Leserartikel GPUs ohne Markterfolg II - nVidias nv1

In der verhältnismäßig kurzen Zeit, in der Computer existieren, gab es immer wieder Projekte, die eingestellt wurden. Diese Serie behandelt in loser Abfolge die GPUs, die entweder nie in Produktion gegangen sind oder am Markt floppten, obwohl der Ansatz vielversprechend aussah. Auch ein Marktführer liegt nicht immer richtig.

Teil 1: Die Bitboys
Teil als Artikel Update: intels i740, Timna und AIMM


Einleitung

Im ersten Teil wurden die Bitboys und Ihre Pyramid3D und Glaze3D beleuchtet.
Jetzt geht die Reise zu zwei Nvidia Chips, und zwar zum aller ersten, so wie zu einem, der von 3dfx inspiriert war.
Beide Firmen prägten auf Jahre die Industrie und manche verzeihen die Übernahme von 3dfx durch nVidia diesen bis heute nicht.


Nvidias nv1
Nvidias erster Chip hat nicht nur ein sehr ungewöhnliche Design, mit einem gänzlich anderen Ansatz für 3D Berechnungen, die Karten selber entsprachen nicht dem damaligen Standard, auch aus heutiger Sicht. Sie waren nicht nur für den Windows Rechner gedacht, sondern auch im Gespräch für eine Sega Konsole.

Was bot der Chip
Da der Chip, STG2000 (nv1), nicht nur für den PC Markt, sondern auch für die Sega Dreamcast gedacht war, bot er auf der PCI Steckkarte neben dem Grafikchip auch einen Audioteil inklusive Anschlüsse für Kontroller von Sega.

Yuan_3DS-100.jpg

Die ST Variante von Trio3D (Wiki)

Diamond_EDGE_3400_NV1.png

Und mit nV1 Aufdruck von Hyins (Wiki)

Als Hersteller trat SGS Thomson auf, ein italienisch/französischer Halbleiterkonzern, heute besser bekannt als ST Microeletctronics, der nicht nur 486er Klone, sondern später auch die Kyro Chips produzierte. Die Karten selber wurden über Diamond Multimedia verkauft.
Ungewöhnlich ist, dass der nv1 keine Polygone nutzte, sondern NURBS (deutsch: nicht-uniforme rationale B-Splines, kurz NURBS Quelle: Wikipedia), das sind Flächen, deren Formen mathematisch beschrieben sind, bekannt sind die Bézier Linien z.B. aus MS Paint.

2021-02-02.png

Bezier Linie in Paint

NURBS_3-D_surface.gif

NURBS surface 3D von Grag A L (Wiki)


Und seine Schwächen
Aufgrund des komplexen Designs musste Nvidia zu viele Kompromisse eingehen, u.a. ein bescheidener Klang und hohe Produktionskosten für die gesamte Karte. So waren die ersten Schritte Richtung Flop schon getan. Die beiden nächsten Großen waren die günstigere Konkurrenz zusammen mit OpenGL und Microsofts DirectX, alle drei setzten auf die heute üblichen Polygone.
Man war zwar in der Lage, eine schöne Kugel zu rendern, aber bei Flächen war der Programmieraufwand ungleich höher.
Dazu hielt Nvidia am sogenannten Forward texture mapping (Wiki) fest, eine Technik, die auch Segas Saturn nutzte und teilweise realistischer aussah. Eine Ziegelsteinmauer hat eine korrektere Darstellung als bei anderen Verfahren, aber in der Nähe der Kamera kann es zu Artefakten kommen.
Im Gegenzug konnte z.B. die Doom Engine mit einem anderen Verfahren, dem Affine texture mapping (Wiki) keine Schrägen darstellen (Stichwort Dächer oder Rampen).

Details zum Forward texture mapping
In der englischen Wikipedia finden sich diese Vor- und Nachteile der zwei häufig eingesetzten Techniken:
Die Vorwärts-Texturabbildung kann manchmal auch zu natürlicheren Ergebnissen führen als die affine Texturabbildung, wenn die Grundelemente mit markanten Texturrichtungen (z. B. Straßenmarkierungen oder Ziegelschichten) ausgerichtet sind. Dies bietet eine begrenzte Form der perspektivischen Korrektur. Eine perspektivische Verzerrung ist jedoch für Grundelemente in der Nähe der Kamera immer noch sichtbar (z. B. zeigte der Saturn-Port der Sega-Rallye Textur-Squashing-Artefakte, da nahegelegene Polygone ohne UV-Koordinaten nahezu abgeschnitten wurden).

