Parhelia-512 - Matrox schlägt zurück

Ab August 2002 wieder Matrox-Grafikkarten für Spiele und 3D-Anwendungen. Seit langem ist der kanadische Hersteller Matrox dafür bekannt, Grafikkarten mit exzellenter Bildqualität und ausgefeilter Mehrschirm-Unterstützung zu liefern, ist jedoch in den letzten Monaten im Consumer- und 3D-Bereich in den Hintergrund gerückt. Spielefans und professionelle 3D-Anwender setzen auf Grund der benötigten 3D-Leistung eher auf Grafikkarten mit Chips von ATI, NVidia oder PowerVR-Technologies - im August will Matrox dies mit seinem DirectX-9-fähigen Grafikchip Parhelia-512 ändern und den Markt damit gehörig durcheinander wirbeln.

14. Mai 2002 um 10:52 Uhr / Christian Klaß

Der Parhelia-512 ist ein in 0,15-Mikron-Prozesstechnik gefertigter 80-Millionen-Transistor-Grafikchip mit einer 256 Bit breiten Speicherschnittstelle für bis zu 256 MByte DDR-SDRAM. Die Speicherbandbreite soll mit rund 20 Gigabyte pro Sekunde etwa doppelt so hoch wie bei den Konkurrenten GeForce4 Ti 4600 und Radeon 8500 liegen. Mittels zweier integrierter Dualer-400-MHz-RAMDACs, eines TV-Encoders, einer vollständigen Gammakorrektur und Unterstützung für Dual-TMDS-Transmitter sollen bis zu drei Displays gleichzeitig in sehr hoher Qualität angesprochen werden können.

Dabei ermöglicht der Parhelia-512 die erste echte 10-Bit-Unterstützung pro Farbkanal für die gleichzeitige Darstellung von über einer Milliarde Farben. Eine 10-Bit-Genauigkeit pro Farbkanal wird während der gesamten Pixel-Verarbeitungspipeline beibehalten; sowohl innerhalb des Frame-Buffers als auch in den RAMDACs und im TV-Encoder - für zusätzliche Genauigkeit in 2D, 3D, DVD und Video. Ähnlich wie bei Stand-alone-DVD-Playern integriert der Parhelia-512 seine 10-Bit-Präzision für das DVD-Decoding, erweitertes Video-Filtering und -Scaling sowie das von Matrox entwickelte DVDMax mit unabhängigen Proc-Amp-Steuerungen, bei Overlays und TV-Ausgabe.

Dass es Matrox ernst meint, mit dem Parhelia-512 "selbst die Erwartungen der anspruchsvollsten professionellen Anwender und PC-Enthusiasten zu übertreffen" , zeigt die Liste der weiteren Funktionen, die dem 512-Bit-Chip spendiert wurden:

Quad DirectX 9 Vertex Shader Array
Der Parhelia-512 integriert vier DirectX-9-kompatible Vertex-Shader-Einheiten (Version 2.0) zu einem Vertex-Processing-Array. Dank einer Steuerungseinheit mit Tiefeninformations- und Register-Caches soll auch bei komplexen Vertex-Shader-Programmen auf hoch auflösenden 3D-Modellen eine hohe Leistung geboten werden. Parhelia-512 soll zudem für standardmäßige OpenGL-Beleuchtungsmodelle optimiert sein.

36-Stufen-Shader-Array
Mit vier programmierbaren Textur- und fünf programmierbaren Pixel-Shader-Stufen auf jeder der vier Pixel-Pipelines verfügt das 36-Stufen-Shader-Array der Parhelia-512 über die bisher umfangreichste Pixel-Rendering-Pipeline. Zum Vergleich: GeForce4 Ti und Radeon 8500 bieten nur 16-Stufen-Shader bei zwei Pixel-Shader-Stages pro Pipeline. Zumindest bei den Pixel-Shadern setzt Matrox allerdings wie Nvidia mit der GeForce3 und GeForce4 Ti auf die Version 1.3, während ATI auf die Version 1.4 setzt. Für volle DirectX-9-Kompatibilität ist allerdings ein Pixel-Shader mit den Features der Versionsnummer 2.0 nötig. Selbst im Jahr 2003 dürfte das aber nicht weiter ins Gewicht fallen, denn die Spieleentwickler fangen gerade erst an, die Möglichkeiten der noch eher unflexiblen programmierbaren 1.3er-Pixel-Shader auszunutzen.

Quad Texturing / 64-Super-Sample-Texture-Filtering
Der Parhelia-512 schafft laut Matrox als erster Grafikprozessor Single-Pass-Quad-Texturing mit einem Durchsatz von vier Pixel pro Takt, was insbesondere in Spielen mit ausgefeilten Textureffekten von Vorteil ist. Die integrierten Textur-Filterungseinheiten des Parhelia-512 sollen zudem eine dynamische Zuweisung von bis zu 64 Texture-Samples je Takt ermöglichen - die aktuelle Konkurrenz schafft laut Matrox nur die Hälfte davon. Die Samples können flexibel zugewiesen werden, um eine höherwertige Texturfilterung bei minimaler Beeinträchtigung der Performance zu erzielen. Beispielsweise könnten die 64 Samples so arrangiert werden, dass man dual-texturierte Pixel mit anisotropischer Filterung (16 Samples) bei einer vergleichbaren Performance zu einer lediglich trilinearen Filterung auf anderen Grafikprozessoren erhält.

