Inleiding
Nadat het een tijdje rustig leek te zijn bij videokaartproducent Matrox, waren er al snel geruchten dat Matrox bezig was met een totaal nieuwe grafische chip. Midden mei werd deze multifunctionele chip officieel aangekondigd. Onlangs zijn de eerste exemplaren van deze Matrox Parhelia 512-chip verschenen. Na de preview zijn we natuurlijk zeer benieuwd wat ons dit nu eigenlijk in de praktijk oplevert. We ontvingen een testexemplaar waarvan je de resultaten vindt in deze review.
De Parhelia is Matrox' poging tot een comeback in de professionele videokaartenmarkt. De multifunctionele chip is geschikt voor zowel 2D, 3D en games. Matrox staat vooral bekend om de kwaliteiten op de 2D-markt. Om ook mee te kunnen komen in de professionele 3D-markt heeft men bij deze chip speciale aandacht geschonken aan OpenGL.

De grafische chip is van de grond af opnieuw opgebouwd op het 3D-gebied en is dus niet een opgevoerde versie zoals dat gebeurde bij de Matrox G450 en G550. De 2D-technologie is daarentegen wel gedeeltelijk geleend; bestaande features zijn uitgebreid en herzien. De chip is volledig compatible met DirectX 8.1 en beschikt tevens over een aantal features van DirectX 9, (de Parhelia is Vertex Shader 2.0 compliant).
De Parhelia pipeline
Aan het begin van de pipeline van de Parhelia zit een viertal vertex processors. Deze vier units kunnen elk vier 32-bit floating point nummers verwerken. Als we deze nummers met elkaar gaan vermenigvuldigen (4 * 4 * 32) hebben we het getal '512' verklaard. Aangezien deze vertex shader engines vergelijkbaar zijn met die van een GeForce4, kun je concluderen dat de Parhelia 512 twee keer zoveel vertex throughput heeft als de GeForce4 op vergelijkbare kloksnelheden. Deze Quad Vertex Shaders vormen het hart van de Transform & Lightning (T&L) ondersteuning. Elke Vertex Shader zorgt er met behulp van Quad Texturing voor dat tegelijkertijd vier verschillende textures op een oppervlak gerenderd kunnen worden. Kijk je naar huidige videokaarten, dan zie je dat deze slechts ondersteuning hebben voor Dual Texturing. De vier textures worden in één pass gerenderd en kunnen vier pixels per clock verwerken:
Nadat de vertices uit de vertex shader engines komen wordt er gekeken welke vertices niet op het scherm zullen verschijnen en dus ook de moeite van het renderen niet waard zijn. Hier komen we waarschijnlijk bij een zwak punt van de Parhelia. De 'Fast Z-Clear' technologie die Matrox gebruikt voor het weghalen van overbodige vertices kan niet tippen aan de HyperZ-technologie van de Radeon en ook niet aan de Visibility Subsystem engine van nVidia's GeForce4. Aanvankelijk zul je hier niet zoveel van merken, daar de Parhelia veel geheugenbandbreedte heeft, maar met het uitkomen van meer complexere spellen zal er veel performance hierdoor verloren gaan.
Hierna wordt het resultaat doorgestuurd naar een pixel shader welke uit vijf stadia bestaat. De GeForce4 beschikt slechts over twee stadia. Deze pixel shaders zijn niet compliant met DirectX 9 aangezien ze gebruik maken van integers in plaats van 32-bit floating points. De oorzaak hiervan is een gebrek aan ruimte op de die. De chip wordt gebakken middels een 0,15-micron proces met 80 miljoen transistors. Hierdoor heeft Matrox moeten selecteren en een aantal features moeten schrappen. Eén van deze geschrapte features is de programmeerbaarheid van de pixel shader. Dit probleem is alleen op te lossen door gebruik te gaan maken van een 0,13-micron proces, wat voorlopig nog niet zal gebeuren. Desalniettemin heeft Matrox hiermee toch een voorsprong, aangezien een ATi Radeon 8500 over 'slechts' 57 miljoen transistors beschikt en een nVidia GeForce4 Ti4600 ongeveer 62 miljoen schakelaartjes.
