Nvidia GeForce FX - GeForce4-Nachfolger für Anfang 2003

"Das Beste von Nvidia und 3dfx" – Bildqualität wird immer wichtiger. Nvidia hat offiziell den GeForce4-Nachfolger GeForce FX vorgestellt, der bisher nur unter dem Codenamen NV30 bekannt war. Der neue Grafikprozessor soll, ebenso wie der bereits seit September erhältliche Konkurrent Radeon 9700 Pro und dessen kleinere Geschwister, deutlich effektvollere und realistischere 3D-Grafik ermöglichen, jedoch flexibler und leistungsfähiger sein.

18. November 2002 um 18:00 Uhr / Christian Klaß

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Der von TSMC in 0,13 Mikron und in Kupfer-Technik gefertigte GeForce FX besteht aus 125 Millionen Transistoren, die in einem sonst eher von CPUs gewohnten Flip-Chip-Gehäuse sitzen. Zum Vergleich: Die noch in 0,15 gefertigten GeForce4-Ti-Grafikchips beherbergen rund 63 Millionen Transistoren; bei den ebenfalls in 0,15 Mikron produzierten ATIs Radeon 9700 (Pro) sind es bereits 107 Millionen Transistoren. Dank des Umstiegs auf 0,13 Mikron soll der GeForce FX mit 500 MHz getaktet werden können, womit man sich von der Konkurrenz abheben will. Zudem kommt erstmals DDR-II-SDRAM von Samsung zum Einsatz, das ebenfalls mit bis zu 500 MHz (1 GHz DDR) getaktet wird. ATIs Top-Grafikkarte Radeon 9700 Pro verfügt ohne Übertakten über einen Standard-Takt von 325/310 MHz, so dass man gespannt sein darf, wie groß die Leistungsunterschiede sein werden. Während Nvidia einen 128-Bit-Speichercontroller (4 x 32 Bit) einsetzt, verwendet ATI einen 256-Bit-Speicherbus (4 x 64 Bit).

Damit die Stromversorgung sichergestellt werden kann, muss man GeForce-FX-Grafikkarten zusätzlich vom Gehäusenetzteil mit Strom versorgen lassen. Vergisst man dies als Nutzer, werden automatisch Chip- und Speichertakt reduziert und ein Software-Tool soll den Nutzer auf das Versäumnis hinweisen. Damit die Gehäuse-Innentemperatur bei der Kühlung möglichst wenig Einfluss auf die GeForce-FX-Grafikkarten hat, wählte Nvidia ein geschlossenes Kühlsystem, das die Abwärme von Grafikprozessor und Speicherchips per Heatpipe und aktiver Lüftung aus dem Gehäuse entfernen soll. Damit sollen GeForce-FX-Grafikkarten nicht lauter werden als GeForce4-Ti-4600-Grafikkarten und im Office-Modus – also bei geringer Nutzung etwa der Renderpipelines – Taktrate sowie Lüfterdrehzahl stark heruntergeregelt und die Grafikkarten so fast lautlos betrieben werden. Nachteil der Kühllösung: GeForce-FX-Karten, die NVidias Referenz-Design folgen, belegen aufgrund des großen Lüftungsgehäuses aus transparentem Plastik nicht nur einen AGP- sondern auch einen PCI-Steckplatz.

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Trotz der hohen Taktraten und spezieller Kühlung dreht sich bei GeForce FX alles um realistischere und nicht um schnellere Grafik. Zwar verspricht Nvidia eine bis zu dreimal höhere 3D-Leistung als beim GeForce4-Ti-4600-Grafikchip, doch im Zentrum von Nvidias Marketing-Strategie steht derzeit die Darstellungsqualität, die man – etwas übertrieben – in die Nähe von Kinoqualität rückt. Über alle Render-Schritte soll bei hohen Qualitätsansprüchen eine 128-Bit-Präzision für rundungsfehlerfreie, realistische Farbberechnungen geboten werden. Der Konkurrent ATI behauptet das auch, die Pixel-Shader der Radeon-9700-Serie würden jedoch "nur" eine Genauigkeit von 96 Bit erreichen, so Nvidia.

Nvidia entkräftete das Argument für 128-Bit-Farbgenauigkeit gegenüber Golem.de jedoch kurze Zeit später wieder, da für schnelle 3D-Spiele eher eine 64-Bit-Farbqualität sinnvoll sei. Eine höhere Farbgenauigkeit drücke deutlich auf die Leistung – trotz neu eingeführter verlustfreier Kompression (4:1) von Farb-Informationen dank Lightspeed Memory Architecture 3 (LMA 3). Die Leistung soll mit 128-Bit-Farbgenauigkeit um etwa die Hälfte sinken und der Speicherbedarf etwa um die Hälfte höher liegen, während Nvidia bei 64 Bit in First-Person-Shootern dreistellige Bildraten verspricht. Für den Profi-Grafiksektor könnte Nvidia dank vollständiger 128-Bit-Genauigkeit jedoch ein bisschen besser gerüstet sein als ATI, zumindest dann, wenn die Quadro-FX-Grafikkarten nicht zu lange auf sich warten lassen.

Auch bei den Shadern will Nvidia mehr bieten als ATI mit seiner Radeon-9700-Serie: Anstelle der Version-2.0-Pixel- und -Vertex-Shader von DirectX 9, die ATIs Radeon 9500 bis 9700 Pro unterstützen, setzt Nvidia auf erweiterte Pixel- und Vertex-Shader, welchen man die Versionsnummer 2.0+ verpasste. Eigentlich wollte Nvidia – erneut etwas übertrieben – seinen Shadern gleich die Versionsnummer 3.0 verpassen, doch Microsoft hat für DirectX 10 bereits eigene Pläne gemacht. So einigte man sich auf die Versionsbezeichnung 2.0+ und Microsoft nahm diese in DirectX 9 auf, so Nvidia.

