十年3D路之开天辟地——显卡发展回顾

作者:驱动之家评测室 编辑: 2004-08-24

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[微开的3D之门]

(注:按照年代的先后顺序同时适当加以归类来对有代表性的显卡加以介绍)

    弹指一挥间,从第一块初具雏形的3D显卡到如今功能日益强大的图形视觉处理器,十年时间,3D世界如同一部史卷,演绎了太多的更替和变迁。适者生存优胜劣汰,铁一样的法则主宰着3D世界的沉浮,而时间做为最公正的法老,一时的偷机取胜和无休止的指责作弊都将在时间的大河里泥沙分明,而给于我们更多的还是反思和回顾。今天的GeForceFX6800和Radeon800XT固然可以让我们血脉喷张,震撼惊异,但是今天的所有精彩也终会变为明天的记忆,存在即是合理,在一个真正的DIY者心里,不管他最终是选择了nVIDIA、ATi、SIS还是Matrox、Voodoo,真正令我们难以忘记的是用自己积累的硬件知识和经验买到一块心仪已久的硬件那一瞬间所体验到的的精彩与激动,翻开3D世界这部尘封的史卷,让我们再次感受那些曾经血肉丰满的精彩与激情时刻!

(Trident8900)

(Trident9000)

    九十年代初期,个人电脑正处于486、386时期,3D的概念还没有诞生,Trident(泰鼎)的8900和9000几乎就是ISA/16色显卡的代名词,也是3D显卡最初的鼻祖。它们使显卡不再只是集成在主板上的一块普通芯片,实现真正的独立,为显卡进一步的长足发展开创了可能性。

(CirrusLogic GD5428)

    基于改良VGA标准后的SVGA标准,能够支持到16位彩色而不只是16色,并且慢慢过渡到32位,使缤纷的色彩逐渐开始绽放在个人电脑上。

1995年底S3发布的trio64v+(765)

1996年7月S3发布的trio64v2(775)

    在2D时代,S3是当时无可争议的显卡霸主,trio64v+(765)和trio64v2(775)将SVGA标准继续发扬光大,支持高分辩率显示,而在低分辩率下可以实现32位真彩色,平民化的价格加上平滑的2D速度和还算精细的画质,使S3获得了空前的成功,也为在3D领域的率先尝试做下了铺垫。

1994年4月3Dlabs发布的 GLINT 300SX

    3D显卡的第一个雏形,从这开始,显示芯片进入3D硬件加速这个全新的领域。它仅支持一些最简单的3D功能:Gouraud shading高氏着色、Depth buffering深度缓冲、Anti-aliasing抗锯齿处理、Alpha blending α混合,但3D世界奇妙的大门从此轰然开启。

1997年S3 VIRGE

S3Virge/DX

S3 VirgeGX

S3 VirgeVX

    3D世界的大门开启后,游戏炫目的光影和流畅的速度让众多显卡厂家有如阿里巴巴发现了宝藏,S3、ATi、Matrox、Trident、3Dlabs、IGS纷纷推出各自第一代3D显卡抢占市场,十年前的市场如同今天一样充满了动荡和不平息。

     S3的Virge系列做为第一代3D加速卡的典型代表,是在主流的2D图形加速芯片(Trio64+)中加入简陋的3D加速引擎的产物,支援DirectDraw、Direct3D、软件MPEG加速、平面、透视、阴影效果、双/三线性材质贴图等简单的3D功能,在实际应用中效果并不明显,被戏称为“3D减速卡”。依赖S3当时的影响和便宜的价格,Virge系列显卡也创下了不菲的成绩。

Trident 9685

Trident9750

Trident9850

    Trident第一代3D显卡的代表,其968x系列产品采用软件模拟来实现DCI和Direct Draw图形加速功能,即所谓“软3D”加速。它的最大特点是提供PAL/NTSC制式的TV电视输出功能。而随后发布的Trident9750和Trident9850则具有硬件3D加速功能,它们其实应该属于Trident公司的第二代第三代3D图形芯片,都具备当时流行的3D和2D功能如反射和散射、Alpha混合、多重纹理、衬底纹理、边缘抗锯齿等功能。在当时来说性能已经相当不错,可惜大家那时都笼罩在Voodoo的光环下,因此这两款显卡只是在低端市场小有影响。