Aan het einde van de pipeline wordt de data naar het 256-bit DDR-geheugen gestuurd. De huidige Parhelia videokaarten zijn uitgerust met 128MB aan Infineon geheugenchipjes. Aan de achterkant van de kaart heeft men nog wat ruimte vrij gelaten om deze capaciteit te verdubbelen naar 256MB.

Klik
hier voor een grotere versie
HDM, FAA, Glyph AA en 10-bit Gigacolor
Zoals eerder vermeld beschikt de Parhelia over enkele DirectX 9 features. Eén hiervan is Hardware Displacement Mapping. Deze surface generation technologie is door Matrox zelf ontwikkeld en kan toegepast worden op statische omgevingen, maar ook op dynamische objecten. De techniek combineert twee technieken met elkaar: Depth-Adaptive Tessellation en Vertex Texturing. Hiermee wordt de geometrische informatie (hoogteverschillen) van een landschap opgeslagen in een 2D plaatje en bij het renderen berekend naar de juiste waarden. Ook zorgt de technologie ervoor dat de geometrische details groter worden naarmate deze dichterbij komen. Dit gebeurt normaal gesproken alleen in de scherpte van de textures. Naast een verbetering in de beeldkwaliteit heeft dit ook een positieve uitwerking op de snelheid van het renderen. Op de afbeeldingen hieronder zie je in het wireframe de plekken die minder detail behoeven en de gerenderde afbeelding.

Klik op de afbeeldingen om een grotere versie te bekijken
Hardware Displacement Mapping is momenteel alleen nog maar terug te vinden in demo's van Matrox zelf.
Het weghalen van lelijke randen in afbeeldingen, bekend onder antialiasing, doet de Parhelia op een andere manier dan bijvoorbeeld de GeForce4 en de ATi Radeon. Bij de conventionele manier, FSAA (Full Scene Antialiasing), wordt eerst de hele scene gerenderd op een hoge resolutie. Vervolgens wordt deze grote afbeelding verkleind tot de schermresolutie en ziet de afbeelding er beter uit. De Parhelia maakt daarentegen gebruik van FAA (Fragment Antialiasing). Dit is een intelligent detectiesysteem dat alleen de randen van de triangles antialiast. Doordat de afbeelding niet meer vergroot wordt is het uiteindelijk resultaat minder 'blurry' en kan met weinig performanceverlies zelfs 16x gebruikt worden in plaats van de gebruikelijke 4x.

De ClearType feature uit Windows 2000/XP heeft Matrox ook in haar kaart verwerkt. ClearType is een font-smoothing technologie die ervoor zorgt dat tekst en lettertypes worden geantialiast, waardoor deze beter leesbaar zijn op een computerscherm. Matrox heeft deze software-techniek omgezet in een hardware-techniek met de naam Glyph Antialiasing met volledige gamma correctie. In onderstaande afbeeldingen kun je duidelijk het verschil zien tussen de tekst zonder Glyph AA en de tekst met de feature ingeschakeld (links: met Glyph AA).

Naast Glyph AA is Matrox bij de Parhelia vooral voor de 2D ook overgestapt op 10-bit. Voor elk kanaal wordt er met een 10-bit kleur gewerkt. Een simpele rekensom leert ons dat dit neerkomt op 30-bit kleurdiepte en een alpha-channel. Deze 10-bit Gigacolor wordt consequent volgehouden in de RAMDAC's, framebuffers en bij de TV-encoder. Vooral de overgangseffecten gaan er hierdoor op vooruit.