Hardware Displacement Mapping
Bei den 3D-Effekten führt Matrox als erster Hersteller das selbst entwickelte Hardware Displacement Mapping (HDM) ein, das auch in DirectX 9 eingeflossen ist und einen deutlichen 3D-Qualitätssprung verheißt. Bei Hardware Displacement Mapping werden einfache Texturen ("Displacement Maps") zur Speicherung von Höhenprofilen genutzt, die mit einem Basisgitternetz verbunden beispielsweise zu verblüffend realistisch gerenderten 3D-Landschaften führen - das Verfahren ist bereits aus einigen Render-Programmen bekannt.

Der Parhelia-512 verwendet eine dynamische, tiefenanpassungsfähige Vertex-Tesselation und Mip-Mapped Vertex Texture Sampling, um das Basisgitternetz mit der Displacement Map in Echtzeit neu zu kombinieren. Es ist zu erwarten, dass auch die restlichen Hersteller ihre DirectX-9-kompatiblen Grafikkarten mit diesem Kern-Feature ausstatten werden.

16x-Fragment-Antialiasing (FAA-16x) / Glyph-Antialiasing
Bei kompatiblen Anwendungen führt Parhelia-512 das Antialiasing mittels 16x-Fragment-Antialiasing nur für die Pixel der Dreieckskanten durch, die einem 16x-Super-Sampling unterzogen werden, während die inneren Pixel scharf und unverändert bleiben. Da Kantenpixel in der Regel lediglich einen kleinen Teil der Gesamtpixel einer Szene ausmachen, soll die Leistungseinbuße mit 20 bis 30 Prozent nur sehr gering sein. Werden nicht kompatible Render-Modi genutzt, bietet der Parhelia-512 auch herkömmliche Antialiasing-Methoden bis 4X FSAA. Eher für den 2D-Bereich interessant ist das Glyph-Antialiasing: Der Parhelia-512 ist laut Matrox der erste Grafikchip, der Text hardwarebeschleunigt mit Kantenglättung (Antialiasing) versehen kann - bisher erledigen dies Windows-Betriebssysteme in Software. Zudem soll das Glyph-Antialiasing die Lesbarkeit dank programmierbarer Gammakorrektur für das Text-Antialiasing weiter verbessern.

Surround Gaming
Parhelia-512 rendert die Ausgabe von unterstützten 3D-Spielen über drei Displays, was der dreifachen Größe des normalen Blickwinkels entspricht und somit auch das seitliche Sichtfeld des Spielers mit einbezieht. Unterstützt werden sollen Spiele wie die indizierten 3D-Shooter Quake III Arena und Soldier of Fortune, der beliebte Microsoft Flight Simulator 2002 und Jedi Knight II.

Dank seiner enormen Speicherbandbreite und seiner Funktionen soll der Parhelia-512 sowohl bei der 2D-, DirectX-8- und OpenGL-1.3- als auch der DVD-Leistung Enormes leisten. Bezüglich der DirectX-9-Leistung gibt es von Matrox noch keine Aussagen, DirectX 9 ist allerdings noch in Entwicklung, so dass dies nicht weiter verwunderlich ist. "Der Chip behält diese außergewöhnlich hohe Performance sogar während des Renderings von komplexen 3D-Szenen mit einer hohen Polygon-Anzahl, FAA-16x-Antialiasing, 8-Sample anisotropischer Filterung, 10-Bit-GigaColor-Technologie sowie Deep-Vertex- und Pixel-Shader bei" , verspricht Matrox. Gegenüber Golem.de erklärte Matrox dennoch, dass man den Chip nicht als GeForce-4-Killer verstehe, so Matrox gegenüber Golem.de. In Sachen Bild- und 3D-Grafikqualität dürfte Matrox allerdings im Vergleich der klare Gewinner sein. Für den Kunden wichtiger wird jedoch die Frage, wie sich Matrox Parhelia-512 gegen die DirectX-9-fähigen Konkurrenten R300 von ATI, die P10-VPU von 3Dlabs/Creative und die GeForce5 von NVidia durchsetzen können wird, die etwa zum gleichen Zeitpunkt oder etwas später erscheinen.

Laut Matrox sollen erste Parhelia-512-Grafikkarten bereits im August 2002 erhältlich sein. Noch nicht ganz klar ist, ob Chip und Speicher synchron oder asynchron getaktet werden. Die Taktraten werden vermutlich zwischen 200 und 300 MHz liegen, genaue Angaben konnte Matrox wegen laufender Tests mit verschiedenen Speicherkonfigurationen noch nicht machen. Es soll Parhelia-512-Grafikkarten mit Speicherausstattungen von 64 (OEM), 128 (Retail) und 256 MByte geben. Die 256-MByte-Parhelia-512-Grafikkarten sind hauptsächlich für professionelle 3D-Anwender gedacht und werden wohl NVidias Quadro- und ATIs FireGL-Grafikkarten Konkurrenz machen. Matrox erwartet, dass der Profibereich im Parhelia-512-Geschäft vier Fünftel ausmachen wird, der Rest werde auf den Consumer-Bereich fallen.