Abbildung 1: Hersteller nVidia ist offensichtlich an Bugreports zu den Grafikkarten-Treibern interessiert. Ob Mails an die im Kernel-Modul NVdriver genannte Adresse etwas bewirken, bleibt abzuwarten.

Die Elsa Gladiac 920 mit Geforce 3 kommt jetzt in die Läden. Wir haben sie gegen das Vorgängermodell mit Geforce 2 GTS getestet und gesehen, dass die neue Karte mit viel Leistung, einem Effekt-Prozessor – und einigen Problemen ausgestattet ist.

Mit der Geforce-Reihe ist die amerikanischen Chip-Schmiede nVidia zum Marktführer bei Grafikchips aufgestiegen. Am 27. Februar wurde die neueste Generation, Geforce 3, für den Macintosh vorgestellt.

Die ersten PC-Grafikkarten wurden auf der CeBIT 2001 gesichtet, jetzt tauchen die ersten Exemplare im Handel auf. Rechtzeitig zu ihrem Verkaufsstart erreichte uns die Elsa Gladiac 920 mit Geforce-3-Chip.

Die AGP-Karte unterscheidet sich rein äußerlich deutlich von der Gladiac mit Geforce 2 GTS. Der verhältnismäßig kleine Plastiklüfter ist einem massiven Alu-Ventilator in Giftgrün gewichen, auch die 64 MByte DDR-RAM verbergen sich neuerdings unter Kühlrippen. Der TV-Ausgang ist auf einem separaten Modul untergebracht, obwohl auf der Karte bereits ein entsprechendes Layout aufgebracht (aber nicht bestückt) ist. Elsa hat sich offensichtlich zu nur einer Bestückungsvariante entschlossen, bei einer Variante ohne TV-Ausgang würde das Steckmodul einfach nicht mitgeliefert. Die Unterschiede sind aber nicht nur oberflächlicher Natur.

Abbildung 1: Hersteller nVidia ist offensichtlich an Bugreports zu den Grafikkarten-Treibern interessiert. Ob Mails an die im Kernel-Modul NVdriver genannte Adresse etwas bewirken, bleibt abzuwarten.

Programmierbare Effekte

Unter dem giftgrünen Alu-Triebwerk, das ohne jegliche Temperatursteuerung vor sich hin lärmt, steckt nVidias neuestes Produkt. Der Geforce 3 unterscheidet sich stark von der 2er Familie: Die größte Neuerung ist der voll programmierbare Effekt-Prozessor, mit dem sich transparente oder halbtransparente 3D-Objekte generieren lassen – die raumfüllende Nebelwand wird zur echten Nebelbank.

Full Screen Antialiasing für bessere Kantenglättung (siehe Kasten) steht nun über die gesamte Auflösungspalette zur Verfügung und den Zugriff auf den 3,8 Nanosekunden schnellen DDR-RAM soll die Lightspeed Memory Architecture beschleunigen. Alles in allem verspricht die Gladiac 920 einen klaren Leistungsschub gegenüber der Gladiac Geforce 2 GTS. Wir testeten den nVidia-Treiber in der Version 0.9-769, die Sie unter ftp://ftp1.detonator.nvidia.com/pub/drivers /english/XFree86_40 finden.

Bei der Neuinstallation eines Rechners mit Geforce 3 sollte, wenn der neue Chip nicht automatisch vom System erkannt wird, das Modul nv für Xfree86 4.0 mit den Einstellungen für den Geforce 2 GTS benutzt werden. Später werden die Module von nVidia nachinstalliert.

Zur Aktivierung muss in der Datei XF86Config in Sektion Device als Treiber nvidia eingetragen sein. Besitzer älterer Treiber als 0.9-769 sollten updaten, die nVidia-Treiber ohne Geforce-3-Support funktionieren nämlich nicht.

Diagramm 1: Der 2D-Benchmark x11perfist vergleichsweise CPU-lastig. Der Geforce 3 bringt bei langsamerer CPU kaum einen Vorteil, mit 16 Bit Farbtiefe ist ihm sogar der alte Chip leicht überlegen. Erst der Athlon mit 1,2 GHz zeigt die technische Überlegenheit des Geforce 3, bei 24 bpp ist er 59 Prozent, bei 16 bpp immer noch 38 Prozent schneller.

