【レポート】S3 Graphicsの新たな挑戦(1) - 登場間近なS3 DeltaChromeに迫る

  [2003/12/19]
S3 DeltaChrome試作カード。このカードにはファンが装着されているが、実際の製品ではヒートシンクのみになる可能性が高い

S3 Graphics(以下S3)の新GPUコア「DeltaChrome」搭載ビデオカードが2003年12月下旬より出荷される見込みだ。本稿では入手したサンプルカードの評価を行うと共に、DeltaChromeが持つ、特徴的な機能について見ていくことにしたい。

○DeltaChromeとは? - ライバルはRADEON 9600/GeForce FX 5700

S3 DeltaChromeは、完全新設計のDirectX 9世代GPUで、製造プロセスルールは130nmを採用。総トランジスタ数は6,000万~8,000万とDirectX 8世代なみの規模だが、プログラマブル頂点シェーダ、プログラマブルピクセルシェーダともにバージョン2.0+に対応しており、正真正銘のD3D9(DirectX 9のDirect3D)対応のポテンシャルを持つ。「2.0+」というプログラマブルシェーダバージョンは、GeForce FXシリーズと同じ表現なわけだが、これはGeForce FXのプログラマブルシェーダと同一命令セットを有しているわけではない。「+」の部分はあくまでDeltaChrome専用の拡張がなされている……とのことだ。

コアエンジンの公称最高動作クロックは300MHz、組み合わされるビデオメモリは600MHz DDR SDRAM。コアクロック400MHz超のATIやNVIDIAのハイエンドGPUと比べると動作クロックは低いと言わざるを得ない。

実際、DeltaChromeのロジックはリーク電流の少ないHighVtトランジスタで構成されており、最大性能よりも省電力性能を重視した設計になっているのだ。動作クロック的に見ても、また、後に詳しく紹介するベンチマークテストを見ても分かるが、競合となるのはATIならばRADEON 9600系、NVIDIAならばGeForce FX 5600/5700系あたりということになる。

○メインストリーム主要GPUのスペック

Delta Chrome GeForce FX 5600 RADEON 9800SE RADEON 9600PRO
コアアーキテクチャ DirectX9 プログラマブルシェーダ2.0+ DirectX9 プログラマブルシェーダ2.0
コアクロック 300MHz 325MHz 380MHz 400MHz
メモリインタフェース 128bit 256bit 128bit
メモリ(最大) DDR SDRAM 256MB
メモリクロック 600MHz 550MHz 680MHz 600MHz
メモリバンド幅 9.6GB/sec 8.8GB/sec 21.8GB/sec 9.6GB/sec
テクセル毎秒 24億 13億 15億2000万 16億
頂点毎秒 3億 8800万 3億8000万 2億
頂点シェーダユニット 4 未公開 4 2
ピクセルレンダリングパイプライン 8 4(バーチャル) 4 4

○消費電力はGeForce FX5700Goの半分

DeltaChromeの動作クロックごとの消費電力。なお、省電力モードではヒートシンクのみのファンレス動作も可能だという

DeltaChromeの動作モードは、「通常モード」「省電力モード」の2つが用意されており、カードベンダ、PCベンダがその製品コンセプトにあったモードを選択できる。具体的に言えば、単体カード製品であれば「通常モード」を、ノートPCや静音コンパクトPCにオンボードで組み込む場合であれば「省電力モード」をということになる。

なお、省電力モードではその時点での未使用ロジックに対しての電源供給をダイナミックに停止する機構が働き、300MHz動作時の消費電力は3.4W以下となる。通常モードでの消費電力もGeForce FX5700Goの半分の4.0W以下であり、ノートPC向けGPUとしてのポテンシャルも高そうだ。

○ピクセルシェーダの内部演算精度は24ビット

総トランジスタ数が6,000万~8,000万という規模でありながら、DeltaChromeはD3D9世代GPUのトレンドを一通り網羅しているのが興味深い。

DeltaChromeのDirect3D関連の設定画面。「Fast Destination Clear」「Fast Z Clear」を強制オンにしてもパフォーマンスにはなぜか全く影響せず。Detail Level Adjustはテクセル読みだしを簡略化する処理系で、0(最高画質)~8(最速)のレベルを強制設定できる。8に設定するとテクスチャがなしの"生ポリゴン"状態になることも!

