Vývoj grafických akcelerátorů: 2. díl

3dfx Interactive

Svět se o 3dfx poprvé dozvěděl na podzim v roce 1995, kdy na výstavě COMDEX představila 3D čipset Voodoo Graphics, který díky dvěma předvedeným demům zvednul vlnu ohlasů, ale po prvních odhadech ceny (500 dolarů) se do výroby karty žádná společnost nehrnula.

Výrobce našla až o rok později v době, kdy cena pamětí rapidně klesla. Stala se jím z počátku odmítající společnost Diamond Multimedia a samotná karta vznikla pod názvem Diamond Monster 3D. Obsahovala 4 MB VRAM, což nebylo maximum, teoretické maximum bylo až 28 MB, avšak to bylo ve své době zcela nemyslitelné, už 4 MB paměti byly dost drahé. Voodoo od počátku stavěly na svém vlastním API nazvaném Glide.

Prvním problémem, který karta měla (tedy kromě ceny), byl malý počet her, jež na kartě běžely. Došlo tak k dohodě se společností Core Design, která pracovala na vývoji hry Tomb Rider. I přes to, že se později objevily další společnosti, co chtěly, aby jejich hry běžely na Voodoo, 3dfx vědělo, že to nemusí stačit. Proto vytvořili miniport OpenGL, čímž umožnili hrát OpenGL hry na Voodoo.

Hráči si tak mohli na svých Voodoo vychutnat tituly, jako byl např. Quake a všechny hry později založené na jeho enginu. To bylo pro 3dfx konečně dostačující a Voodoo se začalo naplno prodávat, jeho úspěch neznal mezí, logo 3dfx se během krátké doby stalo stejně známé jako logo Intelu.
Ale i samotný čip Voodoo měl své chyby. První byla, že neobsahoval žádné 2D jádro, tedy figuroval jen jako přídavná 3D karta. Zákazníci si při pořizování nového počítače museli koupit také VGA kartu, situace však byla taková, že zákazníci spíš k VGA kartě dokupovali Voodoo. 3dfx se také hájila, že alespoň nikomu nic nevnucuje a každý si může 2D kartu vybrat. Nicméně i tak si v 3dfx byli vědomi, že by na kompletním řešení mohli vydělat další peníze. Proto celý čipset upravili, aby výrobci karet mohli vytvořit kombinovanou kartu.

Vznikla tak Voodoo Rush, která mohla obsahovat až 5 různých 2D čipů, kdy každý mohl mít jinak navržené PCB, různé množství paměti, některé obsahovaly výstup pro TV nebo 3D brýle. Příliš úspěchu však neobdržela, protože v řadě titulů vůbec nefungovala. To bylo způsobeno tím, že většina vývojářů psala své hry spíše pro Voodoo, než přímo pro Glide. Rush, která měla architekturu trochu jinou než Voodoo (ale také využívala Glide), pak měla problémy si s takovými hrami poradit. Ve výsledku byla Voodoo Rush neúspěchem a kaňkou na pověsti 3dfx.

Ještě před příchodem Voodoo 2 se 3dfx soustředí na další projekt – Rampage. Ten se však protáhl a v době, kdy ostatní společnosti začaly představovat své 3D řešení schopné konkurovat Voodoo, bylo ukončení vývoje v nedohlednu. Proto se 3dfx rozhodlo přerušit vývoj Rampage a zaměřit se na Voodoo 2. To na trh přišlo začátkem roku 1998 a opět dokazuje, že trh má jen jednoho krále. Základní takty byly 90 MHz, ale někteří výrobci karet umožňovali přetaktování pomocí ovladačů až na 100 MHz. Osazováno bylo 8 až 12 MB paměti.

