Обзор Leadtek WinFast GeForce3 TD

Введение

Фирма Leadtek сравнительно недавно производит видеокарты, но уже успела завоевать популярность на рынке. В противовес дорогим и "навороченным" платам от ASUS или дешевым "безымянным" видеокартам, платы от Leadtek при сравнительно невысокой цене всегда обладали хорошим набором дополнительных функций.
В этом обзоре речь пойдет об интересной видеокарте WinFast GeForce3 TD - флагмане линейки игровых видеокарт WinFast от Leadtek.

Видеокарта Leadtek WinFast GeForce3 TD, разгон

Видеокарты Leadtek WinFast GeForce3 TD поставляются в retail-упаковке:

В комплект поставки, помимо самой платы, входит краткое и подробное руководство на английском языке, кабели RCA, S-Video, переходник RCA->S-Video, и два компакт-диска c драйверами и утилитами от WinFast:

Видеокарта выполнена по референс-дизайну от NVIDIA на плате, покрытой зеленым лаком:

Плата укомплектована чипом NVIDIA GeForce3 rev.A5 и 64 МБ видеопамяти DDR SDRAM производства EliteMT с временем цикла 3.8 наносекунд:

Кстати, на коробке написано «4ns DDR Ultra Speed», и, похоже, это первый случай, когда Leadtek “занижает” технические параметры своих видеокарт :).
Радиаторы на микросхемах памяти, в отличие от, например, Leadtek WinFast GeForce2 Ultra, приклеены намертво, но имеют такую же форму:

Смотрится это, конечно, очень красиво, но стоит вспомнить и то, что микросхемы памяти на видеокартах на базе NVIDIA GeForce3 в процессе работы греются гораздо сильнее, чем на остальных платах. Тем не мене, «бруски», установленные на микросхемах памяти на Leadtek WinFast GeForce3 TD, хотя и нагреваются сильнее, чем ребристые радиаторы на аналогичных видеокартах, свои функции выполняют.
Система охлаждения ядра GeForce3 выглядит тоже солидно, и, благодаря толстому основанию и большой площади поверхности радиатора, прекрасно отводит от ядра и отдает в воздух тепло.
Разгонный потенциал платы, несмотря на это, оказался сравнительно невелик: максимальные частоты, на которых заработала плата, составили 240МГц у ядра и 480 МГц у видеопамяти, при номинальных частотах 200МГц и 460МГц соответственно.
Плата укомплектована разъемами S-Video и DVI, кодирование видеосигнала в телевизионные форматы обеспечивает чип CX25871 от Conexant:

По сравнению с чипами Bt868/869, часто применяющимися на видеокартах, CX25871 - более совершенный чип, совместимый с ними по контактам, но обладающий расширенным набором функций.
Он поддерживает стандарт HDTV (обеспечивает приблизительно в 2 раза большую четкость по горизонтали и вертикали по сравнению с существующими форматами), разрешения на выходе от 320х200 до 1024х768, адаптивное подавление мерцания (adaptive flicker filtering) с автоматически подстраиваемым уровнем фильтрации в различных приложениях и даже в разных областях экрана, если запущено одновременно несколько приложений. Помимо этого, чип поддерживает вывод в телевизионных форматах PAL B/D/G/H/I/M/N, NTSC и SECAM (!) B/G/D/K/K1/H/L.
Я так подробно рассказываю о CX25871 потому, что именно его выбрали для применения в приставках Xbox от Microsoft, где CX25871 будет отвечать за вывод изображения на телевизор.
В общем, от платы Leadtek WinFast GeForce3 TD я ожидал чего-то особенного в плане качества реализации TV-Out, однако мои ожидания не оправдались, о чем я написал в соответствующем разделе.
За передачу изображения на DVI отвечает чип SII164CT64:

Тестовая система

Видеокарты были протестированы на стенде следующей конфигурации:

Процессор - AMD Athlon 1200МГц (133МГц FSB)
Память - 256Мб NCP PC133
Материнская плата - EPOX 8KTA3 (VIA KT133A)
Жесткий диск - Fujitsu MPE3084AE 8,4 Гб

Программное обеспечение:

Windows 98 SE build 4.10.2222 A
DirectX8.0a
Quake 3 Arena v1.27g

Для тестирования был использован драйвер Detonator 12.60.

