Infos zur Geforce 3: Bilder, Benchmarks, Technische Daten

Geforce 3 LogoSeit dem TNT2-Chip beherrscht Nvidia die 3D-Grafikszene, doch zur damaligen Zeit war aus technischer Sicht der Vorsprung zum VooDoo 2 nur knapp. Der endgültige Durchbruch gelang Nvidia mit dem Geforce 256, der erstmalig die Transform & Lightning-Engine auf dem Grafikchip integrierte. Durch die T&L-Einheit konnte die Leistungsfähigkeit stark erhöht werden und der anschließende Nachfolger, der Geforce 2, baute diese noch weiter aus. Nvidia setzte zu der Zeit lediglich auf die Performance, weniger aber auf die Qualität und 3D-Effekte. Wenn man es trocken analysiert, waren auch Grafikchips ohne T&L-Einheit in der Lage, die gleichen Effekte darzustellen. Die einen etwas schneller, die anderen weniger schnell. Doch mit dem Geforce 3 änderte sich Sachlage: Sowohl die Leistungsfähigkeit wurde verbessert als auch die 3D-Features wurden erweitert. Und letzteres nicht zu knapp. Man kann sagen, dass der Geforce 3 ein Quantensprung in der 3D-Welt war.

Man könnte auf den ersten Blick darauf schließen, dass es sich bei dem Geforce 3 nur um eine kleine Weiterentwicklung des Geforce 2Geforce 3 handelt. Er besitzt 4 Pixel Pipelines, in den 2 Texturen simultan angewendet werden können. Die Speicheranbindung liegt bei 128 Bit und der DD-Ram-Speicher wird in der Regel mit 460 Mhz getaktet. Dies sind alles Daten, die wir vom Geforce 2 Ultra kennen. Dessen Grafikchip wurde sogar mit 250 Mhz getaktet, wo der Geforce 3 "nur" mit 200 Mhz getaktet wird. Die Technologie des Geforce 3 aber wurde von der 0,18 auf die 0,15 µm gewechselt und die Anzahl der Transistoren auf 57 Millionen quasi verdoppelt. Selbst der zu der damaligen Zeit High-End-Prozessor, der Intel Pentium 4, besitzt nicht annähernd so viele Transistoren und wurde noch in der 0,18µm-Technologie hergestellt. Irgendeinen Vorteil musste doch der enorme technische Aufwand Nvidia's mit sich bringen? Und das tat er auch. Die komplette Grafikchiparchitektur wurde erneuert und dadurch effektiver. So wurde fast jedes Feature des GeForce2 signifikant verbessert. Dies war der erste große Streich Nvidia's. Der zweite war, dass man nun erstmalig die programmierbaren Vertex- und Pixel-Shader integrierte, welches Features sind, die hervorragende und vorher nie da gewesene 3D-Effekte hervorzaubern.

Grafikkarten, die keinen Vertex- und Pixel-Shader besitzen, müssen die neuen Grafikeffekte simulieren. Erstgenannter ist für beschleunigte Animationseffekte verantwortlich, der Pixel-Prozessor hingegen ist mitsamt dem integrierten Transform & Lighting für Licht- und Schatteneffekte verantwortlich. Spiele-Entwickler können über Microsofts DirectX-Schnittstelle den Grafikcontroller auf die eigenen Wünsche und Spielebedürfnisse abstimmen.


Daher ist der Geforce 3 nicht nur in der Performance gegenüber seines Vorgängers verbessert worden, sondern auch in der Grafikqualität. Letzteres war auch ein großes Kaufargument, denn keiner wollte diese neuen, realistischen Effekte missen.

Weitere Neuheit beim Geforce 3 ist die sog. "Lightspeed Memory Architecture". Hierbei handelt es sich um eine in Hardware ausgeführte Bandbreitenoptimierung, die sich vor allem bei hohen Auflösungen und Farbtiefen effektiv bemerkbar machen soll. Über einen Crossbar Memory Controller wird die Effizienz und Auslastung des Bild-speichers gesteuert. Die Lossless Z Compression re-duziert die nötige Daten-Bandbreite auf ein Minimum, und zum Schluss sorgt "Z Occlusion Culling" für das aus-schliessliche Rendering von sichtbaren Pixeln im Bildspeicher.

Vertex Shader

Der Vertex Shader ist die erste Stufe der "nfiniteFX Engine". Diese beansprucht den Großteil der 32 Millionen Transistoren, die dem GeForce3 gegenüber dem GeForce2 hinzugesetzt wurden. Die Vertex-Shader-Einheit besitzt einen unglücklich gewählten Namen. Sie ist zu mehr in der Lage, als nur "Schatten" darzustellen. Der Vertex Shader ermöglicht Veränderungen der Gestalt eines Objekts, Bewegungen, Interpolationen, Spiegelungen oder Deformationen. Ebenso können Farbwerte, Licht, Texturkoordinaten und die Oberflächenerscheinung beeinflusst werden. Dabei berechnet der Grafikchip diese Effekte alleine, ohne den Prozessor zu belasten. So gibt es ein Fülle von neuen Möglichkeiten, Gegenstände und Animationen realistischer darstellen zu können.

