unreal Tournament

Testováno demo "utbench".

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 22,7 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 22,6 fps

Měřené demo je výrazně limitováno procesorem – maximum se pohybuje okolo 80 fps. Šestnáctibitové režimy na Voodoo běží pod Glide, všechno ostatní pak využívá D3D. V rozlišení 1024 × 768 je situace na špičce vyrovnaná díky limitu ze strany CPU. Voodoo4 se v UT příliš nedaří a je až za Rivou TNT 2 Ultra a Matroxem G400 MAX. Ze starších karet podává dobrý výkon Rage Fury MAXX – Unreal engine jí dobře sedí.

Ve vysokém rozlišení 1600 × 1200 × 32 hodně karet odpadá – zejména modely s 32 MB paměti. Překvapivě dobrý výkon má Radeon DDR, Radeon 7500 navzdory podstatně lepším parametrům zůstává na podobné úrovni.

Poměr sil se moc nemění ani se zapnutým vyhlazováním. 4× AA na Radeonech nefunguje.

 

Clive Barker's Undying

Testována scéna "cu_03".

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 20,6 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 20,4 fps

CBU běží na Unreal enginu, platí pro něj tedy totéž, co pro Unreal Tournament, včetně limitu ze strany CPU – cca 90fps.

Dungeon Siege, Serious Sam SE

Dungeon Diege

Testováno pomocí utility DS Benchmark.

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 36,7 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 36,3 fps

Dungeon Siege na rozdíl od většiny ostaních her není příliš závislý na fillrate. Nejdůležitější je propustnost videopaměti. 64bitové grafiky tady propadají, 128 bitů (a víc) naopak prakticky garantuje slušnou hratelnost. DS je značně limitován rychlostí procesoru. Ani vysoko taktovaný Athlon XP na karty o několik generací starší nestačí. Engine podporuje HW TnL, ale jeho vliv na fps je minimální.

Rozlišení 1024 × 768 je silně limitované výkonem CPU, takže pravý výkon grafik se ukáže až v 1600 × 1200. Tam s velkým náskokem vítězí Radeon 7500. Všechny Radeony (s výjimkou R7000) těží z optimalizací přístupu do paměti. GeForce naopak propadají. Velmi dobrý výsledek podává i Kyro 2, Voodoo5 a Rage Fury MAXX.

Se zapnutým vyhlazováním mizí ze startovního pole všechny GeForce – Dungeon Siege s anti-aliasingem na nich nefunguje korektně.

Serious Sam SE

Frapsem měřeno vestavěné demo "Valley of the Jaguar".

1024 × 768 × 16 + 4× RG SSAA

• Voodoo5 5500 AGP: 11,7 fps
• Voodoo5 5500 PCI: 11,4 fps

Engine Serious Sam podporuje Direct3D i OpenGL, všechny karty jsou měřeny pod OGL. Karty Voodoo používají ovladač WickedGL, protože dává lepší rychlost při zachování stejné kvality obrazu.

V 16bitových barvách vede díky velkému hrubému výkonu GeForce2. Se stoupající náročností Radeony srovnávají krok. 1024 × 768 32bit je na těchto grafikách maximální použitelné rozlišení. Velmi dobrý výkon má Voodoo5, která těsně poráží Geforce2 GTS. Ještě o kousek výš je Radeon DDR. Na hranici hratelnosti se pohybují GeForce 256 DDR a Radeon SDR, všechny ostatní karty už nemají dost výkonu pro plynulé hraní. V nejvyšším rozlišení už dostatečnou rychlost nemá ani Radeon 7500.

Poměr sil zůstává prakticky nezměněn i se zapnutým anti-aliasingem.

Call of Duty, Max Payne 2

Call of Duty

Testováno vestavěné timedemo "demo00.dm_1 - MP_carentan".

Call of Duty využívá upravený Q3A engine. Hra byla vydána až v roce 2003, takže HW nároky jsou dost vysoké. Vyžadována je podpora 32bitových barev,  TnL (stačí i SW emulace) a možná i některé další pokročilé funkce. Starší grafiky jako Riva TNT2, Voodoo3, Rage 128 Pro nebo G400 nedokáží CoD vůbec spustit.

