3dfx – це справжня Чичен-Іца у світі графічних технологій. Нині практично забута, але приховує цілий втрачений світ стародавніх технологій, багато з яких перевинайшли лише нещодавно. До 30-річчя компанії хочеться віддати належне цій, без перебільшення, знаковій компанії, яка серйозно вплинула на розвиток комп’ютерного геймінгу.
На початку 90-х компанія Silicon Graphics International займалася розробкою графічних чипів для великих суперкомп’ютерів, а також розробила для Nintendo ігрову консоль Nintendo 64. Бізнес був успішним, але активно розвивалися персональні комп’ютери, і цей ринок щороку ставав дедалі більшим. Тож SGI створила підрозділ Pellucid, який мав розробити продукт для персональних комп’ютерів, але невдовзі продала його компанії Media Vision. Через фінансові махінації Media Vision невдовзі розпалася, і троє колишніх розробників SGI/Pellucid – Росс Сміт (Ross Smith), Гері Тароллі (Gary Tarolli) та Скотт Селлерс (Scott Sellers) запропонували венчурному капіталісту Гордону Кемпбелу (Gordie Campbell) створити окрему компанію, щоб зайнятися розробкою графічного чипу для ПК. 24 серпня 1994 року вони зареєстрували компанію «3D/fx, Inc», що дослівно означає «3D ефекти». Дуже швидко назву було змінено на 3Dfx Interactive, а у 1999 написання стилізували до 3dfx.
Запаморочливий зліт
Voodoo Graphics
Перший продукт компанії, Voodoo Graphics, був готовий в листопаді 1995 року. Його реальна демонстрація відбулася у 1996 році на виставці Electronic Entertainment Expo. Це був ігровий автомат віртуальної реальності ICE Home Run Derby. Гравець тримав у руках бейсбольну біту і «відбивав» м’яч, зображений на екрані. Інфрачервоні сенсори відслідковували рухи біти і розраховували, наскільки вдало гравець «відбив» м’яч.
У грудні 1996 року генеральним директором (СЕО) стає Грег Баллард (Greg Ballard).
Впродовж 1996 року ціни на оперативну пам’ять впали майже в 6 разів, зробивши її доступною для масового покупця, і 3Dfx зайнялася адаптацією свого чипа для ПК. Перший комп’ютерний 3D-прискорювач на базі Voodoo Graphics вийшов 7 жовтня 1997 року, це був Orchid Technology’s Righteous 3D.
Відеокарти на той час обмежувалися побудовою двовимірних зображень. Вважалося, що 3D це заняття для професійний робочих станцій кінорежисерів і інших професіоналів, навіщо комусь треба буде вдома створювати 3D-моделі?! Ситуацію зрушили з мертвої точки розробники ігор. Імітацію тривимірних моделей вони почали обчислювали програмно, що було дуже повільно.
3Dfx вирішили не чіпати побудову 2D-зображень, адже з цим не було проблем у тогочасних комп’ютерів. Перші їх продукти були так званими 3D-прискорювачами – платою, що займається виводом суто тривимірної графіки. Для ігрового автомату цього було достатньо, а на ПК потрібна була наявність 2D-відеокарти, яку під’єднували до 3D-прискорювача. Коли користувач працював в операційній системі, 3D-прискорювач фактично не працював, просто перекидуючи через себе зображення з відеокарти на монітор. А як тільки запускалося тривимірне середовище, 3D-прискорювач перемикав монітор на себе.
Перший продукт 3Dfx Voodoo Graphics представляв собою не один чип, а кілька окремих компонентів (чипсет), до яких відносилися чип Frame Buffer Interface (FBI), чип Texture Mapping Unit (TMU), оперативна пам’ять і цифрово-аналоговий перетворювач (ЦАП). Чип FBI керував усім процесом, він отримував через шину PCI запроси, закінчував формувати 3D сцени, обчислені процесором, віддавав цю інформацію блоку текстурування і отримувавши від нього готовий результат передавав його на ЦАП, а кадри, час яких ще не настав, зберігав у власній пам’яті об’ємом 2-4 Мб. Чип TMU накладав на геометричні форми текстури, які зберігав у власній пам’яті об’ємом 1-8 Мбайт. ЦАП перетворював картинку на сигнал для монітора. Виконувати ці затребувані в побудові 3D обчислення на спеціалізованих чипах в рази швидше, а окрема робота з текстурами дозволяла динамічно їх оновлювати при наближенні чи навіть додавати ефекти.