Současně s vydáním Voodoo 2 se více začíná mluvit o technologii SLI (Scan-Line Interleave). Dvě karty bylo možno propojit krátkým kablíkem, což vedlo k dvojnásobnému framerate a možnosti zapnout rozlišení 1024x768. 3dfx doporučovala použití dvou shodných karet od stejného výrobce, údajně ale stačilo, aby se výrobci drželi referenčního návrhu a ke komplikacím nedocházelo. Zajímavostí také je, že celková paměť byla vždy dvojnásobkem menší kapacity paměti z dvojice (8 + 12 = 16, 8 + 8 = 16).
Koncem roku 1998 přišla 3dfx s Voodoo Banshee. Ta měla být ideální volbou pro ty, co si chtějí zahrát všechny hry, ale nemají dost peněz na Voodoo 2, tedy něco na způsob Voodoo Rush. Úspěch měla najít i v OEM sektoru. Bohužel pro 3dfx, vývoj se zpozdil o celých 6 měsíců a Banshee se na svět dostala v době, kdy cena Voodoo spadla dolů. Tak vznikla situace, kdy Voodoo mělo větší výkon a nižší cenu než Banshee, což pochopitelně znamenalo pro 3dfx další fiasko.

To také znamenalo, že 3dfx potřebuje nutně sehnat peníze. Proto se rozhodlo vyrábět celé grafické karty a ne pouze čipy, to se samozřejmě nelíbilo společnostem jako Diamond nebo Creative, protože do kampaní investovaly velké peníze a úspěšně proslavily název Voodoo. Výmluvou od 3dfx bylo, že je pro ně velmi nevýhodné, když jsou jejich čipy prezentovány pod různými značkami. Ačkoli 3dfx nemělo s výrobou karet žádné zkušenosti, za 141 milionů dolarů odkoupilo společnost STB MicroSystems. Ta však nebyla připravena zásobovat celý trh, to 3dfx ignorovalo a doufalo, že se situace vyřeší ještě před příchodem Voodoo 3.

3dfx se dostalo do velmi vážné situace, po čipech Rush a Banshee, které znamenaly pouze obrovské výdaje na vývoj, tu byl Microsoft se svým API Direct3D, Nvidia chystala RIVA TNT2 a ačkoli bylo Voodoo 3 představeno už v listopadu 1998, na trh se začalo dodávat až na jaře 1999 a to ještě v omezeném množství (díky kapacitám STB). Aby toho nebylo málo, samotné Voodoo 3 nemělo podobný výkonový náskok jako Voodoo 2 a také neobsahovalo nějaké zajímavé technologie. 3dfx zase začala dodávat čipy i společnostem Diamond a Creative a trh naštěstí Voodoo 3 přijal kladně.
Mnozí Voodoo 3 nazývali Banshee 2 a nebyli tak daleko od pravdy. Vzhledem k nedostatku času na vývoj stavělo Voodoo 3 na stejné architektuře jako Banshee, 3dfx jen přidalo druhou texturovací jednotku, zvedlo takty a zahrnulo podporu pro SLI. Výkonostně bylo v Quake III nad úrovní Nvidia RIVA TNT2 Ultra, v Direct3D hrách to bylo horší.

Ještě horší byla absence 32bit barevné hloubky, kterou jak Nvidia tak ATI ve svých čipech zahrnovala. Voodoo mělo 24bit rendering, který se v zájmu využití menší paměti převáděl na 16bit a později byl prostřednictvím RAMDAC expandován na 22bit. Díky tomu byla kvalita obrazu přinejmenším uspokojivá. Jeho problémem byly v podstatě lživé recenze, sceenshotem se totiž kopíruje obsah frame bufferu, tedy 16bit obraz. Faktem však bylo, že se 250nm výrobní proces vydařil a za účasti malého pasivu karty dosahovaly taktů až 200 MHz, což se náležitě projevilo na výkonu.