Ve všech nastaveních s velkým náskokem vede GeForce2 Ultra. I ostatní GeForce podávají dobrý výkon. Radeonům, Voodoo, ani Kyru se tady příliš nedaří. Voodoo4/5 navíc musí použít speciální ovladač MesaFX, který je vždy o něco pomalejší než standardní 3Dfx ICD. Umožňuje však spustit některé novější hry.

May Payne 2

Frapsem měřena scéna s vybuchujícím výtahem na začátku hry.

Max Payne 2 dokáže využít HW TnL a s nejvyššími detaily i Pixel Shader. Zde je testováno nastavení se středními detaily, kde stačí libovolná karta s podporou 32bitových barev.

Radeony a GeForce podávají výkon přesně podle papírových předpokladů. Poměr sil se nemění ani s vysokým rozlišením nebo zapnutým vyhlazováním. Velmi dobře si vede i Voodoo5, která je na úrovni GeForce2 GTS. Naopak Kyru engine Max Payne 2 moc nesedí.

Shrnutí výkonu, hodnocení výkonu, pár slov k anti-aliasingu

 

Shrnutí výkonu

Shrnující graf je vytvořen tak, že v každé hře tvoří 100 % (základ) nejlepší výkon a od něj jsou odvezeny další relativní výkony. Takto nemá žádná hra větší váhu. Pokud některá grafika danou hru/nastavení nedokáže spustit, je do průměru započítána nula.

Při započtení 4× RG SSAA do průměrování:

• Voodoo5 5500 AGP: 48,8 %
• Voodoo5 5500 PCI: 48,2 %

Při započtení 4× RG SSAA do průměrování:

• Voodoo5 5500 AGP: 59,1 %
• Voodoo5 5500 PCI: 56,8 %

V souhrnných grafech je dobře vidět, v čem která architektura vyniká. Nejméně náročné nastavení 1024 × 768  × 16-bit nejlépe zvládá Nvidia s kartami GeForce2 Ultra a GTS, které jsou na prvních dvou místech. Radeony jsou optimalizovány pro 32bitovou barevnou hloubku, proto je nejrychlejší z nich – Radeon 7500 – až na třetím místě se ztrátou 20 % na první pozici. Naopak Voodoo5 5500 AGP si vede v 16bitovém režimu docela dobře a překonává Radeon DDR i GeForce 256 DDR.

Zhruba uprostřed je GeForce2 MX, Kyro a Rage Fury MAXX – zástupce předchozí generace. O trochu slabší jsou Voodoo3/4, Radeon 7000 a Riva TNT2 Ultra. Špatný výkon podává osekaná GeForce2 MX 200 s 64bitovou sběrnicí. Úplně nejhorší jsou Matroxy G450/550 a PCI verze Radeonu 7000 – tady je vidět velmi špatná implementace PCI ze strany ATI.

Rozlišení 1024 × 768 s 32bitovými barvami bylo kolem roku 2000 pro herní grafiky tou nejpoužívanějí kombinaci  (podobně jako je dnes FHD). Pozitivně se tady projevuje optimalizace ATI a PowerVR na 32bitové barvy – všechny Radeony i Kyro se v grafu posunuly o několik pozic výš. GeForce a Voodoo4/5 naopak zaznamenaly značný propad výkonu při zapnutí 32bitových barev.

V extrémním rozlišení 1600 × 1200 × 32 se optimalizace i hrubá síla projeví naplno. Vedení převzal Radeon 7500, GeForce2 Ultra je hned v závěsu. Ve srovnání s předchozími méně náročnými nastaveními tady má vedoucí dvojice velký náskok nad zbytkem pole. Třetí Radeon DDR VIVO je o 20 % pomalejší než GeForce2 Ultra na druhém místě. Ještě GeForce2 GTS a Kyro 2 se docela drží, ostatní karty už mají výkon poloviční nebo menší. Vysoké rozlišení dobře sedí Radeonům – třeba Radeon SDR je téměř o 50 % rychlejší než přímá konkurence v podobě GeForce2 MX. Výjimkou je jen lowendový R7000, který nemá dostatečný fillrate a sráží ho i absence Hyper-Z.

