Nachdem vor wenigen Tagen Nvidia mit dem NV40 neue Benchmark-Rekorde aufstellen konnte, schickt Erzrivale ATI zwei neue Chips ins Rennen. Ohne Pixelshader 3.0, dafür aber mit 3Dc-Support will man Nvidia das Fürchten lehren.
Nvidia konnte mit dem Geforce 6800 Ultra, auch bekannt unter dem Codenamen NV40, erst kürzlich die Führung bei Grafikkartenchips übernehmen. Der über 220 Millionen Transistoren umfassende Grafikprozessor hat den schnellsten ATI-Chip Radeon 9800 XT deutlich distanzieren können.
ATI legt nun nach. Der Radeon X800 XT arbeitet wie der Geforce 6800 Ultra mit 16 Pixelpipelines und sechs Vertexshadern. ATI taktet das Spitzenprodukt mit einem GPU-Takt von 520 MHz. Der Speichertakt liegt bei 560 MHz. Entsprechende Grafikkarten mit dem X800 XT sollen mit 499 Euro in etwa 100 Euro billiger als Geforce-6800-Boards sein. Es ist jedoch davon auszugehen, dass sich die Highend-Modelle in puncto Preis angleichen werden.
Etwas günstiger sind Grafik-Boards mit Radeon X800 Pro. Dieser Chip arbeitet nur mit zwölf Pixelpiplines und ist mit 475 MHz GPU- und 450 MHz Speichertakt (Testkarte von Sapphire: 472,5 MHz GPU, 445 MHz Speicher) niedriger getaktet als das Spitzenmodell X800 XT. Entsprechende Grafikkarten soll es ab 399 Euro geben.
Hier die Modelle in der Übersicht:
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Kurz vor der Vorstellung der neuen ATI-Chips hat Nvidia bei den eigenen Produkten nachgelegt. Der Geforce 6800 Ultra Extreme Edition (EE) ist als neues Highend-Modell hinzugekommen. Der Geforce 6800 GT wird entgegen ursprünglicher Planungen nun ebenfalls über 16 Pixelpipelines verfügen. Letztere wie auch die Extreme Edition standen für diesen Test nicht zur Verfügung.
Anders als Konkurrent Nvidia hält ATI es noch nicht für nötig, einen Pixelshader 3.0 mit den neuen Grafikchips zu unterstützen. Die DirectX-Version 9,0c, die den neuen Pixelshader unterstützt, ist noch nicht verfügbar. Demzufolge sind bisher auch keine 3D-Spiele vorhanden, die die neue Technik nutzen. Ob und in welchem Umfang die Spieleindustrie entsprechende Spiele programmiert, ist derzeit noch ungewiss.
Allerdings stellt auch ATI klar, dass man bei zukünftigen Produkten die neue Technik unterstützen werde. Ende 2004 wollen die Kanadier einen Grafikchip vorstellen, der den Pixelshader 3.0 unterstützt. Derzeit halte man es für sinnvoller Techniken wie 3Dc zu unterstützen. Diese neue Kompressionstechnik erlaubt detailliertere Grafiken, ohne dass dabei die Bandbreite der Grafikarchitektur leidet. Laut ATI bietet 3Dc folgende Vorteile:
Vorteile von 3Dc:
- detailreichere Grafik
- kostet kaum Performance
- einfach zu implementieren
- kompatibel zu anderen Qualität steigernden Features wie Kantenglättung und anisotrope Filterung
Bisher wurden detailreiche Darstellungen mit einer höheren Anzahl von Dreiecken pro Objekt realisiert. Der Nachteil ist allerdings, dass dieser Detailreichtum auf die Kosten der Performance geht. Zudem müssen je nach Hardware-Ausstattung die Objekte mit unterschiedlichen Detailauflösungen vorliegen, sodass man auch mit etwas älterer Hardware das Spiel noch betreiben kann.