Kromě variant označených 2000, 3000, 3500 a 3500SE (143 – 200 MHz, 16 MB paměti) vznikla i low-endová Velocity 100. Ta se od Voodoo 3 lišila poloviční pamětí a jednou texturovací jednotkou, kterou bylo možné aktivovat zásahem do registrů a stala se tak velmi výhodnou koupí, výkonem se dostala na úroveň mnohem dražší Voodoo 3 - 2000. Existovala i varianta Voodoo 3 - 1000, tu však 3dfx nikdy nepředstavilo. Vznikla kvůli OEM výrobcům, kteří chtěli prodávat sestavu, která by obsahovala slovo Voodoo. Ve skutečnosti se jednalo o přejmenovanou Velocity 100.

Technologický náskok 3dfx, který získalo s Voodoo Graphics a Voodoo 2, byl rázem pryč. 3dfx si sice udrželo výkonnostní korunu a pořád tu bylo SLI, ale situace už nebyla tak jednoznačná. Kdo chtěl vysoký výkon ve 3D a trval na podpoře 32bit barev, bral Nvidii, kdo 32bit barvy neřešil, vzal Voodoo 3. Pro ty, co chtěli podporu pro video a DVD, tu byla jasná volba v podobě ATI (někteří dokupovali ATI kartu k 3dfx). Byla-li prioritou kvalita 2D, byl tu Matrox, a ti, co nechtěli investovat větší částky, volili S3.
3dfx byla založena v roce 1994 čtveřicí inženýrů - Gordon Campbell (dříve pracoval pro TechFarm), Gary Tarolli, Scott Sellers a Ross Smith (všichni tři původně z MediaVision). Podobně jako v případě Nvidie se 3dfx od počátku snažilo o zpřístupnění konzolových her uživatelům PC. To jim bylo umožněno díky velkým částkám, co dostali od investorů. Ti si později taky mnuli ruce, původní vklad se jim za 2 roky znásobil až jedenáctkrát. Ke změně ze starého loga (na obrázku vlevo) na nové došlo v roce 1999. Od této chvíle se 3dfx psala s malým "d".

Mírně neoprávněné stížnosti ohledně kvality obrazu si 3dfx vzalo k srdci a při vývoji nástupce Voodoo 3 na ně myslelo. Původně plánovaná Voodoo 3 - 4000 byla ještě v době vývoje přeznačena na VSA-100 alias Voodoo 4 a 5. Aby 3dfx dodrželo tradici představovat své novinky v listopadu, muselo v roce 1999 ukázat světu nehotový čip ve variantách Voodoo 4 - 4500 (1x VSA-100, 32 MB), Voodoo 5 - 5500 (2x VSA-100, 64 MB) a extrémní Voodoo 5 – 6000 (4x VSA-100, 128 MB). Skutečnost byla taková, že se karty s čipem VSA-100 na trh dostaly sice ještě v době vlády Nvidia GeForce 256, ale záhy přišla GeForce 2 GTS a ta byla přeci jen těžkým soupeřem.

Čip VSA-100 (Voodoo Scalable Architecture) obsahoval, kromě 16bit (s možností filtrace), i 32bit rendering. Podpory se dočkalo rozhraní DirectX 6 i komprese textur v podobě DXTC, S3TS a FTX1. Velkým plusem byla kvalitní implementace Full-Scene AntiAliasing. Aby se konkurenční karty vyrovnaly FSAA 2x, muselo být u nich zapnuto FSAA 4x, což vedlo ke značnému poklesu fps. Díky T-Bufferu se do VSA-100 dostaly také cinema-efekty, jako např. motion blur nebo soft shadows. Bohužel se FSAA nedočkal očekávaného ohlasu, protože jej mnozí považovali za zbytečný. Při vývoji také došlo k problémům se stabilitou při hraní, a proto se vydání ještě více zdrželo.