De Parhelia nader bekeken
De eerste Parhelia GPU's zijn op twee verschillende kaarten te vinden. De twee kaarten zijn nagenoeg identiek op de kloksnelheid en het prijskaartje na. De retail-versie draait op een kloksnelheid van 220MHz. Het DDR-geheugen is geklokt op 275MHz. De OEM-versie kent een kloksnelheid van 200MHz. De prijs is respectievelijk 399 dollar en 369 dollar.
Wat direct opvalt aan de layout van de PCB is de plaatsing van de geheugenchips. Op de plaat zit een achttal 3,3ns Infineonchipjes bevestigd. De chipjes zijn niet voorzien van heatsinks. Een reden hiervoor is dat de maximale snelheid van 300MHz niet gebruikt wordt door Matrox. De geheugenchips zijn zo rondom de GPU gepositioneerd dat de afstand tussen elke chip en de geheugencontroller op de GPU gelijk is. Als je de kaart omdraait zie je aan de onderkant dat er al de nodige voorbereidingen zijn getroffen om er acht chipjes bij te plaatsen en zo de geheugencapaciteit te verdubbelen. Matrox zal later dit jaar een Parhelia uitbrengen met 256MB en ook ééntje met 64MB. Ook aan de voorkant van de kaart zijn voorbereidingen getroffen voor latere uitbreidingen. Zo is er al plek gemaakt voor een TV-decoder chip.



What's in the box?
Naast de videokaart vind je in de doos een CD'tje met drivers en diverse programma's om de Parhelia optimaal te kunnen gebruiken. Eén van de meegeleverde demo's is de Reef-demo. Deze demo is door Matrox zelf ontwikkeld om de nieuwe technologieën van de Parhelia te showen:
- Quad Texturing
- 8-stage pixel shaders (36-stage shader array)
- 120 instruction vertex shaders
- 16x FAA
- 64 Super Sample Texture Filtering
Als je de beschikking hebt over drie monitoren kun je je aquarium wegdoen
. Met bijgeleverde kabels is het namelijk mogelijk om drie analoge monitoren aan te sturen, waardoor je zo'n effect krijgt:

Klik op de afbeelding voor een grotere versie (2400 x 600)
2D performance
3D benchmarks (1)
De CodeCreatures benchmark is ontwikkeld om de prestaties van een videokaart te meten voor spellen die over niet al te lange tijd uit zullen komen. Per frame worden meer dan een half miljoen polygonen gebruikt en 128MB aan texture-geheugen is een vereiste.
 |
 | CodeCreatures @ 1024x768 |  |
 |
 | Asus V8460 Ultra |   27,0 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   18,2 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   12,1 |  |
 |
De GeForce Ti4600 laat hier de Parhelia meteen ver achter zich liggen, die op zijn beurt de Radeon 8500 weet te overtreffen. In de onderstaande grafieken is gebruikgemaakt van dezelfde benchmark, maar dan op een hogere resolutie. De resultaten zijn weinig verrassend. Het enige wat opvalt is dat de Ti4600 op hogere resoluties procentueel beter presteert.
 |
 | CodeCreatures @ 1152x864 |  |
 |
 | Asus V8460 Ultra |   24,4 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   16,0 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   10,2 |  |
 |
 |
 | CodeCreatures @ 1280X960 |  |
 |
 | Asus V8460 Ultra |   23,5 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   14,0 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   9,8 |  |
 |
Quake III
 |
 | Quake III (1024x768) |  |
 |
 | Asus V8460 Ultra |   186,7 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   180,2 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   139,9 |  |
 |
In de Quake III benchmark is het wederom de Ti4600 die aan kop rijdt, dit keer met de hete heatsink van de ATi Radeon in zijn nek. De Parhelia staat achteraan, logisch, aangezien de Pixel- en Vertexshaders van de kaart niet worden gebruikt. De speciale aandacht die Matrox aan OpenGL heeft besteed blijkt helaas niet genoeg om competitie te bieden tegen de concurrerende kaarten. De Parhelia weet echter wel te winnen als Antialising wordt ingeschakeld.
