Evoluzione tecnica: visione d'insieme?

[Murakami]

Mi è venuta voglia di delineare i tratti salienti dell'evoluzione tecnica delle schede video 3D, senza troppe pretese tecniche o di completezza: questo anche perchè mi pare che si stia attraversando un momento di stasi...

Matrox Millennium: prima scheda video di fascia consumer con un "qualche" supporto 3D (sostanzialmente Z buffer e shading di Gouraud) e memoria WRAM (doppio accesso)...funzioni troppo limitate e mai sfruttate dai giochi, anche per la mancanza di standard riconosciuti in ambiente Windows; di una certa utilità, però, in alcune applicazioni professionali OpenGL.
Matrox Mistyque: prima scheda video con accelerazione D3 (texture mapping con correzione prospettica...e basta!) e memoria SGRAM. Cominciano ad uscire giochi in grado di sfruttarla, vengono rilasciate patch per giochi DOS (es. Tomb Raider) che si rapportano al chip 1064SG tramite librerie proprietarie.
S3 Virge: primo "deceleratore" 3D della storia...
Rendition Verite V1000: prima scheda video 2D/3D con una gamma di funzionalità complete (per l'epoca: vedi bilinear filtering). Lentissima nel 2D, utilizza un core RISC programmabile, in grado anche di accelerare il set up dei triangoli. Esce GLQuake, in grado di usare questo processore video.
3DFX Voodoo 1: acceleratore 3D dedicato, feature set completo (per l'epoca), grande velocità (45 megapixel: sich!); autentica pietra miliare nella storia dei videogames. Le librerie Glide spopolano, il 3D prende davvero piede nel mondo dei giochi per Windows: l'era dei giochi DOS (fino ad allora l'unico modo per accedere direttamente all'hardware) è finita.
nVidia Riva 128: secondo tentativo di nVidia dopo il fallimentare NV1, con un certo successo. Prima scheda video 2D/3D con prestazioni paragonabili al Voodoo 1, anche se la qualità del rendering non è all'altezza del concorrente.
3DFX Voodoo 2: scheda 3D dedicata, un "mostro" di potenza (180 megatexel, fino a 360 in configurazione SLI), introduce il multitexturing in singola passata.
nVidia Riva TNT: scheda video 2D/3D in grado di rivaleggiare in prestazioni con il Voodoo 2, garantendo una migliore qualità dell'immagine.
nVidia Riva TNT 2: potenziamento del precedente modello; rende realmente fruibile il rendering a 32 bit (vedi Quake 3).
Matrox G400: in grado di rivaleggiare con il TNT 2, introduce il supporto all'EMBM: spettacolare! Driver OpenGL, purtroppo, pessimo.
nVidia GeForce: scheda innovativa, con pieno (o quasi) supporto DX7: T&L, CEM, DXTC, DOT3 (per pixel lighting)...l'era delle Glide e di 3DFX, apparsa appannata con il Voodoo 3, sta per finire.
nVidia GeForce 2: "mostruoso" potenziamento del modello precedente: appare evidente come, oramai, il collo di bottiglia si sia spostato sulla velocità della RAM video.
PowerVR Kyro: primo tentativo -riuscito- di introdurre un'architettura "tile based" (eliminazione totale dell'overdraw): funziona, ma non avrà seguito.
3DFX Voodoo 5: antialiasing a tutto schermo! Il canto del cigno.
nVidia GeForce 3: prima scheda DX8, introduce molte novità; architettura programmabile a vertex e pixel shader, antialiasing "veloce" (multisampling), tecniche di ottimizzazione per un migliore sfruttamento della banda passante e una riduzione di fill rate sprecato a renderizzare porzioni di schermo invisibili.
Ati Radeon r300: dopo anni passati a rincorrere la concorrrente nVidia con i vari Rage e Radeon, mai del tutto convincenti, ATI introduce uno dei chip più riusciti degli ultimi anni: il 9700 Pro. Grande velocità, completa programmabilità DX9 (precisione FP24), filtri efficaci e velocissimi, bus verso la memoria a 256 bit, supporto video al top...Ati è la nuova regina del 3D.
nVidia GeForce FX: terribile fiasco di nVidia, rischia di compromettere la posizione della grande casa californiana. Il supporto DX9 è presente, ma molto lento: viene salvata da Doom 3, che evidenzia l'ottimo supporto OpenGL, e dal ritardo nell'introduzione dei giochi DX9 sul mercato (primo tra tutti, Half Life 2). Il collo di bottiglia non è più sulla velocità della RAM video, ma sulla velocità di esecuzione degli shader, la cui architettura ha alleggerito il carico di lavoro sulla memoria.
nVidia GeForce serie 6: nVidia si riporta al top, con una scheda molto veloce e compatibile con lo shader model 3.0 delle DX9c (ancora largamente non sfruttato)...Ati insegue da vicino con la serie X800, strettamente derivata dal progetto r300 e successive evoluzioni.