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Während die Radeon-9700-basierten Pixel-Shader (Version 2.0) maximal 32 Textur-Instruktionen verarbeiten können, sind es beim GeForce FX bis zu 1.024 Textur-Instruktionen. Bei den Vertex-Shadern will man gar Programme mit bis zu 65.536 Instruktionen verarbeiten können, während der Standard bei 1.024 Instruktionen liegt. Zudem bietet der GeForce FX 16 anstatt 12 temporäre Register und kann 256 anstatt nur 4 Schleifen ausführen. Neben statischem Flow Control wird darüber hinaus auch "Dynamic Flow Control" geboten, was ebenfalls flexiblere Programme ermöglichen soll. Als Beispiel für die GeForceFX-Möglichkeiten nennt Nvidia das Matrix Palette Skinning: 3D-Objekte müssten nicht erst in mehrere Teile zerlegt werden, sondern die Effekte könnten direkt pro Vertex aufgebracht werden, was Arbeitsschritte und Rechenzeit spare.

Die GeForce FX verfügt über eine massive Pixel- und Vertex-Shader-Engine, die sehr flexibel ausgelegt und rechenstark sein soll – die Balance zwischen Leistung und Qualität obliege laut Nvidia dem jeweiligen Programmierer. Sehr komplexe Programme sollen jedoch die GeForce FX auch in die Knie zwingen können. Nvidias GeForce FX soll bis zu 8 Pixel pro Durchgang verarbeiten können.

Weitere Bildqualitäts-Verbesserungen soll es im Bereich der Textur-Filterung und Kantenglättung (engl. Anti-Aliasing) geben. Texturen sollen dank "Adaptive Texture Filtering" automatisch mit den optimalen Stufen "trilinear" oder "anisotropic" gefiltert werden, was jedoch auch deaktiviert werden kann. Mittels neuem 6XS Anti-Aliasing-Modus, der auf Verzerrung (skewed anti-aliasing) basiert, soll man unter DirectX bessere Ergebnisse als mit 4X- oder 4XS-Anti-Aliasing erreichen. Sowohl unter DirectX als auch unter OpenGL soll der 8X-Anti-Aliasing-Modus auf "Ordered Grid"-Basis für hochqualitative Kantenglättung sorgen. Ob GeForce FX damit an die Anti-Aliasing-Qualität der Radeon-Konkurrenz heranreicht, werden erst Tests zeigen können.

Auch bei den GeForce-FX-Treibern will Nvidia mehr Qualität einbringen und ab der Digital Vibrance Control Version 3.0 mit Bildschärfung aufwarten können. Auch in Zukunft setzte Nvidia auf Universal-Treiberpakete, um Anwendern die Suche nach den Treibern zu erleichtern.

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Noch gibt es allerdings nicht viel mehr als Demos, die eindrucksvoll belegen, was die GeForce FX zu leisten vermag oder ob es merkliche Qualitätsunterschiede etwa zu ATIs Flaggschiff Radeon 9700 Pro gibt – Spiele, die DirectX 9 oder OpenGL mit den entsprechenden Erweiterungen unterstützen, wird es erst im Laufe des nächsten Jahres geben. Allerdings wird man die ersten GeForce-FX-Grafikkarten in den USA erst ab Februar 2003 erhalten. In Europa könnte es also vielleicht noch bis zum März 2003 dauern, bis nennenswerte Stückzahlen verfügbar sind. Genaue Preise wollte Nvidia nicht nennen, erklärte Schätzungen von etwa 500,- Euro aber für realistisch; dies entspräche dem üblichen Einstiegspreis für High-End-Consumer-Grafikkarten. Zur Liste der Grafikkartenhersteller, die GeForce-FX-Grafikkarten fertigen bzw. unter eigener Marke vertreiben werden, zählen: Albatron, AOpen, ASUS, BFG Technologies, Chaintech, Creative, eVGA.com, Gainward, Leadtek, MSI, Pine, PNY, ProLink/PixelView, Sparkle und Terratec. Davon sind aber einige für Europa nicht relevant.

Noch nicht offiziell angekündigt wurde, ob es gleich zu Beginn verschiedene GeForce-FX-Chips mit unterschiedlichen Taktraten geben wird. In Anbetracht dessen, dass ATI bereits alle mittleren bis oberen Preisbereiche mit seinen DirectX-9-fähigen Grafikkarten abdeckt, täte Nvidia gut daran, nicht nur mit einer teuren Lösung aufzuwarten, die zwar zum Image-Gewinn aber nicht für große Verkaufszahlen taugt. Auch wenn Nvidia erklärt, dass man immer noch die Nummer 1 im Grafikchipmarkt sei, so hat ATI doch dem Branchenprimus mit seinen neuen und sehr leistungsfähigen Grafikprozessoren ordentlich auf die Pelle rücken können.

Man fragt sich nun, was eigentlich die Nr. 3 macht: Laut Gerüchten arbeitet Matrox gerade an einem aufgemotzten Parhelia-Grafikchip, der dank Die-Shrink auf 0,13 Mikron, höheren Taktraten und verbesserter Architektur im nächsten Jahr Matrox aus seinem Nischendasein heraustreten lassen könnte. Der aktuelle Parhelia-512-Chip, der nur "halb" zu DirectX 9 kompatibel ist, macht leider nur bei Bedarf von drei Displays und seinem nicht ganz problemfreien, aber interessanten Fragment-Anti-Aliasing auf sich aufmerksam.