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A proposito di antialiasing: Radeon 9800 Pro e Voodoo5 6000
a cura di Giacomo Usiello | 1/02/2004 | Fornitore: WIP (ATI); 3dfxzone.it (3dfx)
 
Introduzione

Abbiamo eseguito misurazioni delle performance delle video card Voodoo5 6000 e Radeon 9800 Pro con e senza antialiasing e messo a confronto i risultati al fine di valutare il reale vantaggio offerto dai progressi tecnologici che si sono susseguiti in questi anni nel 3D gaming. La scheda video ATI Radeon 9800 Pro 256Mb DDR II rappresenta una delle migliori soluzioni per l'assemblaggio di sistemi orientati all'utilizzo con i videogiochi: la potenza bruta del processore grafico e la notevole dotazione di memoria locale consentono infatti di personalizzare la configurazione della totalità dei giochi in commercio ed adottare qualunque livello di dettaglio grafico e risoluzione, senza avvertire alcun rallentamento dell'elaborazione imputabile alla periferica video. Fin dal debutto dei prodotti Radeon capeggiati dai modelli commercializzati con la sigla 9700 apparve chiaro che ATI avesse scelto la strada giusta per conquistare una buona fetta del mercato consumer. L'obiettivo e l'idea di abbinare alle elevate prestazioni nel trattamento dei dati a 32 bit della precedente 8500 una maggiore efficienza nell'implementazione di una tecnica che mira alla generazione di un output video più morbido e quindi più conforme al mondo reale furono raggiunti e si dimostrarono ben presto vincenti nell'incontrare i gusti e le esigenze degli utenti. Questa tecnica è nota come antialiasing, in seguito citata anche come AA, in accordo alla tipologia del filtraggio dell'informazione binaria che ne consente la realizzazione: il primo produttore di chip grafici che ne introdusse l'impiego con i giochi fu l'americana 3dfx con la famiglia di processori siglati VSA-100, particolarmente votati all'elaborazione di frame multipli grazie all'architettura SLI (Scan Line Interleave). Questa permette di ottimizzare l'esecuzione dei calcoli richiesti nel rendering con AA mediante l'impiego di più unità dedicate alla costruzione della stessa scena ed operanti a frequenze non elevate, in virtù delle possibilità della tecnologia dei dispositivi del tempo. Confrontare dunque le prestazioni della Radeon 9800 Pro con quelle della Voodoo5 6000, scheda di punta della gamma 3dfx, ci è parsa cosa utile nell'ottica di fornire, nei limiti del possibile, una misura del progresso tecnologico strettamente connesso all'elaborazione con AA. La comparativa è naturalmente destinata ad un esito scontato ma le elevate prestazioni relative di entrambe, unitamente alla curiosità di confrontare il rendimento di due approcci così diversi per la soluzione dello stesso problema, ricordiamo che la Voodoo5 utilizza quattro processori VSA-100 operanti in SLI mentre la Radeon un solo potentissimo chip, la rendono particolarmente interessante.

Specifiche dei processori grafici

I controller grafici testati sono molto differenti in ognuna delle specifiche cardine per la velocità di elaborazione e la qualità visiva della scena renderizzata: netto il divario a partire dal processo tecnologico con cui sono realizzati i processori e che consente alla Radeon di vantare un numero di dispositivi sul wafer ben superiore di un ordine di grandezza. Salta all'occhio inoltre l'ampiezza di banda passante del prodotto di ATI, doppia all'incirca, il che ci fa presagire un calo delle prestazioni comparate della 3dfx al crescere della complessità, ovvero della risoluzione video e del passo del filtro AA. Assenti invece nella 6000 le funzionalità di TnL, Pixel e Vertex Shader: queste mancanze la rendono inutilizzabile con i software che di queste fanno ampio utilizzo, a meno di non accettare drastici cali di performance o una resa grafica incompleta.

ATI Radeon 9800 Pro256 Mb DDR II

3dfx Voodoo5  6000 128Mb SDram

Integrazione

110 milioni, 0.15µm

14 milioni, 0.25µm

Core

380MHz

166Mhz

Memorie

340Mhz 256 bit SDram DDR II

166MHz 128 bit SDram

Banda

22.4GB/s

11.7GB/s

Pipe

8

4x2

Antialiasing

2X, 4X, 6X

2X, 4X, 8X

Filtri

Bilineare, trilineare e anisotropico

Bilineare, trilineare

TnL

hardware

software

DirectX

9.0b

6.0

Pixel Shader

2.0

non supportato

Vertex Shader

2.0

non supportato


Abbiamo quindi preferito ricorrere ad applicativi il più possibile allineati alle caratteristiche della scheda di 3dfx, salvo qualche eccezione.