Gesichter, Gliedmaßen und Kleidung können von nun an sehr realistisch animiert werden, sofern dies der Programmierer wünscht. Hier ein Beispiel des so genannten Skeletal Animation:

Geforce 3 VertexShader

in anderer Weg, realistische Animationen darzustellen, ist das "Morphing and Key Frame Animation". Man zeichnet zwei verschiedene Varianten eines Objekts und anschließend lässt man den Vertex Shader selbständig Interpolationsschritte zwischen diesen beiden Stufen erstellen. Auf diese Weise kann man beispielsweise aus einem fröhlichen Gesicht ein böses machen, wie es ATI mit dem Radeon vormachte.

Geforce 3 VertexShader

An diesem Beispiel erkennt man, dass Delphin#1 und Delphin#2 gezeichnet wurden. Der Vertex Shader errechnet nun die Zwischensequenzen, so dass es scheint, der Delphin schwimme.

Ein weiterer schöner Effekt ist das "Procedural Deformation" (Dynamische Verzerrungen). Es bedeutet, dass eine definierte Oberfläche bzw. ein Objekt sich plötzlich deformieren oder verzerren soll. Das kann dynamisch (in den meisten Fällen) oder statisch vor sich gehen. Ein typisches Beispiel sind Wellen auf einer Wasseroberfläche, eine Fahne, die im Wind flattert (statisch) oder ein metallisches Objekt, das von Kugeln getroffen wird.

Geforce 3 VertexShader                

Der Geforce 3 stellt außerdem hervorragende Reflektionen dar. Auch langsam auftauchender Nebel ist somit realistisch darstellbar:

Geforce 3 VertexShader             Geforce 3 VertexShader

Pixel Shader

Der Pixel Shader ist ebenfalls ein neues Features, mit dem sich noch nie vorher da gewesene 3D-Effekte darstellen lassen. Das wichtigste Feature des Pixel Shaders ist das Blinn Bump Mapping. Der Pixel Shader des GeForce3 kann True Reflective Bump Mapping durchführen, auch Blinn Bump Mapping genannt. Nachdem der Vertex Shader das Per-vertex dot3 setup durchgeführt und den Pixel Shader mit Basis-Vektoren für das Transformieren versorgt hat, generiert der Pixel Shader einen Reflektionsvektor aus der Normalen und dem Augenvektor, der in eine kubische Umgebung zeigt, um die Reflektion darzustellen. Ist schwer ausgedrückt, was wichtig ist, ist das Ergebnis und das seht Ihr hier:

Geforce 3 VertexShader

Anti-Aliasing

Das Thema Anti-Aliasing gab es bis zum Geforce 3 schon etwas länger. Doch Nvidia und seine Konkurrenten, vor allem 3dfx, schafften es nicht, spielbare Frameraten bei eingeschalteten Anti-Aliasing darzustellen. Die Framerate fiel erbärmlich in den Keller und machte das Spielen unmöglich. Der Geforce 3 aber liefert erstmals gute Frameraten bei eingeschaltetem Anti-Aliasing.

Technische Daten

  • Erschienen im Mai 2001
  • Prozesstechnologie: 0.15 Mikron
  • Transistoranzahl: 57 Millionen
  • Anzahl der Pixel Pipelines: 4
  • Gleichzeitige Texturen pro Pixel: 2
  • Maximale aktive Texturen pro Pixel und pro Pass: 4
  • Anzahl der Pixel Shading Operations pro Pass: 36 (4 pro Combiner bei 9 Combinern)
  • Vertex-Instructionen pro Vertex pro Pass: 128
  • Chiptakt: 200 MHz
  • Speichertakt: 230 MHz DDR = 460 Mhz
  • Speichergröße: 64 MByte
  • Unterstützte Speicherarten: SDR oder DDR
  • Anzahl der Speicheradressleitungen: 128 Bit
     

Benchmarks

Das System besteht aus einem AMD Athlon 1333 @ 1466 Mhz, 256 MB DD-Ram, MSI K7 Master-S, Detonator 11.01 und Windows 98 SE. Als Benchmark wurde 3D Mark 2001 bei einer Auflösung von 1024x768x32 Bit benutzt.

GeForce 3 64 MB 200/460
Quincunx Anti-Aliasing
 

 3.232

GeForce 3 64 MB 200/460
 

 5.353

GeForce 2 Ultra 64 MB 250/460
 

 4.156

GeForce 2 Pro 64 MB 200/400
 

 3.705

GeForce 2 GTS 32 MB 200/366
 

 3.339

ATI Radeon 64 MB 183/183
 

 3.420

Dieses Ergebnis ist leicht verfälscht, weil die damaligen Detonator-Treiber noch nicht auf den Geforce 3 abgestimmt waren. Aus eigener Erfahrung weiß ich, dass dieses System mit dem Geforce 3 rund 6.800 Punkte erreicht.