Se zapnutým vyhlazováním se rozložení sil hodně mění. Na čele je sice pořád Radeon 7500 a GeForce2 Ultra, ale jejich náskok proti ostatním je minimální. Voodoo5 má o něco menší ztrátu výkonu při zapnutí anti-alisingu a má v průměru srovnatelný výkon s GeForce2 GTS. Úplně stejně je na tom Voodoo4 a GeForce2 MX. Radeon 7000 a GeForce2 MX 200 s anti-aliasingem úplně odpadají – žádná z testovaných her na nich v tomto nastavení není hratelná.

32bitové barvy v kombinaci s 2× anti-aliasingem produkují zajímavé výsledky. Nejrychlejší je totiž Kyro II. Díky title-based renderingu dokáže Kyro provádět 2× AA s relativně malou ztrátou výkonu. Rovněž optimalizace pro 32bitové barvy je na dobré úrovni. Radeony jsou na tom také velmi dobře, přesto ale reálný výkon není ve srovnání s Kyrem až tak oslnivý – zejména s ohledem na teoretické parametry. GeForce2 v 32 bitech obecně ztrácí více a anti-aliasing to ještě umocní.

Poslední graf je tak trochu speciální. Testované grafiky používají dvě odlišné metody anti-aliasingu. Dopad na výkon je podobný – 2× AA znamená zhruba poloviční výkon, 4× AA pak čtvrtinový. Rozdíl je ale v kvalitě obrazu. Rotated Grid Supersampling na Voodoo4/5 se dvěma vzorky na pixel poskytuje srovnatelně vyhlazený obraz jako 4× Ordered Grid Supersampling na všech ostatních kartách. 2× OGSS totiž vyhlazuje pouze horizontální nebo vertikální hrany, nikoliv oboje najednou – k tomu je nutné aktivovat 4x OGSS. Voodoo5 odebírá vzorky pootočeně. Dva vzorky tak stačí pro vyhlazení vertikálních i horizontálních hran.

Zařadil jsem do výsledků i variantu 2× AA na Voodoo, kde je vidět, že při srovnatelné kvalitě jsou Voodoo výrazně rychlejší a překonávají veškerou konkurenci. Ani Kyro na tom nejsou špatně, jejich výkon je lehce nadprůměrný. Mnohem hůře dopadly Radeony – architektuře R100 evidentně vyšší stupeň vyhlazování nesedí, a výkon je tak velmi špatný.

   

Zleva doprava: R7500 2× OGSS, R7500 4× OGSS, V5 5500 2× RGSS (klepněte na náhled a v galerie pak znovu na obrázek pro zobrazení originálu 1:1)

Na screenshotech je rozdíl v kvalitě vyhlazování dobře vidět. Třeba dveře od výtahu vpravo vzadu nejsou s použitím 2× OGSS vyhlazeny vůbec, stejně tak roh zdi vlevo. 4× OGSS už vypadá lépe, ale přesto některé objekty stále mají zubaté hrany – například zeď vzadu u oken a okraje pravé ruky. 2× RGSS Voodoo5 funguje i na těchto problematických místech.

Poznámka: 3DMark patrně používá v 16bitovém režimu textury s nižším rozlišením a jsou vidět i méně kvalitní barevné přechody. Na porovnání kvality antialisingu to nemá vliv.

 

Hodnocení architektur a jejich „životnosti“

Hodnocení architektur

Hodnocení vychází z obou dílů testu, tedy i z článku Test historických grafických karet: díl 1. (od Voodoo2 po GeForce, 1998–1999).

3Dfx Banshee, Voodoo2, Voodoo3

Architektura i technologická výbava je u všech karet stejná (vychází z původní Voodoo Graphics), liší se pouze hrubý výkon a kapacita paměti. Po uvedení Rivy TNT se začalo upozorňovat na nepodporu 32bitových barev a velkých textur na Voodoo2. O rok později s příchodem TNT2 kritika ještě zesílila a přidala se další potenciální nevýhoda – absence AGP 4×. Grafické čipy od 3Dfx tak působily poněkud zastarale. V praxi ale tyto omezení vadily jen minimálně.