Подібно до сучасних компаній, 3Dfx розробляла лише архітектуру чипа, замовляла виготовлення на Тайвані і домовлялася з компаніями, що виготовляли кінцевий продукт. Перспективний чип швидко зацікавив крупних виробників відеокарт Diamond Multimedia і Creative Labs. Це допомогло дуже швидко досягти великих продажів, і до кінця 1997 року Voodoo фактично одноосібно створив нішу ігрових відеоадаптерів, та і в цілому дозволив використовувати повноцінні тривимірні ігри, як-то Quake, на звичайних персональних комп’ютерах, майже ставши узагальненою назвою як Xerox для копірів.
Новий СЕО Грег Баллард домовився з великими виробниками готових відеокарт, а також було започатковано агресивну маркетингову стратегію, щоб про переваги 3Dfx дізнались геймери. Але він також зменшив кількість інженерів, що сповільнило подальші розробки.
Voodoo Rush
У серпні 1997 року 3Dfx зробила першу спробу випустити уніфіковану відеокарту Voodoo Rush. Це була Voodoo, з доданою схематотехнікою 2D-відеокарти. В якості виробника 2D-чипсету виступали Alliance Semiconductor і Macronix. Планувалось, що Rush буде продуктивним в іграх, як Voodoo Graphics, однак через те, що 2D і 3D чипсети конкурували за спільну пам’ять, а доступ до PCI-шини мала лише 2D карта, в іграх Voodoo Rush показував скромніші результати.
Voodoo2
Voodoo2, представлена в березні 1998 року, стала теж найпродуктивнішим рішенням і закріпила за 3Dfx статус лідера галузі. Основна схематотехніка була подібною до Voodoo Graphics, було додано ще один чип текстуризації, підвищено частоти з 50 до 90 МГц і збільшено об’єм пам’яті. Тепер адаптер міг накладати по 2 текстури за один такт, що стало сильною стороною чипів 3Dfx в свій час.
Відеоплати Voodoo2 стабільно працювали з красивими сценами, де застосовувались ефекти мультитекстурування, в той час як для інших відеокарт вони були надто складні для обробки. А технологія SLI знаходилася далеко попереду рівня розвитку тогочасних технологій. Однак успіх Voodoo 2 дещо затьмарила Nvidia RIVA TNT, яка вийшла менше, ніж через місяць після Voodoo2. Справа у тому, що Voodoo 2 знову був всього лише 3D-прискорювачем і не міг працювати без 2D-відеокарти, а RIVA TNT була повноцінною відеокартою з непоганою продуктивністю в 3D. Це сприяло продажам, адже замість двох плат було достатньо купити одну. Але краща продуктивність дозволяла позиціонувати Voodoo 2, як безкомпромісне рішення для ігор. І навіть пізніше Voodoo 2 буде гарно продаватися, залишаючись конкурентним рішенням, просто знизивши ціну.
Втім, стало ясно, що час окремих 3D-прискорювачів сплив. Для наступного продукту Voodoo Banshee компанія розробила власний модуль обробки 2D-графіки, який виявився доволі вдалим.
У 1998 році стартувала розробки нової революційної відеокарти Rampage. В цьому ж році 3Dfx стає публічною компанією, провівши розміщення акцій IPO.
Знакові технології 3dfx
Glide
3dfx вирішили не використовувати вже готові API для графічних систем, як-то OpenGL, чи DirectX, а створити власний. За заявою розробників, OpenGL був надто громіздкий і повільний, а DirectX ще надто сирий і малофункціональний. Розробники вирішили створити власний інструмент, який вони зможуть змінювати так, як вважатимуть за потрібне, не чекаючи схвалення великих компаній.
Так як засновники 3dfx були вихідцями з Silicon Graphics, то за основу було вирішено взяти їх розробку з відкритим кодом OpenGL. Glide порівняно з OpenGL сильно спростили, викинувши підтримку непотрібних пристроїв, адже їм треба було працювати лише з власними відеокартами і лише з персональними комп’ютерами. Також в Glide додали власні інструкції по роботі з тінями і згладжуванням. Крім того, 3dfx разом з id Software випустили MiniGL – набір програм, що дозволяв запускати під Glide ігри, написані для OpenGL. Більше того, в Glide були реалізовані додаткові ефекти, як-то туман, напівпрозорість, відблиски і інші. За рахунок цього деякі ігри, наприклад, Quake або Tomb Raider, краще виглядали і показували вищу продуктивність на Glide, хоч створювались не для нього.