So genannte Normal Maps werden mit einem zusätzlichen Detail-Layer um das Objekt erzeugt. Die in den X800-Chips integrierte Technik 3Dc erlaubt die nahezu verlustfreie Kompression dieser Normal Map. Der Vorteil: Bei weniger leistungstarken Grafikkarten bleibt das Polygonenmodell gleich. Das Spiel lässt dann den Detail-Layer einfach weg. Mit leistungsfähigen Grafikchips wie dem X800 wird ein deteilreiches Objekt erzeugt, ohne dass die Bandbreite und damit die Performance darunter leidet.
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| Normal Maps erzeugen eine detailreichere Darstellung ohne dass das Polygonenmodell komplexer wird. |
Weitere Infos zu Normal Maps bietet der Beitrag Normals Maps mit Cinema 4D.[1]
Wie Nvidia, die nun auf Pixelshader-3-Spiele warten, muss sich auch ATI gedulden, bis Spiele mit Normal Maps und 3Dc erscheinen. Der kanadische Grafikspezialist ist sich sicher, dass Ende 2004 diese Technik in nahezu jedem Spiel integiert sein wird.
Wichtiger als architektonische Neuerungen, die erst bei zukünftigen Spielen eine Rolle spielen, ist die die Leistung der Grafikchips bei aktuellen 3D-Spielen. Eine Reihe von Benchmarks folgt auf den nächsten Seiten.
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ATIs Radeon X800 Pro erzielt in etwa die Leistung von Nvidias Highend-Chip Geforce 6800 Ultra.
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Die im Spiel integrierte Benchmarkfunktion ermittelt wesentlich größere Unterschiede. Offensichtlich ist bei diesem Performancetest die CPU-Leistung weitaus weniger entscheidend. Bei diesem Test beträgt der Vorspung des X800 XT gegenüber dem Geforce 6800 Ultra knapp 30 Prozent. In der höchsten Auflösung muss sich Nvidias Highend-Lösung auch dem X800 Pro mit 9 Prozent Abstand geschlagen geben.
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Interessantes zeigt auch der Blick auf die ermittelten Minimalwerte bei der Spieleperformance. Der Radeon 9800 XT kann mit einem Durchschnittsergebnis von über 46 fps zunächst noch eine ansprechende Leistung bieten. Die für diesen Chip niedrigste gemessene Framerate liegt jedoch bei 24 fps. Damit ruckelt das Spiel. Die neuen Grafikprozessoren sind hier klar besser.
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Weitere Erkenntnisse bringt der Blick auf die höchste und niedrigste Performance bei einem Spiel. Vor allem der niedrigste Wert ist dabei interessant. Bei Colin McRae ist die niedrigste Performance des Geforce 6800 Ultra immer noch besser als der höchste Wert des Radeon 9800 XT. Allen voran: ATI Radeon X800 XT. Der niedrigste Wert für ATIs Spitzenchip liegt gut 30 Prozent höher als die des Geforce 6800 Ultra.
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Bis auf den Radeon 9800 XT liegen die Chips in den niedrigen Auflösungen etwa gleichauf. Erst in der höchsten Auflösung können sich die neuen ATI-GPUs mit bis zu 11 Prozent (X800 XT) etwas vom Geforce 6800 Ultra absetzen. Ein klares Indiz dafür, dass hier die Leistung des Prozessors limitierend ist.
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Der 3D Mark 2003 steht bei Nvidia jetzt wieder hoch im Kurs. Einst hatte der kalifornische Chiphersteller dunkle Machenschaften beim Benchmark-Programmierer Futuremark gewittert, die ATIs Produkte besser aussahen ließen. Deswegen soll auch ein klärendes Gespräch zwischen Nvidia und Futuremark stattgefunden haben. Wie dem auch sei: Mit dem Geforce 6800 Ultra kann Nvidia den Radeon 9800 XT klar distanzieren.