Voodoo2 zvládala bez problému většinu her do roku 2000–2001. Textury pouze do velikosti 256 × 256 ani 16bit barvy neznamenaly pro V2 prakticky žádné omezení. Na novější hry, které toto vyžadovaly, stejně Voodoo2 neměla dost hrubého výkonu. Na svou dobu to byla dobře vyvážená karta bez výrazných nedostatků. Snad jediné slabší místo je podle mého názoru jen 4 MB paměti pro textury, což třeba v Quake 3 Arena nestačí a při maximální kvalitě textur Voodoo2 jede okolo 30 fps a to je pro pohodlné hraní málo.

Banshee má jen jednu texturovací jednotku a to pro většinu her znamenalo citelně horší výkon ve srovnání se starší V2. Díky zavedení unifikované paměti zmizelo omezení na maximální rozlišení 800x600 (1024x768 pro V2 SLI) a bylo k dispozici více prostoru pro textury. Nic z toho ale nemělo pro Banshee valný smysl, protože na to neměla dost výkonu.

Voodoo3 je jedinou grafikou z této řady, která reálně narazila spíše na nedostatek technologií, než na slabý výkon. Dvě TMU, takt blížící se až k hranici 200 MHz a 16 MB rychlé paměti znamená výkon i více něž dvojnásobný ve srovnání s Voodoo2. Voodoo3 by měla dostatek výkonu i na hry vydané po roce 2001/2002, ovšem některé z nich vyžadovaly 32bitovou barevnou hloubku, a proto je nebylo možno vůbec spustit. Omezení na textury 256 × 256 zase znamenalo u novějších her výrazně slabší kvalitu obrazu proti konkurenčním grafikám, které tento problém neměly – velmi dobře je to vidět třeba ve hře Mafia.

Proti konkurenční TNT2 sice Voodoo3 vypadala poměrně zastarale, nicméně v dobových hrách to nevadilo a ty novější mnohdy byly i nad možnosti TNT2.

 

Nvidia Riva TNT, TNT2

Riva TNT se dostala do prodeje někdy v polovině roku 1998, nedlouho po Voodoo2, pro kterou byla přímou konkurencí. TNT měla na svoji dobu velmi dobré parametry 16 MB paměti, rozlišení až 1600 × 1200, podpora velkých textur 2048 × 2048 a nechyběl ani 32bitový rendering. Téměř všechny tyto technologie ale byly jen papírové – TNT neměla ani zdaleka dostatek výkonu k jejich využití.

Maximální reálně použitelné rozlišení bylo 1024 × 768 × 16 nebo 800 × 600 × 32 a to ani ne ve všech hrách. Stejně tak velké textury u karty nebyly nikdy využity, protože v dobových hrách se nepoužívaly a nové na TNT stejně plynule neběžely. Reálná použitelnost je stejná jako u Voodoo2 – končí v roce 2000/2001.

Creative Graphics Blaster Riva TNT. Zdroj: VGA Legacy

Riva TNT2 je mírně vylepšená původní TNT. Nový 250nm výrobní proces umožnil jádro taktovat na 150 MHz (v OC edicích i víc) – to byl proti původním 90 MHz velký pokrok. RAM byla zvětšena na dvojnásobek a přibyla i podpora AGP 4×. To ale bylo všechno, architektura zůstala stejná.

TNT2 byla v dobových testech srovnatelně rychlá jako Voodoo3 (oboje 16bitové barvy). Ani s odstupem času se na rozložení sil nic nezměnilo. 32bitová barevná hloubka se na TNT2 konečně stala použitelnou (z hlediska výkonu), ale pořád byůa o dost pomalejší něž Voodoo3. Takže uživatel se musel rozhodnout – buď hrát v 16 bitech se stejnou rychlostí jako V3 a slabou kvalitou obrazu (nekvalitní dithering), nebo znatelně pomaleji ve 32 bitech s kvalitou o trochu lepší.

32 MB videopaměti a AGP 4× někteří označovali jako velkou výhodu do budoucna. Větší paměť jistě nebyla na škodu, ale zároveň to byla pro TNT2 svým způsobem nutnost – 32bitový rendering v kombinaci s většími texturami měl mnohem větší požadavky na kapacitu RAM. Na Voodoo3 tohle odpadlo, a tak stačilo i 16 MB. AGP 4× bylo pro všechny DX6 grafiky naprosto zbytečné. Teprve pro další generaci mělo v některých situacích rychlejší AGP smysl.