Forward Texture Mapping.jpg

Forward texture mapping

Und im Gegenzug hatte das Affine texture mapping diese Nachteile:
Im Gegensatz zu senkrechten Polygonen führt dies zu einer merklichen Verzerrung bei perspektivischen Transformationen (siehe Abbildung: Die Textur des Kontrollkästchens erscheint verbogen), insbesondere als Grundelemente in der Nähe der Kamera. Eine solche Verzerrung kann durch die Unterteilung des Polygons in kleinere verringert werden.

1920px-Perspective_correct_texture_mapping.svg.png

Affine texture mapping von Darkness3560 (Wiki)


Der Todesstoß
Eine Portierung auf andere Systeme und umgekehrt, war in Segas Augen zu aufwändig. Nebenbei, die Dreamcast lief mit Windows CE (Wiki), so konnte der Entwickler die Spiele immerhin für mehrere Konsolen und dem aufstrebenden PC anbieten. Das führte dazu, dass die Weiterentwicklung nv2 nicht genutzt wurde und von Nvidia zu Grabe getragen wurde.
Schlußendlich kamen weder Nvidia noch 3dfx bei der Dreamcast Konsole zum Zuge. 3dfx stand als Lieferant bereits fest, bis zu dem Zeitpunkt, wo sie Aufgrund einer Pflichtmitteilung an die Börse den Deal mit Sega bekannt geben musste. Letztere waren darüber so verärgert, das ein Wechsel zu Imagination Technology, mit Ihrer Tile Based Rendering Architektur, erfolgte. Im PC Bereich sind sie durch ihre Kyro Chips bekannt geworden und lieferten jahrelang den GPU Teil für Apple iPhones.

technische Daten
Der nv1 auf der Diamond Edge 3D erschien 1995, taktete mit 12 MHz für Chip und Speicher, lieferte 12 Megatexel/s und hatte eine Speicherbandbreite von 96MB/s bei 2-4MB RAM.
Spiele, die auf dem nv1 liefen, waren z.B. Segas Daytona USA und Virtua Fighter Remix.

PS es gab zwei Versionen, einmal als nv1 mit SD-RAM und als STG 2000 mit schnellerem SG-RAM.
Und ein weiteres Kuriosum: vor der Installation der Hardware, mussten die Treiber aufgespielt werden.


Nvdia gibt nicht auf
Trotz des Misserfolges berappelte sich die Firma und lieferte mit dem nv3, aka Riva 128, einen respektablen Chip, auch wenn die Leistung nicht an eine Voodoo heranreichte – noch nicht. Immerhin wurden eine Million Exemplare in den ersten vier Monaten ausgeliefert, ein wichtiger Meilenstein, für den zukünftigen Marktführer.
Und so beschreibt Community-Mitglied @Zock die Riva 128 Karte:
Ist eine der wenigen Karten die absolut sauber mit alten DOS Games klarkommt.
Wenn man bedenkt das der Riva 128 der zweite Chip von Nvidia war nach dem NV1 war er wirklich der Knaller.


Was sind eure Erinnerungen an diesen Chip? Oder habt Ihr noch nie von dem nv1 gehört?
 
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Ich kenne den NV1 lediglich aus PC Heften, wie PC Action, PC Games oder der Gamestar. Im Einsatz habe ich das Teil nie bei jemanden gesehen. Aber das war damals auch meine Anfangszeit, als PCs noch relativ wenig verbreitet waren unter Gamern und man sofort in die Nerd-Ecke gehörte wenn man darüber gesprochen hat.

Cooler Artikel übrigens, gerne mehr davon.
 
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Die Texturgeschichte ist interessant. Ist das die Ursache warum in vielen alten Konsolenspielen die Texturen an Korridorwaenden oft verzerrt dargestellt sind?
Konkrete Beispiele fallen mir da nicht ein, aber mir ist sowas oft bei Let's Plays aelterer Titel aufgefallen.

Ansonsten habe ich vom nv1 nicht bewusst etwas gehoert. Sehr interessantes Teil aus einer Zeit wo noch grundlegend verschiedene Ansaetze im Raum standen :D
Zu der Zeit hatte ich noch nur den C128 und ein SNES an Computertechnik :D Der erste PC kam etwas spaeter und der hatte keine Grafikbeschleunigung.
Den spateren Kyro kannte ich, das ST noch andere GPUs gebaut hat wusste ich nicht.
 
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Ich hab zu der zeit ne Voodoo 3D von Diamont gehabt ! Glide sah damals einfach mit Abstand am besten aus.
 
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Ranayna schrieb:
Korridorwaenden oft verzerrt dargestellt sind
Gut möglich, ja
Ergänzung ()

Flomek schrieb:
nie bei jemanden gesehen
Geht mir da genauso. Vor ein paar Jahren war der Markt dahinter auch wie leergefegt und jetzt sind leider die Preise zu hoch.
 

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