1996年ATi 3D Rage

    ATi的第一款3D显示芯片,它和S3的Virge一样属于第一代3D显卡的典型代表作。它提供了对光源的处理能力,是当时3D性能最全面的显卡,但是兼容性较差。

Matrox Mystique170

Matrox Mystique220

IGS CyperPRO2000

3DLabs Permedia

    除了ATi和S3在这时期的代表作外,其余的几家显卡要么3D功能不全面,要么2D性能太差,第一代3D显卡的共同特点是:64位的核心、PCI2.1标准接口、2-4M EDO显存,工作频率多在75MHz,每秒100万的多边形生成率和6000万的像素填充率。它们具备了动态z-buffer和双缓冲(double buffering),并开始支持mip贴图、双线性过滤、透视修正、雾化等简单的材质模式和气雾效果,虽然还不能算真正的3D加速卡,但毕竟开创了3D显卡最初的先河。

1995年5月NV1

   nVIDIA在3D芯片领域发起的第一次冲锋,NV1拥有完整的2D/3D核心,并且整合了一个具有350MIPS的声音处理核心,首次在显卡上采用VRAM做显存储器。要命的是nVIDIA采用了和Microsoft的Direct3D API不同的标准,导致它被终被市场遗弃的下场。说到底nVIDIA在当时只是一个名不见经传的小字辈罢了。

 
[b] [霸业初建的Voodoo1时代] [/b]

1995 年11月Voodoo1

帝盟的Voodoo1

    往事越千年,如果说没有3DFx,那么3D发展的历史将出现不可逾越的断章,3DFx如同消失在沙漠里的楼兰古城,这个曾经异常繁荣强大的帝国创造了3D最初的辉煌和鼎盛。Voodoo1的出现是极具划时代意义的产物,它将我们的视野带入了真正的3D世界,树立了3D前进史上第一块光辉的里程碑,把游戏推向前无仅有的视觉体验。它支持硬件雾化、镜面高光(Specular Hilight)、色键透明处理(Color-Key-Transparency)、阿尔法透明处理(Alpha Transparency)、双线性过滤(Bi-Linear filtering)、三性线过滤(Tri-Linear filtering)、贴图过滤(MIPMAP Linear)、抖动处理(Dithering)、透视校正(Perspective Correction)、动画贴图(Animated texturing)、抗锯齿(Anti-alasing)、高氏调节(Gouraud modulATion)、次级像素矫正(Sub-pixel correction)等划时代的3D效果,显存容量达到非常大的4M,核心频率达到50/55Mhz,像素填充率达到当时看来不可思议的45M Pixels/s。提供对Glide、D3D和OpenGL的全面支持,尤其是Glide标准凭借良好的易用性和稳定性得到了众多软件游戏开发商的大力支持,红噪一时的《古墓丽影》采取的即是这个API,同时对OpenGL的强力支持,也使得Voodoo在Quake里傲视群雄,日渐奠定了它统治帝国的地位。虽然Voodoo在当时如此强大,但本质上它只是一块功能单一的3D子卡。

1996年11月Voodoo Rush

    1996年的显卡世界,显得有些单调和平静,Voodoo如同一个孤独的领跑者,继续灿烂在一个人的世界里。Voodoo的空前成功让3DFx不甘于自已的芯片只做为3D子卡出现,虽然2D并不是它的长项。Voodoo Rush配备了6MB大容量显存,同时还整合了Alliance的AT3D图形芯片以提供2D功能,提供了硬件MPEG-I解码、软件MPEG 2解码和TV-OUT输出的功能。从技术指标上看,Voodoo Rush的功能要远强于Voodoo1。惋惜的是加入了第三方2D控制芯片后的Voodoo Rush在驱动程序和兼容性上漏洞百出,最终导致了3DFx在整合显卡上的第一次尝试以失败而告终。