Diagramm 2: Die SPECviewperf-Suite zeigt, wo die Stärken und Verbesserungen des Geforce-3-Chips liegen. Der Zuwachs beim AWadvs- und MedMCAD-Bench geht auf die deutlich leistungsfähigere Rendering-Engine zurück, die Texturen, Körper, Flächenmodelle und Lichtquellen besser verarbeitet als der Geforce 2 GTS. Bei einfachen geometrischen Objekten und Drahtmodellen zeigen sich kaum Leistungsunterschiede.

Diagramm 3: Auch beim FSAA ist der Geforce 3 dem älteren Chip überlegen. Der Neue leistet zwischen 31 und 63 Prozent mehr – wenn ihm eine leistungsfähige CPU zur Seite steht.

Instabiler Treiber

Die Treiberversion 0.9-769 ist, auch wenn die numerische Nähe zur Version 1.0 anderes suggeriert, nach wie vor leider nicht stabil. Die auftretenden Probleme reichen von Rechnerabstürzen beim Start einer OpenGL-Anwendung über Mode-Locks, bei denen der eingestellte Grafikmodus weder um- noch abgeschaltet werden kann, bis hin zu Abstürzen bei Mausbewegungen oder nach wenigen Stunden Pause.

Besonders tückisch: Die meisten Vorkommnisse traten auch ohne OpenGL-Anwendungen oder bei Verwendung des freien nv-Drivers aus heiterem Himmel auf. Jeder Benutzer muss nach wie vor darauf gefasst sein, dass sein System ohne Grund und Vorwarnung stehen bleibt oder abstürzt – ein unhaltbarer Zustand, der dem Ruf von Linux als stabilem Betriebssystem schadet.

Der Chiphersteller scheint aber zumindest an Bugreports interessiert zu sein. Wer sich den Kerneltreiber von nVidia genauer ansieht (Abbildung 1), findet die amüsante Hinterlassenschaft der Entwickler. Bleibt aber abzuwarten, ob sich etwas tut.

Tabelle 1: Bis zu einer Auflösung von 640 mal 480 Bildpunkten reicht die Framerate der Geforce 2 GTS selbst bei FSAA 2 für den fließenden Spielablauf völlig aus. Ab 1024 mal 768 stehen FSAA 1 und 2 nicht mehr zur Verfügung, stattdessen wird ohne FSAA gearbeitet.

Tabelle 2: Der Geforce-3-Chip verfügt im Vergleich über eine deutlich leistungsfähigere Rendering-Einheit als die Karte mit Geforce 2 GTS, erst mit FSAA 0 bis 2 bringt man den Chip bei hohen Auflösungen an seine Grenzen.

Mehr Leistung

Beim Geforce 3 wurde die Darstellung von 3D-Strukturen und Texturen gegenüber dem Geforce 2 GTS verbessert. Das zeigen nicht nur die Q3A-Tests bei hoher Auflösung und Farbtiefe, sondern auch die Ergebnisse des AWadvs-04, Light-04 sowie MedMCAD-01 aus der SPECviewperf-Suit. Die Berechnung von Beleuchtung, Transparenz und texturierten Objekten wird insbesondere von 3D-Spielen genutzt, der Leistungszuwachs des Geforce 3 gegenüber Geforce 2 GTS beträgt bei den genannten Benchmarks im Mittel 30 Prozent.

Im 2D-Bereich profitiert der Geforce 3 ebenfalls deutlich. Einzig bei 16 Bit Farbtiefe im Athlon 800 MHz zeigte sich eine Schwäche, hier war der Geforce 2 GTS um knapp sieben Prozent schneller.

Auch das Full Screen Antialiasing des Geforce 3 ist besser. FSAA erreicht durch Überlagerung unterschiedlicher Betrachtungspositionen eine Kantenglättung. Hier liegt der Gewinn gegenüber dem Geforce 2 GTS bei über 50 Prozent, womit die 50-fps-Marke bei Q3A um eine Auflösungsstufe nach oben verschoben werden kann. Das geht allerdings zu Lasten der Stabilität: Mit FSAA zeigt sich die Gladiac 920 noch absturzfreudiger als ohne Kantenglättung.

Fazit

Die Elsa Gladiac 920 ist eine sehr leistungsfähige Grafikkarte, doch bei 1000 Mark Kaufpreis stellt sich die Frage nach der Notwendigkeit. Der Geforce-3-Chip konnte nur bei sehr hohen Auflösungen und doppelter Kantenglättung (FSAA 1/2) wirklich überzeugen, in allen anderen Tests ist die Elsa Gladiac Geforce 2 GTS nicht wesentlich langsamer. Den von Elsa beworbenen Geschwindigkeitszuwachs um Faktor 3 haben wir mit Linux nie erreicht, unter Windows ist vielleicht mit anderen Geschwindigkeitsverhältnissen zu rechnen.