Indes erzielt ATI mit dem X800 XT in etwa die Performance des Geforce 6800 Ultra. Der X800 Pro kann bei diesem Test nicht mit Nvidias Highendchip mithalten. Allerdings ist dies der einzige Test, wo sich der Geforce 6800 Ultra gegenüber dem X800 Pro durchsetzen kann. Bei aktuellen Spielen ist der X800 Pro dem Nvidia-Chip mindestens ebenbürtig. Auch der Gleichstand in puncto Performance zwischen dem X800 XT und dem Geforce 6800 Ultra verwundert etwas. Bei allen anderen Tests ist ATIs Spitzenprodukt dem Nvidia Highendchip klar überlegen.
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Das beeindruckende Gesamtergebnis der neuen Grafikchips von ATI und Nvidia beim 3D Mark 2003 gründet sich vor allem auf die überlegenen Performance bei Pixel- und Vertexshader. In dieser Kategorie schaut der einstige Performance-Leader Radeon 9800 XT wie eine lahme Ente aus.
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Nvidia bietet zwar noch höhere Kantenglättungsverfahren, die eine bessere Qualität bieten. Allerdings sinkt dann die Performance so stark, dass die meisten Spiele ruckeln und deshalb nicht mehr spielbar sind. Optimal für Nvidia-Karten ist der für diesen Test gewählte Modus (4xAA). ATI bietet noch die Möglichkeit sechsfach Antialiasing zu aktivieren, das jedoch kaum sichtbare Qualitätsverbesserungen bringt und zudem etwas Leistung kostet.
Die neuen ATI-Chips bieten noch die Möglichkeit, das so genannte Temproal Antialiasing zu aktivieren. Dabei handelt es sich um eine Methode der Kantenglättung, die allerdings nur bei aktivierter vertikaler Synchronisation (vsync) funktioniert. Hierbei werden zwei hintereinander folgende Frames miteinander verglichen und das Kantenglättungsverfahren mit mehr Bildpunkten angewendet. Ein 2x AA funktioniert in der Standardeinstellung des Temporal Antialiasing wie ein 4xAA. Die qualitätssteigernde Wirkung konnte während des Tests allerdings nicht nachgewiesen werden. Möglicherweise funktioniert diese neue Methode auch erst mit zukünftigen Treibern. Der manuelle Eintrag in der Registry brachte jedenfalls keine signifikante Steigerung der Bildqualität.
Obwohl Nvidia beim neuen Geforce 6800 Ultra ein ähnliches Kantenglättungsverfahren wie ATI verwendet, hat der Radeon-Chip immer noch Vorteile. Deutlich sichtbar ist dies an der linken Fahrbahnbegrenzung in der Kurve (Screenshot: EA F1 Challenge 99-02). Mit dem ATI-Chip erscheint diese Linie (unteres Bild) nahezu durchgezogen, während mit dem Geforce-Chip (oberes Bild) deutliche Unterbrechungen der Linie erkennbar sind. Dafür ist das anisotropische Filtering beim Geforce besser gelöst. Die Start-Ziel-Linie erscheint deutlich schärfer. (ATI-Screenshot vergrößern[2], Geforce-Screenshot vergrößern)[3]
Ein weiteres Beispiel für das bessere anisotropische Filtering beim Nvidia-Chip (oberes Bild) gegenüber den neuen ATI-Chips X800. Die Zuschauer erscheinen mit der Nvidia-Karte deutlich schärfer. (ATI-Screenshot vergrößern[2], Geforce-Screenshot vergrößern)[3]
Kantenglättung und anisotropisches Filtering steigern die Darstellungsqualität beträchtlich. Besonders bei Renn-Simulationen (Screenshot Grand Prix 4) macht sich dies im Spiel positiv bemerkbar: Fahrbahnbegrenzungen sind deutlicher erkennbar. (obere Abbildung (mit Kantenglättung) vergrößern[4], untere Abbildung vergrößern (ohne Kantenglättung)[5]
Ohne Kantenglättung (Bild unten) sieht man die schlechtere Bildqualität vor allem an den Spoilern und an den Querlenkern. (obere Abbildung vergrößern[6], untere Abbildung vergrößern)[7]
In Anbetracht der über 220 Millionen Transistoren auf dem Geforce 6800 Ultra, und den über 180 Millionen elektronischen Hirnwindungen bei den ATI-GPUs, ist es überraschend, dass die Leistungsaufnahme nicht höher ist als die des ATI Radeon 9800 XT mit nur 110 Millionen Transistoren. Im 2D-Modus benötigt ein PC-System (Athlon 64 3400+, Asus K8V-Deluxe, 512 MByte Speicher) mit Geforce 6800 Ultra sogar deutlich weniger Strom als das gleiche System mit ATI Radeon 9800 XT. Noch besser sind hier die neuen ATI-Chips: Diese benötigen gut 30 Watt weniger Leistung als das bisherige Spitzenprodukt. Performance verdoppelt, Leistungsaufnahme gesenkt. Da könnte sich auch Intel mal eine Beispiel nehmen, die mit dem Prescott[8] eher die entgegengesetzte Richtung eingeschlagen haben.