Драйверы, утилиты

На первом компакт-диске вместе с драйвером Detonator 12.00 поставляется фирменная утилита WinFox от Leadtek. Было бы правильней назвать это даже набором утилит, которые собраны в единое целое, названное WinFox. Их так много, что я не стану писать о каждой из них в отдельности, лишь приведу несколько скриншотов с пояснениями.
При установке WinFox в появляется иконка в system tray, при нажатию на которую появляется следующее меню:

Самые интересные и полезные пункты - "Hot References" и "Advanced Tools":

WinFox может работать с любыми версиями драйверов Detonator, и это приятно. Но в то же время к стандартным функциям Detonator он не добавляет удобства в настройке работы видеокарты в играх, а собирает в одно место функции по настройке рабочего стола, заставок и тому подобного.
В общем, это довольно полезная и симпатичная утилита для тех кому нравятся подобные вещи, но я не сказал бы, что давно испытывал дискомфорт от того, что у меня нет такой программы, и закончив обзор, я без сожаления расстался с иконкой "WinFox" в правом нижнем углу экрана.
Помимо WinFox и программного DVD-проигрывателя, на компакт-дисках присутствует стандартный набор утилит, обеспечивающих программную калибровку монитора для работы в различных приложениях: Colorific, True Internet Color и 3Deep от E-Color.

Качество 2D, TVOut

Видеокарта Leadtek WinFast GeForce3 TD обеспечила очень хорошее изображение на нашем тестовом мониторе, как, впрочем, и большинство остальных видеокарт на базе NVIDIA GeForce3.
Качество изображения на телевизоре оказалось, чего и следовало ожидать, не хуже, чем у других плат на базе NVIDIA GeForce3, GeForce2 или GeForce2 MX, но, на мой взгляд, к сожалению, и не намного лучше . При установке разрешения 1024х768 на TV-Out при подключении телевизора SONY Trinitron KV-21FX20R я получил такое изображение:

С близкого расстояния:

Настройки TV-Out, несмотря на то, что на плату установлен гораздо более "продвинутый" чип, остались без изменения.
Выбор устройства отображения:

Выбор телевизионного формата: несмотря на то, что чип поддерживает телевизионные форматы SECAM, драйвер не позволяет их установить:

Настройки яркости, контраста, подавления мерцания: настройки подавления мерцания (flicker filtering), несмотря на то, что чип CX25871 может автоматически подстраивать этот параметр, по-прежнему осуществляются вручную:

Похоже, вместо чипов Bt868/869 были просто закуплены более новые CX25871, и, благодаря тому, что они совместимы с первыми, не потребовалось переделывать драйверы.

Методика тестирования

В качестве «соперника» была выбрана плата SUMA PLATINUM GeForce3 на базе NVIDIA GeForce3.
В Quake3 Arena для режимов с 16-битной глубиной цвета качество текстур было установлено в 16 бит, а для 32-битных режимов – 32 бит. Качество текстур и детализация – максимальные, трилинейная фильтрация и компрессия текстур включены, все остальные настройки - по умолчанию. Тестирование производилось на демо-записи demo127, входящей в Quake3 Point Release Patch 1.27g

Тестирование в Quake3 Arena

Как и ожидалось, Leadtek WinFast GeForce3 TD демонстрирует точно такую же производительность, как и SUMA PLATINUM GeForce3, да, пожалуй, как и все видеокарты на базе чипа NVIDIA GeForce3. Да и как может появиться разница в скорости, когда все видеокарты комплектуются одинаковыми чипами GeForce3, поставляемыми NVIDIA, одинаковыми микросхемами памяти от EliteMT, поставляемыми вместе с GeForce3, и «строятся» одинаково, на основе референс-дизайна от NVIDIA?