 |
 | Quake III (1280x1024) |  |
 |
 | Asus V8460 Ultra |   161,9 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   157,6 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   95,4 |  |
 |
 |
 | Quake III (1600x1200) |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   98,0 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   67,1 |  |
 |
 | Asus V8460 Ultra |   129,6 |  |
 |
3D benchmarks (2)
De SharkMark benchmark is door Matrox zelf ontwikkeld en is één van de weinige programma's die de prestaties van de VertexShader test. Aangezien de Parhelia is uitgerust met een Quad Vertex Shader en de benchmark in-house ontwikkeld is, kun je verwachten dat de Parhelia-512 goed uit deze test zal komen:
 |
 | Matrox SharkMark |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   164,94 |  |
 |
 | Asus V8460 |   111,12 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   100,11 |  |
 |
3D Mark 2001 SE
 |
 | 3DMark 2001SE |  |
 |
 | Asus V8460 |   9141 |  |
 |
 | ATi Radeon 8500 |   8095 |  |
 |
 | Matrox Parhelia-512 |   6654 |  |
 |
Als je kijkt naar de bovenstaande scores kun je concluderen dat de Matrox Parhelia het op het algemene 3D-gebied slecht doet vergeleken met de Radeon 8500 en de GeForce4 Ti4600. Kijken we daarnaast ook nog even wat verder, dan zien we dat de Parhelia slechts op een enkel gebied weet te winnen.
 |
|
 | | Parhelia-512 | Radeon 8500 | GeForce 4 Ti4600 |  |
 |
|
 | Fill Rate (single texturing) |  | 717,2Mtexel/sec |  | 816,7Mtexel/sec |  | 1088,4Mtexel/sec |  |
 |
|
 | Fill Rate (multi texturing) |  | 2753,8Mtexel/sec |  | 2324,4Mtexel/sec |  | 2053,4Mtexel/sec |  |
 |
|
 | High Polygon count (1 light) |  | 25,1MTriangels/sec |  | 36,4MTriangels/sec |  | 48,8MTriangels/sec |  |
 |
|
 | High Polygon count (8 lights) |  | 11,0MTriangels/sec |  | 9,7MTriangels/sec |  | 12,6MTriangels/sec |  |
 |
|
 | Environment Bumpmapping |  | 114,9 fps |  | 111,3 fps |  | 136,8 fps |  |
 |
|
 | DOT3 Bumpmapping |  | 105,2 fps |  | 88,4 fps |  | 152,8 fps |  |
 |
|
 | Vertex Shader |  | 85,7 fps |  | 87,3 fps |  | 98,3 fps |  |
 |
|
 | Pixel Shader |  | 86,9 fps |  | 101,0 fps |  | 121,8 fps |  |
 |
|
 | Advanced Pixel Shader |  | 76,7 fps |  | 79,9 fps |  | 96,8 fps |  |
 |
|
 | Point Sprites |  | 14,0MSprites/sec |  | 28,1MSprites/sec |  | 30,5MSprites/sec |  |
 |
In de Fill Rate benchmark met single texturing bestaan er 64 oppervlakken, die elk één texture bevatten. Hieruit vloeit voort dat de grafische kaart elk object apart moet vullen. Hier is duidelijk te zien dat de lagergeklokte core van de Parhelia nadelig is. In de andere Fill Rate benchmark met multi texturing kan de Parhelia gebruikmaken van het feit dat hij meer texture layers in een enkele pass kan vullen dan de andere kaarten. Deze laatste vorm, multi-texturing, zie je veel terug in de laatste games.
In de High Polygon count benchmarks wordt het aantal triangles per seconde gemeten. In de simpele test met één licht is het weer de kloksnelheid van de core, die de Parhelia parten speelt. Als we de benchmark echter wat zwaarder maken door zeven extra lichten toe te voegen, waardoor er extra reflecties op de objecten moeten worden berekend, dan zie je dat de Parhelia dichter bij de GeForce4 Ti4600 in de buurt komt. Dit is echter niet genoeg om hem voorbij te streven.