Criteri di misurazione

Il risultato di una misura è in generale fortemente dipendente da numerose condizioni, parte delle quali non sono controllabili dal misurista a meno di non corredare il lavoro di lettura dei dati con l'effettuazione di un'analisi statistica di essi. In questa sede non abbiamo seguito rigorosamente la suddetta strada, supportati dall'idea che la notevole differenza dei prodotti analizzati non avrebbe richiesto uno studio approfondito per evidenziare le più importanti peculiarità. Si è pertanto provveduto ad eseguire le misurazioni in un ambiente mantenuto a temperatura costante ed a stabilizzare l'alimentazione delle motherboard, al fine di non variare il punto di lavoro dei componenti con conseguente alterazione dei risultati. Ogni test è stato ripetuto 10 volte con lo stesso controller grafico: sul campione così ottenuto abbiamo effettuato un' operazione di media aritmetica e considerato questa come il risultato della misurazione, che forniremo quindi senza alcuna indicazione sull'incertezza relativa o assoluta. Dal punto di vista del software di prova, come già accennato sopra, abbiamo cercato di ottenere misure significative ricorrendo a tool di benchmark che assicurassero un livello almeno sufficiente di compatibilità con la scheda di 3dfx: utilizzare i programmi attuali, siano essi giochi o benchmark dedicati, concepiti per usufruire di capacità dell'hardware assenti nella Voodoo5, avrebbe al più ed in taluni casi fornito indicazioni sulla prestazione in emulazione della cpu centrale ed avuto comunque scarso significato sul rendimento della periferica video.

Comprensione dei risultati

I parametri oggetto dei test sono stati essenzialmente due: il valore medio del numero di frame nell'unità di tempo, in seguito citato anche come FPS, ed il fill rate: questi sono stati valutati fissando il settaggio del benchmark e variando di volta in volta il numero di punti visualizzati sullo schermo ed il passo dell'AA. Abbiamo fornito le misure in grafici ed in forma normalizzata al valore del sistema con Radeon, scelto come il nostro riferimento, la nostra "unità di misura" della velocità di elaborazione. Dopo aver individuato un applicativo comune, ad esempio 3DMark 2000, ed impostato analoghe configurazioni della risoluzione e profondità di colore sui due sistemi in prova abbiamo misurato e successivamente normalizzato i valori ottenuti nelle condizioni comuni di funzionamento senza antialiasing (no AA), con AA a 2x e a 4x. Le performance a 6x della Radeon, massimo valore selezionabile per questa board, sono state comparate con quelle a 8X della Voodoo5. In definitiva:
  • Confronti diretti quando possibile (no AA, AA 2X, AA 4X)

  • Confronti indiretti in presenza di soglie massime differenti (ATI AA 6X e 3dfx AA 8X

Descrizione dei sistemi di misura

La Voodoo5 6000 è dotata di connessione verso la motherboard del tipo AGP 2X: questo limita il set di configurazioni in cui è utilizzabile, almeno usando la porta grafica accelerata. Nessun problema di questo tipo per la Radeon. Entrambe richiedono alimentazione ausiliaria per avviare il sistema.

Sistema con ATI Radeon 9800 Pro256 Mb DDR II - profilo hardware

  • Processore Intel Pentium 4 3.06Ghz (core Northwood)

  • Mb chip-set Intel i875P

  • Ram DDR 400 - 1Gb

Sistema con ATI Radeon 9800 Pro256 Mb DDR II - profilo software

  • Intel chip-set driver v. 5.1.1.1002

  • ATI Catalyst v. 3.9

Sistema con 3dfx Voodoo5 6000 128Mb SDram - profilo hardware

  • Processore AMD Athlon XP 3000 + (core Barton) 

  • Mb chip-set VIA KT333 

  • Ram DDR 400 - 1Gb 

Sistema con 3dfx Voodoo5 6000 128Mb SDram - profilo software

  • VIA chip-set driver v. 4.51

  • 3dfx Amigamerlin 3.0 XP 

  • MesaFX 0.51H 

Ambiente di lavoro, DirectX e applicativi di benchmark

  • Microsoft Windows XP Pro con SP1a 

  • Microsoft DirectX 9.0b 

  • Unreal Tournament - UTbench 

  • Quake 3 Arena - Demo01

  • Forsaken

  •  Fortune

  • VillageMark

  • 3DMark 2000

E' stato conservato il layout di setup predeterminato per il pannello di controllo del driver Catalyst, salvo l'impostazione del VSync sempre disattivato e la variazione dell'AA in funzione dello step di misurazione. Il driver 3dfx è stato invece configurato come esemplificato nel tutorial pubblicato in questa pagina del sito 3dfxzone.it.

Prima di passare alla descrizione delle singole misurazioni è opportuno sottolineare che il pacchetto di applicazioni impiegato permette di ottenere una visione globale sul rendimento dell'hardware in ambito videoludico in quanto include giochi basati su API Direct3D, OpenGL e GLide (solo per la 3dfx).

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