Исследование fillrate в различных условиях

Когда я попробовал измерять fillrate видеокарт на базе NVIDIA GeForce3 в Unreal Tournament при включении анизотропной фильтрации способом, описанным в статье "Kyro2: все соки...", был сильно удивлен тем, что результаты не повторялись от раза к разу. Например, при включении анизотропной фильтрации по 32 сэмплам, результат мог составить и 50, и 100, и 300 кадров в секунду.
Напомню, что идея этого метода состояла в том, чтобы, используя встроенную в Unreal Tournament возможность отображения мгновенного значения кадров в секунду, измерить это значение в положении "носом в стену". При этом на Kyro2 очень хорошо было видно, как менялся результат при включении трилинейной и анизотропной фильтрации и карт освещения. В режиме облета уровня, когда непосредственно игра еще не началась, затраты процессорного времени на обсчет динамики и логики игры были невелики, и поэтому результаты оказались хорошо повторяемыми и, что называется, говорили сами за себя.
В случае с GeForce3 так не получилось - результаты раз за разом оказывались разными, но обнаружилась закономерность: оказалось, что мгновенное количество кадров в секунду при включении анизотропной фильтрации зависит от угла наклона плоскости, на которую падает взгляд.
Зачем нужна анизотропная фильтрация, и что это такое?
Приведу простейший пример. Представьте себе железнодорожное полотно, уходящее вдаль. По мере удаления шпалы становятся всё менее различимы, и в конце концов, сливаются в одно пятно. Рельсы же хорошо различимы на гораздо большем расстоянии, потому, что располагаются вдоль линии взгляда, в отличие от шпал, расположенных поперек. Если бы то, что мы видим глазами, строилось так, как сейчас делают это видеокарты, а не по законам оптики, то начиная с какого-то расстояния и рельсы и шпалы слились бы и стали для нас неразличимы.
Для достижения лучшего качества изображения в трехмерных сценах нужно учитывать законы оптики, и метод фильтрации текстур, при котором они учитываются, называется анизотропной фильтрацией.
При использовании анизотропной фильтрации учитывается направление взгляда (угол наклона к поверхности объекта), и текстура на поверхности объекта будет "размазываться" вдоль линии взгляда гораздо сильнее, чем в других направлениях. Например, при билинейной фильтрации для вычисления цвета пиксела используются цвета четырех текселей, или "пикселов текстуры", ближайших к точке на поверхности объекта, в которую проецируется центр пиксела. При анизотропной фильтрации, в идеальном случае, должны учитываться цвета всех текстурных сэмплов, которые попадают в проекцию пиксела на объект, а количество этих текстурных сэмплов может быть, при очень маленьких углах между линией взгляда и поверхностью объекта, сколь угодно большим. Существующие ускорители не способны с приемлемой скоростью провести такие объемы вычислений, поэтому в ход идут всевозможные упрощения, приближения и оптимизации. Но даже такие методы позволяют добиться значительного улучшения качества картинки.
На данный момент драйверы позволяют включить анизотропную фильтрацию максимум по 32 сэмплам в OpenGL и по 8 - в Direct3D, поэтому Untreal Tournament запускался в OpenGL с включенной 32-сэмпловой анизотропной фильтрацией, в режиме 1600х1200х16, при минимальных установках качества текстур.
Выбрав уровень с длинным коридором, а именно DM-Pressure, я отключил карты освещения, чтобы видеокарта не использовала мультитекстурирование. Чтобы оставить в поле зрения только плоскость пола, я установил угол зрения в 1 градус ( команда в консоли - "fov 1" ):

Плавно опуская взгляд от самой дальней точки пола к ногам, я стал наблюдать за мгновенным значением кадров в секунду.
Оказалось, что производительность скачкообразно изменяется в сторону увеличения при увеличении угла между линией взгляда и плоскостью пола. Стабильные значения, между которыми производительность изменялась скачками, я свел в таблицу:

Получается, что чип GeForce3 использует так называемую "адаптивную" анизотропную фильтрацию, то есть при разных углах наклона плоскости к линии взгляда, для получения цвета пикселя он использует разное количество сэмплов, и похоже, что на выборку каждых четырех текстурных сэмплов при анизотропной фильтрации у GeForce3 уходит один такт.
Для того, чтобы подтвердить эти результаты, я свел в таблицу точно так же измеренные значения, но в других условиях: в 32-битном цвете и при частоте ядра 100МГц. По результатам видно, что в таких условиях производительность ограничена не пропускной способностью видеопамяти, а скоростью работы ядра:

При установке различного уровня анизотропной фильтрации в драйвере изменялись и результаты, то есть, например, при установке 16-сэмпловой анизотропной фильтрации было всего 2 скачка: при переходе от выборки 16 сэмплов к выборке 8 сэмплов, и при переходе от выборки 8 к выборке 4 сэмплов:

Таким образом, установка разного уровня анизотропной фильтрации лишь задает максимальное количество текстурных сэмплов, которое позволено использовать GeForce3, чип же сам выбирает, какое количество текстурных сэмплов нужно использовать, исходя из своих соображений :).
При включении карт освещения результаты не изменились, что говорит о том, что мультитекстурирование и анизотропную фильтрацию GeForce3 может выполнять одновременно, и без ущерба производительности.
Трилинейную фильтрацию в OpenGL в Unreal Tournament, к сожалению, нельзя включить, поэтому о затратах при одновременном включении трилинейной и анизотропной фильтрации пришлось судить по результатам при запуске Unreal Tournament через Direct3D. В Direct3D драйвер позволяет включить анизотропную фильтрацию максимум по 8 сэмплам, и оказалось, что включение трилинейной фильтрации тоже не сказывается на результатах.
Таким образом, можно сделать предположение, что текстурные модули GeForce3 работают независимо, каждый обрабатывает свою текстуру самостоятельно, и каждый в отдельности способен за один такт сделать выборку 8 текстурных сэмплов (по 4 с двух соседних MIP-уровней) и произвести трилинейную фильтрацию.
То есть, в том случае, когда трилинейная фильтрация не включена, текстурные модули GeForce3 используют свою вычислительную мощность всего лишь наполовину, и не важно, используется ли при этом мультитекстурирование или анизотропная фильтрация любого уровня.
Тем не менее, включение анизотропной фильтрация, судя по результатам, заставляет текстурные модули делать дополнительные такты, по такту на каждые 4 текстурных сэмпла, то есть, например, 32-сэмпловую анизотропную фильтрацию тексктурные модули GeForce3 выполняют за 8 тактов.
Такое большое падение fillrate при анизотропной фильтрации, конечно, не есть хорошо, однако стоит вспомнить, что в типичных игровых сценах, скажем, в Quake3 или Unreal Tournament, доля поверхностей, находящихся под малыми углами к линии взгляда и требующих выполнения анизотропной фильтрации "высокого уровня", очень мала, и общее падение производительности "по всей сцене" при включении анизотропной фильтрации, конечно, не так велико.
Для того, чтобы как-то показать, где, на каких плоскостях и при каких углах наклона включается анизотропная фильтрация различного уровня, я использовал следующие рассуждения: так как анизотропная фильтрация у GeForce3 адаптивна, включение, скажем, фильтрации по 32 сэмплам вместо фильтрации по 16 сэмплам, даст более четкую картинку лишь в тех частях сцены, где GeForce3 вынужден использовать число текстурных сэмплов, больше, чем 16, а вся остальная часть сцены останется без изменений.
Дальнейшее - дело техники: не меняя положения игрока, я делаю два скриншота из игры при разном уровне анизотропной фильтрации. Дальше в Photoshop цвета одного из них я инвертирую и накладываю на второй с прозрачностью 50%. В результате те пиксели, которые были одинаковыми на обоих скриншотах, дадут серый цвет, а те, которые не совпадали, дадут цвет, отличающийся от серого. Теперь требуется лишь увеличить контрастность полученного изображения, чтобы сделать различия между скриншотами более заметными.
Ниже я привел результаты сравнения скриншотов из Quake3 Arena и Unreal Tournament при разных уровнях анизотропной фильтрации, чтобы можно было оценить, где используется анизотропная фильтрация разного уровня.
"Место действия":

Анизотропная фильтрация по 32 и 16 сэмплам:

Анизотропная фильтрация по 16 и 8 сэмплам:

Анизотропная фильтрация по 8 сэмплам и билинейная фильтрация:

На обработанных скриншотах четко выделяются области, где есть различия. Оружие в руке игрока постоянно двигается вверх-вниз, поэтому и оно тоже хорошо выделяется, так как находится на разной высоте в момент снятия разных скриншотов.
Хорошо видно, что в Unreal Tournament анизотропная фильтрация включается на бОльших расстояниях, чем в Quake3 Arena. Это говорит о том, что углы и расстояния, на которых включается анизотропная фильтрация различного уровня, зависят от конкретного приложения. Соответственно, и потери производительности при включении анизотропной фильтрации в разных приложениях будут разными.
Например, в Quake3 Arena при максимальных настройках качества, включенной компрессии текстур и включенной трилинейной фильтрации, падение производительности при задействовании анизотропной фильтрации довольно велико:

Заключение

Leadtek WinFast GeForce3 TD - добротная видеокарта от известного производителя. Качественно выполненная и стильно выглядящая, она обладает лишь одним серьезным недостатком: "бруски" проигрывают по всем статьям обычным ребристым радиаторам, и греются вместе с микросхемами видеопамяти очень прилично.
Дополнительно хочу отметить, что фирма Leadtek не стала класть в коробку никому не нужные компакт-диски с устаревшими играми, а укомплектовала плату полным набором кабелей и переходников для спокойной работы с TV-выходом.
Итак, плюсы Leadtek WinFast GeForce3 TD:

Хорошее качество монтажа;
Хорошее качество 2D и TV-выхода;
Толковый комплект поставки.

Минусы:

Плохое охлаждение микросхем видеопамяти.