Ani v nových hrách vydaných po roce 2002 TNT2 nebyla o moc použitelnější než V3. Nepodporovala totiž žádnou formu komprese textur, což některé hry vyžadovaly a ty pak na TNT2 nešly spustit. Příkladem je třeba Call of Duty. Vyskytují se ale i nové hry, co na TNT2 beží docela dobře ( např. Max Payne 2). Celková použitelnost je tedy o něco lepší, řekneme tak do roku 2003 (samozřejmě neplatí pro všechny hry).

ATI Rage 128 GL, 128 Pro, Fury MAXX

Rage 128 GL pochází ze stejné doby jako Riva TNT a Voodoo2. Jádro obsahuje dvě nezávislé pipeline, každá s jednou texturovací jednotkou. Frekvence se pohybuje kolem 80–90 MHz. Osazeno je 16, nebo 32 MB SDRAM, které jsou připojeny přes 64-, nebo 128bitovou sběrnici (existují různé verze karty). Rage 128 GL je stejně rychlá jako Riva TNT a neliší se ani podpora technologií. Zhruba stejně velký je i propad výkonu při 32bit renderingu. A ani kvalita obrazu v 16bitových barvách se moc neliší – je špatná. Co se týče použitelnosti ve hrách, platí totéž co pro Rivu TNT.

Rage 128 Pro přináší několik technologických vylepšení – podpora komprese textur, zlepšená kvalita 16bitového renderingu a menší propad výkonu při přechodu na 32bitové barvy. Kromě toho je jádro vyrobeno modernějším 250nm procesem a běžně je taktováno na 120 MHz. Paměť má standardně kapacitu 32 MB a je připojena přes 128bitovou sběrnici. Výkon se pohybuje na úrovni Rivy TNT2, ve 32bitových barvách je Rage o trochu rychlejší. Použitelnost ve hrách je shodná s Rivou TNT2, jen výkon je o trochu menší.

Rage Fury MAXX se skládá ze dvou čipů R128 Pro a celkem 64 MB paměti. Platí tedy totéž, co pro běžnou Rage 128 Pro, až na dva rozdíly. Prvním je výkon – podle hry se dosahuje až na úroveň první GeForce. Druhý rozdíl spočívá v ovladačích. RFM funguje pouze ve windows 98/ME. Pro novější hry je RFM prakticky nepoužitelná.

Matrox G400, G450, G550

Matrox G400 (a potažmo MAX verze) byl ve své době rovnocenným soupeřem pro vyšší varianty TNT2 a Voodoo3. Technologie byly nadprůměrné a jediná slabina byly slabší ovladače – hlavně OpenGL. S odstupem několika let se pozice G400 proti TNT2 nezměnila, slabým místem se ukázala chybějící podpora komprese textur. Celková použitelnost je shodná s Rivou TNT2 Ultra. G450 a 550 jsou o rok, resp. o dva novější a s nižším výkonem. Už když byly nové, byly na hry nevhodné – pro hry z roku 2001 nebo novější jsou G450/550 nepoužitelné.

 

S3 Savage 4, Savage 2000

Grafické karty od S3 vždycky trpěly na problémy s ovladači – i v době, kdy byly nové. Po neúspěchu Savage 2000 S3 na dlouhou dobu pozastavilo činnost a vývoj ovladačů se zastavil. Už použitelnost na dobové hry byla slabá, potenciál do budoucna tyto karty neměly žádný.

 

3Dfx Voodoo4, Voodoo5

Voodoo5 5500 bez problémů zvládá hry do roku 2002, u novějších se můžou objevit problémy s výkonem. Úzkým hrdlem ale většinou není fillrate karty, ani kapacita RAM. Problém je v nízkém geometrickém výkonu. To je způsobeno nedostatečnou propustností AGP/PCI sběrnice. Ačkoliv VSA-100 podporuje režim přenosu AGP 4×, dva čipy připojené na AGP sběrnici napřímo dokáží komunikovat s chipsetem maximálně rychlostí PCI66 ~ AGP 1x.