Seguirà una breve analisi della situazione odierna, a mio giudizio un pò stagnante...

[cucciolo]

Io non mi intendo di questione tecniche, ma il tuo post mi sembra molto dettagliato e descritto in maniera esemplare un elogio per l'impegno con il quale porti avanti le discussioni spesso in maniera solitaria perche' siamo in pochi a darti supporto (io per prima che a causa di problemi personali ultimamente mi sono data alla macchia)...bravo Davide

[beppe]

non hai messo le varie voodoo3

[Murakami]

non hai messo le varie voodoo3

Perchè, a mio avviso, non rappresentano uno step tecnico significativo nell'evoluzione globale della tecnologia (un Voodoo 3 è, in buona sostanza, un Voodoo 2 con il core 2d del Banshee): se è per questo non ho messo nemmeno la Matrox G200, il 3DFX Banshee, gli Ati Rage e Radeon serie 7 e 8 etc...

[Murakami]

Io non mi intendo di questione tecniche, ma il tuo post mi sembra molto dettagliato e descritto in maniera esemplare un elogio per l'impegno con il quale porti avanti le discussioni spesso in maniera solitaria perche' siamo in pochi a darti supporto (io per prima che a causa di problemi personali ultimamente mi sono data alla macchia)...bravo Davide

Grazie per il supporto: come puoi facilmente immaginare, un pò alla volta mi sta passando la voglia di scrivere.

[Murakami]

Dunque dunque...riprendo il discorso, argomentando sulla situazione odierna... ...dicevo che mi pare stagnante per almeno 2 motivi:

1) Le DirectX 9 non saranno rimpiazzate tanto presto da una nuova versione (personalmente, considero questo un fattore positivo per lo sfruttamento dell'hardware esistente e il consolidamento di giochi basati su una tecnologia collaudata);
2) nVidia e Ati sembrano essersi allineate su tutta una serie di soluzioni tecniche comuni, derivate -con opportuni affinamenti- da GPU/VPU di generazioni precedenti.

Più nel dettaglio, direi che il trend può essere così riassunto:

1) La RAM non è più fattore limitante: con le GDDR3 siamo arrivati a più di 30 gb di banda passante...inoltre, le tecnologie di ottimizzazione della bandwidth sono diventate realmente efficaci. La somiglianza delle soluzioni adottate fa pensare al raggiungimento di un plateau in questo settore: rimozione delle superfici nascoste (Z query, Z occlusion culling), compressione di Z e frame buffer (molto utile per velocizzare il multisampling antialiasing), fast Z clear...forse non c'è più margine per sostanziosi miglioramenti. Il prossimo step logico, dovesse esserci bisogno, in futuro, di ulteriore ampiezza di banda, è l'adozione della EDRAM (vedi PS2: 48 gb/sec di banda), il cui unico problema è rappresentato dal costo;
2) Abbandono delle unità di texture multiple (per pipe), in favore di una crescita del parallelismo a livello di pipeline, sia di vertex che di pixel shading;
3) Crescita delle frequenze di clock, nuovi processi di produzione;
4) Rotated grid multisampling antialiasing, eventualmente gamma corrected;
5) Tecniche varie volte a "risparmiare" nell'applicazione dei filtri trilineare e anisotropo;
6) Progressiva introduzione e affermazione dell'interfaccia PCI Express.

In sostanza, è dal chip Ati R300 che non si vede nulla di nuovo all'orizzonte: l'unica novità è rappresentata dal nuovo Shader Model 3.0, supportato dalle DX9c e GeForce serie 6...per ora, l'unico gioco capace di sfruttare le nuove funzionalità è Far Cry (patch 1.3), che evidenzia un decente aumento di prestazioni (per il minor numero di passaggi richiesti dall'applicazione delle fonti di luce) ma nessun nuovo effetto implementato.
Fa un pò storia a sè l'HDRL (High Dynamic Range Lighting): è supportato in forme diverse sia da Ati che da nVidia e, potenzialmente, può accrescere in misura notevole il realismo delle scene...peccato che, nella forma EXR (nVidia only, quindi) usata da Far Cry (sempre con la patch 1.3), causi un degrado di prestazioni fino al 50%.

Concludendo, è forse ripresa la corsa alla "forza bruta": ma, personalmente, questa tendenza non mi dispiace...se immagino Half Life 2 con ancora più poligoni, texture ancora più dettagliate etc...beh, non chiedo di meglio...

Per una correzione ed integrazione più tecnica di questo topic, mi farebbe molto piacere l'intervento di Yossarian...