Тактично це було вдале рішення 3dfx. Glide потребував менше ресурсів, тож відеокарти Voodoo показували кращу продуктивність при схожих характеристиках. Також розробники могли швидко додавати підтримку унікальних технологій, наприклад, SLI, не чекаючи схвалення від сторонньої компанії, яка ще й могла вирішити, що ці експериментальні технології нікому не потрібні і відмовити. Вірогідно, багато ідей і технологій 3dfx просто неможливо було б реалізувати без власного API. Але стратегічно Glide все ж став недоліком.
Glide був закритим пропрієтарним рішенням, його розробляла одна лише невеличка 3dfx і підтримували лише відеокарти Voodoo. Велика корпорація Microsoft мала ресурси для стрімкого розвитку свого DirextX, причому не гребувала активно просувати його, тіснячи конкурентів. OpenGL був відкритою розробкою, яка працювала на безлічі обладнання від потужних мейнфреймів до простого ігрового автомата, що було актуально для розробників. DirectX і OpenGL дуже швидко розвивалися, і 3dfx було важко самостійно тримати ще й цей фронт. Зрештою, компанія усвідомила свою помилку і випустила Glide під відкритою ліцензією, але занадто пізно, у грудні 1999 року, коли фінансові показники вже увійшли в піке.
А втім, в цілому для індустрії Glide був корисний. DirectX розвивався дуже швидко, в тому числі наслідуючи деякі інновації Glide. А після того, як Glide зник, ми пам’ятаємо застій часів DirectX 9.
SLI
Технологія поєднання декількох відеокарт навіть зараз виглядає чорною магією, а інженери 3dfx розробили її ще в далекому 1998 році! SLI від 3dfx розшифровувався як Scan-Line Interleave. Вже з назви зрозуміло, що технологія працювала так: непарні рядки пікселів обчислював один 3D-прискорювач, а парні – інший.
Центральним чипом, який керував усіма компонентами двох прискорювачів, став чип FBI ведучої карти. За допомогою SLI-кабеля він міг звертатися не лише до свого блоку текстурування, а до блоку другої плати. Таким чином прискорювач міг повноцінно масштабувати продуктивність накладання текстур, а головне, пам’ять для їх зберігання, що дозволяло збільшити максимальну роздільну здатність результату з 800×600 до 1024×768.
Насправді технологія мала свої проблеми. Voodoo2, з якою була випущена ця технологія, все ще була не відеокартою, а 3D-прискорювачем, тобто SLI міг дозволити собі лише дуже заможний власник комп’ютера, щоб встановити 2 плати Voodoo та ще й 2D відеокарту. Продуктивність не збільшувалась двократно (чого не скажеш про вартість комплекту), адже модуль FBI працював лише один.
У 1998 році ніхто з конкурентів не мав і близько нічого подібного, навіть в сміливих планах. Технологія дійсно працювала і дійсно давала приріст продуктивності. І без того найпотужніший Voodoo2 ставав зовсім недосяжним для конкурентів. Навіть після переходу 3dfx на власне виробництво Voodoo 3, вендори продовжили випускати дві плати з Voodoo 2, об’єднаних в одну.
Можливо, інженери продовжили б вдосконалювати технологію, якби наприкінці 1998 року не відбувся перехід на паралельний порт AGP, який в комп’ютері міг бути лише один.
Цікаво, що SLI мав другу хвилю популярності через кілька років після появи. Ентузіасти 3dfx скупали старі здешевілі Voodoo2 і об’єднували їх в SLI, щоб отримати прийнятну продуктивність.
Лише після смерті 3dfx і появи послідовного порту PCI-Express nVidia відродила технологію SLI у 2004 році (через 6 років після SLI у Voodoo2). Nvidia змінила трактовку акроніма на Scalable Link Interface і дещо вдосконалила реалізацію технології. SLI і надалі має свої недоліки, тому і через десятки років вдосконалення не стала популярною.
Зрештою, досвід SLI був врахований в іншій технології 3dfx – багаточипових відеокартах.
Багаточипові відеокарти
Логіка пошуку вирішення проблем SLI привела інженерів 3dfx до логічного висновку: якщо важко і дорого синхронізувати дві різні плати, то значно простіше і дешевше розмістити дві відеокарти прямо на одній платі!
Мрійники з 3dfx продовжили розвивати ідею масштабування відеочипів, заклавши її в саму основу своїх графічних чипів, що знайшло відображення у їх назві. Адже в VSA-100 «VSA» означає Voodoo Scalable Architecture – масштабована архітектура Voodoo. І це не порожні слова, йшлося про повноцінну масштабованість – закладалась можливість об’єднати від 2 до 32 чипів на одній платі! Це настільки революційно, що навіть зараз виглядає науковою фантастикою, що вже казати про 2000-й рік.