Erst bei 3D-Anwendungen ist aufgrund der größeren Anzahl von Pixel- und Vertexshadern erreichen die neuen Grafikprozessoren die Leistungsaufnahme der Vorgängerchips. Lediglich der X800 Pro bleibt deutlich in Sachen Leistungsaufnahme deutlich unterhalb des Radeon 9800 XT.
Ebenfalls gut gelungen ist die in den Highendchips integrierte Lüfterregleung. Im 2D-Betrieb sind die Karten so gut wie kaum zu hören. Auch Nvidias Geforce 6800 Ultra gibt im 2D-Modus kaum ein Mucks von sich. Erst unter Belastung steigt die Drehzahl der Lüfter, was aber angesichts der Spiel-Lautstärke kaum jemand stören wird.
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Fazit
Zweifellos ist Nvidia mit dem Geforce 6800 Ultra ein hervorragendes Produkt gelungen. Anders als beim Wechsel von Geforce 4 Ti 4600 auf Geforce FX 5800 bringt der neue Nvidia-Chip eine drastische Leistungssteigerung gegenüber der Vorgänger-Generation. Angesichts der über 220 Millionen Transistoren verwundert dies allerdings auch kaum. Neben der gestiegenen Leistung hat Nvidia dem neuen Chip auch einige Features implementiert, die die Architektur für zukünftige Entwicklungen eignen. Die Unterstützung des Pixelshader 3.0, der ab DirectX-Version 9.0c verfügbar ist und die Integration einer programierbaren Video-Engine legen die Messlatte für die Konkurrenz sehr hoch. Entsprechende Spiele für die neue Pixel-Shader-Variante sollen schon in Vorbereitung sein. Bei der offiziellen Vorstellung des Chips in Genf konnte Nvidia immerhin eine optimierte Variante von Far Cry vorführen.
ATI kann zwar nicht mit Pixelshader-3.0-Unterstützung glänzen, bietet dafür aber 3Dc-Support. Ähnlich wie Nvidia muss ATI aber noch auf entsprechenden Support durch die Spieleindustrie warten. Im Vergleich zum Geforce 6800 Ultra kann der Radeon X800 XT klar die bessere Performance erzielen. Auch der weniger leistungsstarke X800 Pro bietet gegenüber Nvidias Spitzenmodell insgesamt die bessere Leistung. Summa summarum: Mit den jetzt vorgestellten Grafikchips Radeon X800 XT und X800 Pro hat ATI Nvidia erfolgreich ausgekontert. Für aktuelle Spiele sind die ATI-GPUs klar die bessere Wahl. Auch in puncto Lieferfähigkeit haben die Kandadier die Nase vorn. Der Radeon X800 Pro ist bereits an die Grafikkartenhersteller ausgeliefert worden. In Kürze werden entsprechende Boards im Handel sein. Grafikkarten mit Geforce 6800 Ultra sollen hingegen vor Juni nicht verfügbar sein.
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| Als einer der ersten Hersteller will Sapphire in wenigen Tagen X800 Pro-Grafikkarten für 399 Euro ausliefern. |
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