GeForce 6800 - Mehr Effekte, mehr Leistung, mehr Video

Nicht nur Shader-3.0-Unterstützung, auch Hardware-MPEG und WMV9-Beschleunigung. Nun hat Nvidia seinen GeForceFX-5950-Nachfolger endlich der Öffentlichkeit vorgestellt: Unter dem Namen GeForce 6800 soll der zuvor unter dem Codenamen NV40 bekannte Grafikchip den Konkurrenten ATI das Fürchten lehren. Mit Unterstützung für Shader-3.0-Effekte, mehr Pixel-Pipelines und Vertex-Shader-Einheiten sowie Hardware-MPEG-Kompression soll Nvidias GeForce-6-Serie ATIs erfolgreichen Radeon-9800-Chips den Rang ablaufen.

14. April 2004 um 15:00 Uhr / Christian Klaß

Gefertigt wird der GeForce 6800 wie sein Vorgänger in 0,13 Mikron, allerdings von IBM und nicht mehr von TSMC. Mit insgesamt 222 Millionen Transistoren übertrumpft der neue Chip den "nur" 130 Millionen Transistoren starken GeForceFX 5950 deutlich an Komplexität. Die hohe Transistorzahl liegt unter anderem an 6 Vertex-Shader-Einheiten statt nur einer sowie 16 statt zuvor 8 Pixel-Pipelines mit je einem Pixelshader bei der 6800 Ultra. Die "normale" 6800 bringt es immerhin noch auf 12 Pixel-Pipelines. Der GeForce 6800 ist der letzte AGP-Grafikchip von Nvidia - mittels spezieller Bridge ("HSI") kann er auch auf PCI-Express-Grafikkarten eingesetzt werden.

Der neue Chip soll auch in bestehenden DirectX-9- und OpenGL-Spielen mehr Leistung bringen - bis zum 8fachen bei der reinen Pixel- und bis zum doppelten bei der Vertex-Shader-Leistung verspricht Nvidia. Vor allem in Half Life 2 will Nvidia damit zulegen - ganze fünf Mal schneller als die Vorgänger soll die 6800-Familie bei den Shadern sein - nicht jedoch bei den Bildern/s.

Grafikkarten mit GeForce 6800 Ultra werden einen Chiptakt von 400 MHz (FX 5950: 475 MHz) und einen Speichertakt von 550 MHz (effektiv 1,1 GHz) aufweisen; zumindest Letzteren können Grafikkartenhersteller auch anheben. Die Taktraten der anderen GeForce-6800-Modelle nannte Nvidia noch nicht. Die "normale" 6800 wird mit 128 MByte DDR-1-RAM bestückt, während die Ultra-Ausführung zunächst mit 256 MByte DDR-3-RAM ausgeliefert wird. Erst zu einem späteren, nicht genannten Zeitpunkt sollen Ultra-Varianten mit 512 MByte DDR-3-RAM vorgestellt werden. Der Speicher ist, wie bei High-End-Grafikchips üblich, 256-bittig angebunden.

Die Besonderheit vom GeForce 6800 liegt in der erstmaligen Unterstützung der komplexeren Shader-3.0-Grafikeffekte, die deutlich aufwendigere, flexiblere und auf viele Objekte ("Multiple Render Targets") gleichzeitig anwendbare 3D-Effekte ermöglicht. So können etwa Pixel-Shader-2.0-Programme von DirectX 9 nur 96 Zeilen lang sein, während 3.0-Shader bis zu 65.535 Programmzeilen umfassen können, wobei in diesen u.a. Sprünge, Schleifen und Subroutinenaufrufe möglich sind.

Die einzelnen 6800er-Shader-Einheiten können auch gemeinsam einen Pixel bearbeiten, nicht nur einzeln, was bisherige ATI- und Nvidia-Chips laut Nvidia nicht beherrschten. Gleichzeitig schreibt die Shader-3.0-Spezifikation eine durchgehende 32-Bit-Render-Genauigkeit vor, die Nvidia entsprechend mit den 6800-Chips bietet. Nach der Parhelia von Matrox und ATIs Radeon ab 9500/9700 unterstützt Nvidia mit seiner 6800er-Familie nun auch erstmals Displacement-Mapping, wobei aufwendigere 3D-Oberflächenstrukturen mittels Textur erzeugt werden.

In einem Spiel können Shader-3.0-Programme etwa genutzt werden, um viele 3D-Charaktere aus einem Objekt zu schaffen, diese aber leicht unterschiedlich und nicht wie Klone voneinander aussehen zu lassen. Gleichzeitig soll dank der höheren Shader-Komplexität die Darstellung von zum Teil transparenten Objekten, besseren Licht- und Schatteneffekten (z.B. "Soft Shadows"/weiche Schatten), realistischer Haut und mehr als nur ein paar Haaren in Echtzeit möglich werden. Dafür müssen jedoch erst einmal die entsprechenden Spiele vorhanden sein - bisher gibt es nur nur nett anzusehende Technik-Demos - was aber bei DirectX 9 Shader 2.0 anfangs auch nicht anders war.

Nvidia selbst erwartet erste auf Shader-3.0-Effekte setzende Spiele erst für 2005, könnte sich jedoch auch Patches für bestehende Titel vorstellen, bei denen bestehende Shader-2.0-Effekte für Shader 3.0 optimiert werden, die dann zwar nicht unbedingt besser aussehen müssen, dafür aber deutlich schneller berechnet würden. Allerdings gab es für DirectX-8-Spiele auch keine DirextX-9-Effekt-Updates. Vielleicht kann aber Nvidias ab dem Treiberpaket ForceWare Release 60 enthaltener PS-3.0-Compiler hier durch automatische Code-Optimierung helfen.