Met bumpmapping gaan we kijken hoe de verschillende kaarten omgaan met de licht-eigenschappen van een bepaalde oppervlakte. Hardware Displacement Mapping, een geavanceerde versie van bumpmapping, wordt in deze benchmark niet getest. Het is wederom de GeForce4 die met kop en schouders boven de rest uitsteekt met in de DOT3-test zelfs 45 fps meer dan de runner-up.
Ook 3D Mark 2001 SE kent een Vertex Shader test. De resultaten hiervan zijn echter anders dan die van Matrox' SharkMark. De Parhelia beschikt over vier VertexShaders, de GeForce4 Ti4600 heeft er twee en de Radeon heeft er slechts één. Dit zou je niet zeggen als je naar de resultaten kijken. De Radeon heeft een kleine voorsprong op de Parhelia en de GeForce4 staat er weer ruim boven.
Bij de Pixel Shader en Point Sprites test zien we soortgelijke resultaten van de drie kaarten. Het moge duidelijk zijn dat er voor de Parhelia op dit moment nog geen plek is op de markt voor 3D-spellen.
Surround Gaming
Zoals je al eerder kon zien is het mogelijk om drie monitoren aan te sluiten op de Parhelia, middels een aantal kabeltjes. Naast het bewonderen van de Reef-demo is het hier ook mee mogelijk om aan Surround Gaming te doen. Matrox levert een speciale configuration guide bij de Parhelia om van deze feature gebruik te maken. Deze nieuwe manier van gamen is onder andere mogelijk bij Quake III, Star Wars : Jedi Knight 2: Jedi Outcast, Return to Castle Wolfenstein, Panzers, Flight Simulator 2002 en Unreal Tournament 2003.
Om deze feature is nader te bekijken hebben we drie monitoren (2 x 17" CRT en 1 x 15" TFT) naast elkaar gezet om een potje Quake III te doen, wat er zo uitziet:

Het ziet er op een afbeelding goed uit, maar de afstand tussen de monitoren en het toetsenbord is te klein. In het begin is het Surround Gaming behoorlijk wennen, aangezien je niet zo'n groot speelscherm gewend bent. Na een tijdje 'fraggen' valt het op dat je eigenlijk nauwelijks naar de twee schermen aan de zijkant kijkt. Bij een spel als Quake III gaat het vooral om snelheid en die snelheid heb je niet als je drie schermen tegelijk in de gaten wil houden. Als ik zou mogen kiezen tussen deze configuratie en een 19" CRT voor het spelen van Quake III zou ik voor de laatste kiezen. Een Surround Gaming setup is alleen interessant voor Flight Simulators en dergelijke.
Conclusie
Matrox heeft met de Parhelia-512 inderdaad een comeback gemaakt op de 3D-markt. Helaas zijn de verwachtingen die je aan de hand van de specificaties krijgt niet terug te vinden in de prestaties die de kaart op dit moment levert. Dit ligt voor een groot gedeelte aan de drivers. Het is met name nVidia dat een uitstekend driverteam kent, waardoor de GeForce4 Ti4600 zo goed presteert. Je kunt echter niet verwachten dat door het enorm bijstellen van de Parhelia-drivers deze de Ti4600 zal verslaan.
De Parhelia moet het hebben van de extra en nieuwe features die de kaart kent, zoals Hardware Displacement Mapping, Quad-texturing, Fragment Antialiasing en Surround Gaming. Bij de eerste twee features ben je vooral afhankelijk van de ontwikkelaars van games. Quad-texturing vind je op dit moment alleen nog in Unreal Tournament 2003. De andere twee features hangen van je persoonlijke voorkeuren af. Als je altijd met AA speelt en het Surround Gaming lijkt je ook wel wat, dan is de Parhelia een interessante kaart om te overwegen.
Met dank aan...
- Andrea Jackson voor het beschikbaar stellen van de Parhelia
- SWW voor het Asus V8460 testexemplaar