Voodoo 5 – 5500 mělo (kromě pozdního uvedení) i další problémy. Shazovalo ji použití benchmarku 3D Mark 2000, protože byl optimalizován pro T&L, které Voodoo 5 postrádalo, což ale v praxi velký postih nebyl, protože her využívajících T&L bylo málo. Co se výkonu týče, Voodoo 5 – 5500 ve většině her překonávalo GeForce 256 a Rage Fury MAXX. Dokonce i GeForce 2 GTS se v některých hrách vyrovnalo, bohužel pouze některých a např. Quake III Arena, který byl součástí prakticky každého testu, nebyl jedním z nich. Objektivně vzato Voodoo 5 – 5500 propadák rozhodně nebylo.

To samé se však nedalo říct o Voodoo 4, tedy mainstreamu, na kterém se vydělává nejvíce peněz. A když firma nemá kvalitní mainstream, má problém. Proti Voodoo 4 – 4500 stála především GeForce 2 MX, která měla lepší to, co je ve střední třídě nejdůležitější – poměr cena/výkon. Jelikož Voodoo 4 neměla nic, čím by svůj nedostatek kompenzovala, stala se další neúspěšnou kartou.
Situaci mohlo zachránit Voodoo 5 – 6000, tedy ultimátní čtyřčipová karta, která měla smést všechny ostatní hi-end čipy a vytvořit tak dostatečnou reklamu pro své pomalejší varianty. Výkonově by se jí to možná i podařilo, problém byl jednak v ovladačích, ale především v použitém řadiči Intel, který byl kompatibilní pouze s Intel čipsety a to ještě jen s některými. Proto musela přijít revize, jejíž součástí byla změna řadiče na čip HiNT.

To sice opravilo problémy s kompatibilitou, ale pak přišly další komplikace. Tentokrát se stabilitou. Nepomohlo ani snížení taktů ze 183 MHz na 166 MHz, chyba byla v návrhu PCB. To vše způsobilo, že se od Voodoo 5 - 6000 upouští a vyrábí se jen na základě poptávky – vzniklo tedy jen asi 500 kusů, které mají dnes sběratelskou hodnotu.
Voodoo 5 - 6000 dostala přídavné napájení v podobě přídavného zdroje Voodoo Volts. Ačkoli dokázal poskytnout až 100 W, spotřeba Voodoo 5 - 6000 byla přibližně 70 W.

Koncem roku 2000 se 3dfx dostalo do vážných finančních potíží. Záchranou pro krachující společnost měl být čip VSA-101 neboli Daytona. Jednalo se o upravenou verzi VSA-100, která neměla být rychlejší, ale levnější. Proto bylo využito 180nm výrobního procesu a pouze 64bit paměťové sběrnice. Užší paměťovou sběrnici kompenzovalo použití DDR pamětí. Díky modernímu výrobnímu procesu se v laboratorních podmínkách podařilo dosáhnout taktů až 270 MHz (!!) a v reálném provozu čipu stačil pasivní chladič. Jednodušší PCB, levný chladič a čip – celková cena měla být 59 dolarů.

Bohužel, světlo světa Daytona nikdy neviděla. Stejně tak se nikdo nedozví, co by se stalo, kdyby 3dfx stihla dokončit projekt Rampage, na kterém pracovala už od uvedení první Voodoo. Měl být taktován na 200-250 MHz, podporovat DirectX 8 a tedy i Pixel Shader 1.1. Obsahovat neměl žádné T&L jednotky a ani vertrex shadery. V plánu bylo uvedení někdy v březnu 2001 (pokud by nedošlo k dalším zpožděním) a jako první měla vyjít jednočipová verze s 32 až 64 MB paměti, které by vypomáhal geometrický procesor SAGE. Později by se dostavilo i dvoučipové řešení. Výkon se odhaduje na úroveň GeForce 3 Ti 200.

Co naplat, akcionáři (po zkušenostech s VSA-100) nevěřili, že by se Rampage dostalo na trh podle plánu a proto byl 15. prosince 2000 vyhlášen bankrot. Po pohlcení Nvidií byla většina týmu pracujícím na Rampage převelena na vývoj GeForce FX. Tak končí historie společnosti 3dfx.