Bei aller Leistung darf man die Stabilität des ganzen Systems nicht vergessen. Wenn der Rechner grundlos abstürzt oder die Konsole zerschießt, sind Geforce-basierte Karten für Arbeitsrechner sehr riskant. ( mdö)

Full Screen Antialiasing (FSAA)

Abbildung 2: Die Abbildung von gedrehten Geraden im Raum (rot) verursacht Probleme – nur wenige Rasterpunkte liegen am Bildschirm auf der Geraden (blau). Um eine durchgehende Linie zu erhalten werden die Nachbarpunkte (grün) zu Hilfe genommen. Dadurch entstehen die Treppenstufen. Bei Darstellungen dreidimensionaler Objekte kommt es insbesondere bei niedrigen Auflösungen und hohem Kontrast zu störenden Treppenstufen. Schuld ist das Bildschirmraster: Eine Gerade mit einem Abbildungswinkel von beispielsweise 17 Grad passt nicht in das Raster – wie in Abbildung 2 zu sehen. Die Näherungsdarstellung verursacht jedoch Treppenstufen, die gerade bei hohem Kontrast stören. Abbildung 3: Full Screen Antialiasing – dieselbe Szene wird aus minimal abweichenden Standpunkten überlagert betrachtet. Bei 3D-Szenen lässt sich der Effekt mit einem rechenaufwändigen Trick reduzieren: Das Geschehen wird von mehreren Kameras mit paralleler Blickrichtung aufgezeichnet. Die Kameras haben vom ursprünglichen Betrachtungspunkt maximal eine Entfernung, die einem halben Pixel entspricht (siehe Abbildung 3). Interessanterweise erhält man sogar bessere Bilder, wenn die Kameras nicht gleichmäßig angeordnet sind. Die Bilder der einzelnen Kameras werden vor der Ausgabe überlagert. Dadurch verwischen die Treppen. Nachteile: Die Szene muss mehrfach gerendert werden und das Bild ist unschärfer. Grafikkarten mit nur einer Pixel-Pipeline können nur eine Szene nach der anderen zeichnen und im Accumulation Buffer mischen. Moderne Karten besitzen mehrere Pipelines. Abbildung 4: Durch den hohen Kontrast zwischen Schnee und den Umrissen von Tux lassen sich Treppenstufen sehr leicht erkennen. Mit FSAA 2 sind die Umrisse gut geglättet, ohne das Bild zu verwaschen. Die Wirkung von FSAA zeigen wir am Beispiel von Tux Racer (Abbildung 4). Der hohe Kontrast zwischen Schnee und dem Umriss des Pinguins lässt Treppen erkennen. Zur Aktivierung des Full Screen Antialiasing bei Geforce 2 oder 3 genügt eine Umgebungsvariable. Mit export __GL_ENABLE_FSAA=1 betreibt die LibGL die Pixel-Pipelines im FSAA-Modus. Die Güte wird über eine zweite Variable voreingestellt: export __GL_FSAA_QUALITY=0 Abbildung 5: Ohne FSAA (links) sind die Treppenstufen deutlich zu sehen. Bei FSAA 0 wurde der Umriss bei der Überlagerung aufgehellt, der Kontrast zum Schnee bleibt dennoch hoch. FSAA 1 und FSAA 2 (rechts) passen einzelne Pixel noch besser an. Außer 0, das für FSAA 0 steht, sind hier noch die Werte 1 und 2 erlaubt, die aufwändigere Antialiasing-Algorithmen verwenden. Die Bildverbesserung zwischen FSAA 0 und FSAA 1 sind in Abbildung 5 deutlich zu erkennen, FSAA 1 und FSAA 2 zeigt Abbildung 6. Gelegentlich wirkte das Bild etwas unruhig oder ruckelte, mit export __GL_SYNC_TO_VBLANK=1 konnten wir die Synchronisation zwischen Grafikkarte und Monitor aktivieren und das Phänomen beseitigen. Abbildung 6: Während FSAA 0 (links oben) und FSAA 2 (links unten) fast gleich aussehen, wirkt die Anzeige bei FSAA 1 (rechts oben) unscharf und matschig. Ohne FSAA (rechts unten) wirkt die schwarze Umrandung sehr aufdringlich.