І вони дійсно змогли це зробити! Перша у світі двохчипова відеокарта Voodoo 5 5500 встигла надійшла у продаж незадовго перед банкрутством і показувала дуже достойний рівень продуктивності.
Була готова також і єдина в світі чотиричипова відеокарта Voodoo 5 6000, їх було зроблено орієнтовно 150 штук і процес обірвався на налагодженні стабільної роботи, тому що відеокарта не запускалася разом з новими Pentium. Наразі відомо про близько 30 робочих екземплярів і через таку рідкість їх ціна на аукціоні сягає $15 000 000.
До сих пір жодна компанія не випустила чотиричипову відеокарту. Nvidia, якій дістався спадок 3dfx, навіть не випустила двохчипову відеокарту, її «двохчипові» GeForce 7950GX2 і GeForce GTX 295 являли собою дві карти, поєднані SLI, подібно до того, як де-які виробники випускали Voodoo 2. А от AMD все ж частково повторила подвиг 3dfx, випустивши у 2009 році (через 9 років після Voodoo 5 5500) двохчипову відеокарту Radeon HD 5970.
Додаткове живлення для відеокарти
Попри те, що зараз важко знайти відеокарту, якій буде достатньо 75 Вт живлення від PCI-Express порт, в 90-х усі відеокарти вдовольнялися лише живленням від материнської плати (PCI, а пізніше AGP). 3dfx і в цьому питанні опинилась попереду прогресу, вперше зрозумівши, що відеокарти можуть бути настільки потужними, що їм не вистачить живлення від материнської плати. Їх чотиричипова вундерваффе Voodoo 5 6000 вже була настільки потужна, що потребувала додаткового живлення через Molex роз’єм, або через спеціальний окремий блок живлення Voodoo Volts, якщо блок живлення ПК був недостатньо потужним. Цим вона долала обмеження AGP, який міг віддавати всього 48,25 Вт напруги.
T-Buffer
T-Buffer це загальна назва групи технологій покращення зображення, в яку входили:
- глибина чіткості зображення – ефект розмиття фону тим сильніше, чим далі він від головного об’єкта в фокусі
- повнокадровий antialiasing – згладжування, яке зараз є базовим, було надто складним для техніки того часу
- Motion Blur – ефект розмиття об’єкту в русі
- «М’які» тіні і відблиски
Як видно, усі ці технології зараз є галузевим стандартом. Але в 90-х це було справжнє новаторство. Хоча 3dfx не закінчила роботу над цими технологіями, деякі з них демонструвалися на готових іграх, тобто це були не просто мрії і ідеї, це були реальні технології на різних етапах готовності.
Гучне падіння
У грудні 1998 року стається подія, яка драматично змінила розвиток подій – 3Dfx оголошує про купівлю виробника відеокарт STB Systems. STB Systems був основним партнером nVidia і забезпечував до 75% продажів їх чипів. Здавалося дуже логічним кроком викупити компанію, що працювала на конкурента, і зосередити в своїх руках увесь ланцюг виробництва, не ділячись прибутками зі сторонніми компаніями. Але це була стратегічна помилка, що призвела до настільки швидкої катастрофи.
Справа в тому, що до кінця 1998 року основним партнером 3Dfx була велика компанія Diamond. Саме Diamond виготовляла кінцеві відеокарти і мала налагоджені канали для їх продажу. В 1997 році це допомогло швидко злетіти маловідомій 3Dfx. Але, щойно вона викупила конкурента Diamond, Diamond перетворилася з потужного союзника в настільки ж потужного конкурента.
Будь-яка затримка розробки в 3Dfx миттєво множила збитки простоєм ліній STB Systems. Тепер 3Dfx мусила думати як конкурувати не лише з іншими виробниками чипів, а і з приблизно 30 виробниками відеоадаптерів, причому виробничі потужності STB Systems знаходились в Мексиці і випускали продукцію гіршої якості, ніж азійські конкуренти.
В один момент 3Dfx втратила величезні продажі Diamond і інших виробників, натомість власні продажі і близько не були настільки ж райдужними.
Якщо влітку 1998 року компанія отримала $9 млн прибутку, то літо 1999 року вже принесло 11,5 мільйонів збитків. В жовтні 1999 року Балларду доводиться залишити пост СЕО.