頂点シェーダは128bit(32bit×4データSIMD)精度で4基構成、ピクセルレンダリングパイプラインは8本構成で、各パイプラインには「D3D9世代GPUの証」ともいえる、浮動小数点実数(以下FP)演算に対応したピクセルシェーダを内包する。なお、「FPピクセルシェーダの演算精度は96bit(24bit×4データSIMD)だ」(同社)という。

128bit頂点シェーダ×4基、96bitピクセルシェーダ×8基というデザインは、RADEON 9700/9800系と同じということになるが、「シングルパスで最大スループットが得られるのは16bitFP精度まで」(同社)とコメントしていることから、どの演算精度でもパフォーマンスが一様なRADEON(R3x0)系とは異なる。

総トランジスタ数とこの証言から見て、おそらくFP演算器自体は16bit精度であると推察される。なお、D3D9では24bitFPフォーマットは存在せず、16bitFPの上位に規定されているのは32bitFPだ。よって32bitFP演算が必要なときは24bitFPに丸めを行った上で、この16bitFP演算器を使い、2サイクル以上で行われるなどの仕組みをとっているのだと思われる。

依然として多くの3DゲームがD3D8世代の固定小数点ピクセル演算をメインに活用し、FPピクセル演算は限定的な活用に留まっている現状では、このソリューションも1つの提案として「あり」ということができると思う。

○ClearTypeアクセラレーション

DeltaChromeには、最近は軽くあしらわれがちだった2Dグラフィックス機能の強化にも取り組んでいる。

Windows XP環境下では「画面のプロパティ」-「デザイン」タブの「効果」ボタンを押すことで表れるダイアログにおいて、フォント・スムージング機能の指定が行える。ここで「ClearType」「標準」を設定すると、フォントの輪郭を美しく見せるためのアンチエリアス処理が介入するようになるが、DeltaChromeではこれをハードウェア・アクセラレーションする仕組みを持つ。この機能により、他GPUに比べて、フォント・スムージング有効時のパフォーマンス低下率が小さいのだという。

 ClearType無しの「鬱」の各大図
ClearType有りの「鬱」の各大図。その差は歴然だ

「画面のプロパティ」の中にあるChromotion機能の設定画面

○動画再生全般に効くChromotion機能

もうひとつユニークな2Dグラフィックス機能として上げられるのが「Chromotion」機能だ。これはプログラマブルピクセルシェーダ技術を動画再生支援に適用した機能で、再生中、リアルタイムに映像処理フィルタの種類を変えたり、その効き具合を調整することが可能になっている。

用意されているフィルタはネオン効果、エンボス効果といった「見た目に面白いもの」のほか、ブロックノイズを除去するデブロッキングフィルタのような実用的なものも用意されている。

この機能を活用するには特別なソフトウェアは必要なく、Windows Media Playerで再生中の映像に対しても効果があり、適用するフィルタの選択や調整のような操作はドライバのプロパティから制御が可能になっている。

DV映像をメディアプレイで再生中にリアルタイムにChromotionフィルタを適用可能
映像のエッジがネオン管のように艶やかに発光するネオン効果フィルタを適用したところ
映像のエッジが盛り上がって浮き彫りのように見えるエンボス効果フィルタ

また、現在、ソフトウェアDVDプレイヤー「WinDVD」の開発元であるInterVideoと共同で、Chromotion機能をDVD再生に効果的に活用したスペシャル版を開発中とのこと。おそらくはDeltaChromeの製品パッケージに同梱されると思われるが、正式アナウンスは現時点ではまだない。

【レポート】S3 Graphicsの新たな挑戦 - DeltaChromeの3Dパフォーマンス
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/12/19/30.html
に続きます

(トライゼット 西川善司)

【VTF TOKYO 2003レポート】Nano-ITX、DX9対応チップ「DeltaChrome」搭載カードは年末登場!?
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/09/30/17.html

S3 Graphics、デスクトップPC向けDeltaChromeラインナップを発表
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/03/17/26.html

S3 Graphics、DeltaChromeコア使用のビデオチップ「DeltaChrome X9」発表
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/01/17/13.html

S3 Graphics、DX9世代のビデオチップコア「DeltaChrome」の詳細を発表
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/01/07/10.html

S3 Graphics
http://www.s3graphics.com/



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