Mittels direkter Hardware-Unterstützung - also ohne Shader-Nutzung - für 16-Bit-Fließkomma-Farbformate beim Speichern, Überblenden, Schattieren, Texturieren und Filtern während der Beleuchtungsberechnung sollen für Licht und Schatteneffekte deutlich feinere Farbabstufungen zur Verfügung stehen. So sollen etwa grobe Farbverläufe oder übertrieben beleuchtete Szenen der Vergangenheit angehören, so dass man noch ein bisschen mehr in Richtung Fotorealismus geht.

Mit UltraShadow II beschleunigt Nvidia zudem die Berechnung von Stencil Shadows weiter, wie sie etwa in Doom III eingesetzt werden. Im Gegensatz zur Vorgängertechnik soll hier ohne Programmieraufwand eine Leistungsverdopplung erzielt werden. Wird der Code für UltraShadow II optimiert, soll eine Vervierfachung möglich sein. Nvidia kann dann die Berechnung noch weiter beschleunigen, indem die Programmierer bestimmte Bereiche der zu rendernden Szene von der Berechnung ausschließen.

Für alte Spiele interessant ist der neue Hardware-Kantenglättungsmodus "Centroid Sampling", der auf einem "Rotated Grid" anstatt auf einem weniger optimalen "Ordered Grid" basiert und deutlich höhere Grafikqualität verspricht als Nvidias bisherige Techniken. Das Resultat laut Nvidia: schärfere Polygonkanten durch genauere Farbwiedergabe - das Bild wirkt demnach also schärfer und nicht weich gezeichnet.

Dank der höheren Leistung der GeForce-6800-Familie sollen die verschiedenen Techniken erstmals sinnvoll in Echzeit für Spiele und Anwendungen miteinander verbunden werden können - z.B. Textur-Filterung, High-Dynamic-Range-Effekte, Tiefenschärfe, Bewegungsunschärfe und 16fache anisotrophische Filterung.

Auch für Video-Anwendungen hat sich Nvidia etwas einfallen lassen und über einen speziellen Video-Prozessor-Teil Hardware-MPEG-1/-2/-4-(De)Kompression sowie WMV9-Wiedergabe-Beschleunigung integriert. Diese dürfte insbesondere bei hochauflösendem Videomaterial interessant sein, wobei hier noch zu klären ist, wie stark eine GeForce-6800-Grafikkarte den Prozessor entlasten kann. Die MPEG-2-Dekodierung läuft bis zu einer Auflösung von 1080i (1.920 x 1.080 im Zeilensprungformat) direkt auf der Hardware. Halbbilder soll der Prozessor per weiter verbessertem Adaptive De-Interlacing zu Vollbildern verarbeiten.

Es spricht einiges dafür, dass Nvidia mit seiner neuen Grafikchip-Familie nicht nur mit zukünftiger Shader-3.0-Software beeindruckendere Grafiken bieten wird, sondern sich zumindest mit der GeForce 6800 Ultra den Grafikkartenthron von ATIs Radeon 9800 XT zurückerobern wird. Das belegt nicht nur ein von Nvidia genannter beachtlicher 3D-Mark-2003-Wert von 12.353 Punkten (3,2-GHz-P4-EE-CPU, 512 MByte RAM, i875-Chipsatz), sondern auch die von Nvidia im Vergleich zur GeForceFX 5950 genannte Shader-Beschleunigung etwa bei Far Cry (2fach), Splinter Cell (3fach), Half Life 2 (5,5fach) und der neuen Unreal Engine 3 (5,5fach). Wie der Geschwindigkeitsvorteil jeweils im Blick auf die erreichten Bilder pro Sekunde aussieht, gab Nvidia nicht an.

Bevor allerdings im Vorfeld auf Grund der Fähigkeiten zu viele Lorbeeren verteilt werden: Noch konnte Golem.de die GeForce 6800 Ultra nicht testen, die entsprechenden AGP-8X- und insbesondere PCI-Express-Grafikkarten werden erst im Mai 2004 verfügbar sein und für diesen Zeitpunkt soll auch die Vorstellung und vielleicht sogar die Auslieferung von ATIs Konkurrenzchip geplant sein. Dieser soll gerüchteweise zwar kein Shader 3.0 unterstützen, aber Shader-2.0-Berechnung deutlich beschleunigen. Die Auslieferung der 6800 soll dann im Juni 2004 erfolgen.

Wenig Anlass zur Freude bietet das GeForce-6800-Ultra-Referenzdesign: Nvidias Transistor-Monster scheint zumindest in der Ultra-Ausführung so viel Energie zu schlucken, dass die kommenden Ultra-Grafikkarten nicht nur einen, sondern zwei Stromanschlüsse besitzen müssen und entsprechend leistungsstarke PC-Netzteile für den Betrieb voraussetzen - Nvidia selbst empfiehlt 480-Watt-Netzteile. Immerhin sollen aber eine ausgeklügelte Lüfterregelung, ein größerer Lüfter und ein besonderes Kühlkörper-Layout wie auch beim GeForceFX 5950 für im Rahmen bleibende Geräuschemissionen sorgen. An Schnittstellen werden 2x DVI-I sowie analoges Video-In/-Out geboten.

GeForce-6800-Grafikkarten sollen von Albatron, AOpen, ASUS, BFG Technologies, Biostar, Chaintech, eVGA.com, Gainward, Gigabyte, Jaton, Leadtek, MSI Computer, PNY Technologies, Prolink und der Pine-Tocher XFX Technologies ab Mitte/Ende Mai 2004 angeboten werden. Die als Erstes erscheinende Ultra-Version soll - wie bei High-End-Grafikkarten-Produktstarts üblich - preislich bei etwa 549,- Euro liegen. Für die "normale" 6800 werden etwa 349,- Euro fällig.