Ještě výraznější je tento problém u PCI karet, kde v běžném 33MHz slotu je datová propustnost pouhých 133 MB/s. V dobových hrách to nevadí (tam je limitující fillrate), ale novější tituly používají detailnější geometrii a tam se V5 v náročných pasážích pohybuje na hranici hratelnosti. Na druhou stranu se v těchto hrách mnohdy nechá zapnout antialiasing s minimálním dopadem na výkon.

Voodoo4 4500 zvládá většinu dobových her bez problémů se slušnou plynulostí. Novější pak jsou hratelné podobně jako na V5. Na systémech se silným CPU a aktivním AGP 4× režimem se dá dosáhnout i lepších výsledků.

I přes krach 3Dfx a ukončení vývoje oficiálních ovladačů si grafiky založené na VSA-100 udržely slušnou použitelnost docela dlouhou dobu. Nejslabším místem není chybějící TnL jednotka, jak by se mohlo zdát. Her, které potřebují ke spuštění HW TnL a zároveň nevyžadují Pixel Shadery, je poměrně málo. Největší slabina je slabý triangle rate, díky kterému v nových hrách místy padají fps pod přijatelnou úroveň. Valná většina her vydaných do konce roku 2003 je na Voodoo4/5 hratelných.

 

Nvidia GeForce256, GeForce2

GeForce 256 i všechny GeForce2 jsou založeny na stejné architektuře, jediným rozdílem je odlišná konfigurace TMU na GF 256. Z hlediska kompatibility s hrami jsou všechny tyto karty rovnocenné, liší se jen ve výkonu. GF 256 i většina GF2 se vyráběla v provedení 32 MB i 64 MB, výjimkou je jen GF2 Ultra –ta byla osazována vždy 64 MB DDR. Výkon na kapacitě paměti skoro vůbec nezáleží, 64 MB má přínos jen ve velmi vysokých rozlišeních u her s objemnými texturami.

GeForce 256 SDR zvládá bez problémů všechny hry do konce roku 2003. DDR varianta je asi o 30% rychlejší  - srovnatelně výkonná je i Voodoo5 5500. GeForce2 GTS a Ultra jsou o další desítky procent lepší a dají se na nich hrát i hry jako Far Cry, Half-Life 2 nebo NFS Underground. Samozřejmě na nízké detaily a s přiměřeným rozlišením. Z hlediska nadčasovosti jsou GeForce ze všech testovaných grafik nejlepší – ačkoliv hardwarová výbava je slabší než u Radeonů, ovladače jsou na výrazně lepší úrovni.

 

ATI Radeon SDR/DDR, Radeon 7500

Radeony jsou podobně rychlé jako odpovídající GeForce. Ve hrách až do roku 2003 mezi nimi není rozdíl. Teprve hry ještě o rok novější dělají Radeonům problémy. Obvykle nejdou vůbec spustit, což je pravděpodobně vina ovladačů. Velká chyba to ale není, protože tak „nové“ hry na DX7 grafikách první generace většinou nejsou příliš hratelné.

Teoreticky jsou Radeony ze všech DX7 GPU nejpokročilejší - jejich TnL jednotka je rychlejší, podporují všechny režimy bump-mappingu a dokonce i Pixel Shader. TnL má v praxi malý vliv na výkon, EMBM se ve hrách téměř nepoužívalo a Pixel Shadery 1.0 nejsou kompatibilní s DX8. Reálná použitelnost R100 Radeonů je tudíž srovnatelná s Voodoo5 a GeForce2 GTS. Radeon 7500 je spíše soupeřem pro pozdější GeForce4 MX.

 

PowerVR Kyro I/II

Největší problém pro „alternativní výrobce“  jsou funkční a odladěné ovladače. Nejvíc patrné je to u S3, ale ani ovladače pro Kyro nejsou úplně ideální. V dobových hrách problémy skoro nebyly, ale novější tituly nemusí fungovat správně – problémy se dají očekávat u her z roku 2002 a novějších. Majitelé karet Kyro mohli kartám život prodlužovat díky utilitě 3DAnalyze ze stránek tommti-systems.de. Pomocí ní bylo často možné ošálit i hry vyžadující něco z repertoáru DirectX 8.1.