Цікаво, що Diamond Multimedia з переляку налетіла на ті ж граблі, причому з таким же результатом. Коли компанія дізналася, що їх партнер, з яким вона досягла значного успіху, придбав власне виробництво, то у 1999 році і собі домовилась про об’єднання з попереднім партнером S3 Graphics. Нова компанія отримала назву SONICblue, Inc. Об’єднана компанія отримала точно такі самі проблеми. Лише через те, що Diamond мав більший фінансовий запас міцності і виробляв не лише відеокарти, падіння розтягнулося на кілька років довше. Підрозділ S3 Graphics був проданий у 2001 році тайванській VIA Technologies, а у 2003 році SONICblue оголосила банкрутство і компанія Best Data викупила активи бувшої Diamond Multimedia і відновила виробництво плат розширення під цим брендом.
Voodoo 3
Новий чип Voodoo 3 стає найшвидшим в обробці мультитекстурних сцен, але вже програє в обробці досить поширених однотекстурних. Крім того, Voodoo 3 все ще працює з 16-бітним кольором і текстурами розміром 256х256 пікселів, в той час, як nVidia починає працювати з 32-бітним кольором і 2048х2048 текстурами. Хоч більшість ігор ще не використовували ці технології, все ж склалася ситуація, коли продукт 3dfx вже не був найпотужнішим.
За іронією, сама ж 3dfx задала темп розвитку відеоадаптерів, при якому треба було постійно покращувати продукт. Таким чином маленька щойно заснована 3dfx витіснила з ринку таких конкурентів, як S3 і Matrox, а Imagination Technology покинула ринок ПК і зайнялася розробкою відеоядер для мобільних процесорів. І в процесі росту від стартапу до дорослої компанії вже сама 3dfx втратила цей темп розробки, але на відміну від ATI чи Imagination Technology у них не було запасу міцності, щоб пережити скрутні часи, чи зосередитися на іншій ніші.
Плюс, випуск Voodoo 3 затягнули на 5 місяців, щоб випускати її вже на власному заводі, не ділячи прибутки і славу з підрядниками, через що відеокарта стала виглядати ще гірше на фоні конкурентів.
Voodoo 4 і Voodoo 5
Наприкінці 1999 року 3dfx випускає чип VSA-100, який вперше почав працювати з 32-кольором, мав два повноцінних конвеєри по один блок текстурування на кожний (дозволяв текстурувати 2 об’єкти за такт, або один мультитекстурований) і підтримку великих текстур. На цьому чипі було випущено відеокарти Voodoo4 4500 і двохчипову Voodoo5 5500. Роботу над одночиповою Voodoo5 5000 і чотиричиповою Voodoo5 6000 вже не встигли закінчити.
У березні 2000 році, коли фінансовий стан 3dfx був уже катастрофічний, 3dfx купила компанію GigaPixel. Планувалося, що інженери GigaPixel вирішать проблему недостачі власних інженерів 3dfx і це прискорить розробку їх найбільш очікуваного чипу Rampage. Можливо, на час початку переговорів очікувалося, що GigaPixel отримає жирний контракт від Microsoft на створення графічного чипу для Xbox. Це могло б допомогти 3dfx пережити важкі часи, але на момент закриття угоди вже було відомо, що Microsoft обрала Nvidia. У 3dfx більше не залишилося грошей, щоб дожити до закінчення їх амбіційних розробок.
Ситуація наприкінці 2000 року стала настільки однозначною, що в грудні керівництво вирішило продати єдине, що залишалось цінне у компанії – усю інтелектуальну власність. Покупцем став головний конкурент – nVidia. Після того, як активи були продані, було закатано гучний новорічний корпоратив, як в останній день Помпеїв, і виписано величезні бонуси топ-менеджменту. Після чого розпочалась процедура банкрутства. Фактично, компанія була активно присутня на ринку ПК всього 3 роки – з кінця 1997 до середини 2000, але за цей короткий час вона змогла залишити слід в наших серцях і вписати своє ім’я в історію.
Спадщина
Акціонери 3dfx ще десять років судилися з керівництвом компанії через аферу з продажем інтелектуальної власності перед банкрутством. Більшість інтелектуальної власності, співробітників і майна 3dfx дісталося nVidia. nVidia організувала коротку акцію по заміні відеокарт 3dfx на власні схожі за продуктивністю, але від повноцінної підтримки продуктів 3dfx відмовилася. У 2003 році стався витік вихідних кодів драйверів 3dfx, що дозволив спільноті фанатів самостійно продовжити підтримку відеокарт. Багато інновацій 3dfx з часом стали галузевим стандартом. Гері Тароллі перейшов працювати в nVidia, інші співзасновники створили нові стартапи.
Усі ревізії Voodoo 5 6000 та Rampage — відеокарти, розробка яких обірвалася через банкрутство 3dfx