1997第一季度3D RageⅡ

    ATi第一块真正3D核心的图形处理器,支持硬件Z-缓冲、纹理压缩、双线性和三线性过滤以及Direct3D 纹理混合,像素填充率达到了10M Pixels/s。但是在Voodoo的光芒下,它也只能黯然失色。

1997年2月3D Rage II+DVD

    多媒体视频技术是ATi在OEM市场多年经营积累的长项,3D Rage II+DVD首次采用了这些技术,它是第一块提供了硬件运动补偿的图形芯片,把CPU从软件播放DVD的繁重的工作中解放了出来,使ATi成为DVD加速领域的先行者。

1997年4月3D Rage Pro

   3D Rage Pro是第一块基于AGP总线的图形处理芯片,它提供了和Voodoo1同样的45M Pixels/s的像素填充率,AGP总线的高带宽加上改良后的运动补偿,使3D Rage Pro在提供高质量的DVD回放功能的同时,还具有相当出色的3D加速性能,也因此得到了众多OEM厂商的喜爱,创下了可观的销售业绩,但由于不完善的驱动程序,没有得到广大游戏爱好者的认可,最终没能大量进入零售市场。可笑的是直到1999年5月,ATI 才发布了Rage Pro的最终驱动程序,使游戏性能有了20-40%左右的增长。但却失去了占领市场的先机,驱动程序对显卡成功的重要性也因此可见一斑。

1997年5月Permedia2

Permedia2V

    Permedia2的图形质量相当不错,但是其游戏性能仍然不敌强大的Voodoo,从那个时候3Dlabs开始逐渐远离了零售市场,开始把精力投入到专业图形处理领域。

1997年上半年SIS6326

   SIS6326同时具备PCI和AGP 1x接口的32位图形处理芯片,采用VLIW架构的浮点几何多边形发生器(Geometry),每秒产生80万个几何多边形图案,并支持线性、双线性、三线性材质贴图,最大的特点在于内置了DVD硬解压功能,在它推出之后,ATi 3D Rage Pro在这方面的优势便被其取而代之。虽然其3D性能并不出众,但是其良好的兼容性和低廉的售价加上优秀的DVD回放能力,SIS6326最终也赢得了不小的市场份额。

 
b] [辉煌鼎盛的Voodoo2时代] [/b]

1997年8月RIVA128(NV3)

ASUSV3000(RIVA128)

    NV1出师不利,nVIDIA并未一蹶不振,于1997年8月携NV3再次杀回3D图形芯片市场,它是一款基于128bit的2D、3D图形核心,核心频率为60MHz,一条单材质处理单元的像素管线,最大像素填充率达到60M Pixels/s,支持4MB SDRAM/SGRAM显存,显存带宽达1.6GB/s,采用AGP 1×接口,其内置的硬件三角形处理引擎每秒可以进行5亿次浮点运算,120万个三角形生成量,在性能上已经不逊于Voodoo1。更为主要的是它也提供了对微软的Direct3D的完整支持。虽然在画质上依然不及Voodoo,但是比Voodoo便宜的多的价格也让它获得了不小的市场认知度,为进一步挑战3DFx的霸权攒足了筹码。

1997年11月Voodoo2

帝盟的Voodoo2

    Voodoo2的发布使3DFx迎来了又一个辉煌时期,Voodoo2使用了很多革新的技术,首先是时钟频率由Voodoo1的50/50MHz一下提高到90/90MHz,提高了将近一半。显存数量的也从Voodoo1的4MB一下扩充到了8MB或12MB,像素填充率也达到90M Pixels/s,更为重要的是首次采用了“单周期双纹理”技术与“SLI(交错互连)”技术,使Voodoo2在相同时钟周期内能能比Voodoo1多处理一倍的数据,同时允许将两块Voodoo2以SLI的方式联合工作,提性能得到成倍的提升。

多块Voodoo2经 SLI组合,变为一块性能空前强悍的3D加速卡

   所有这些新技术的采用都使Voodoo2与Voodoo1有了质的不同,在当时流行的Quakev Ⅱ里,Voodoo2是无可置疑的画质速度之王,巫毒如图腾一样深入在每一个超级玩家的心里,唤起了一代游戏玩家最激动和狂热的崇拜。