流行显示芯片介绍（上）
显示卡在过去的一年中可谓竞争惨烈，那么2000年有什么新的动作呢？我们就从每一个显示卡厂商的角度来看一看。
一、nVidia
1.GeForce256
nVidia是一个富有挑战性的厂商，当年在3DfxVoodoo的狂轰烂炸下nVidia屹立不倒，其推出的Riva128显卡成为了当时挑战Voodoo产品的强有力竞争者，并取得了不小的成绩。后来nVidia又推出了革命性的TNT系列，使得其市场份额大大增长。进入1999年，TNT2面市了。其Ultra系列的性能大大超过了同类产品，打得对手毫无招架之力。其股票行情也一路飚升，与其他厂商渐渐下滑的行情形成了鲜明对比。面对既已取得的成绩，nVidia并不满足，于1999年9月初nVidia推出采用全新技术、代号为NV10的GeForce256显示芯片。作为nVidia的最新产品，GeForce256的性能在TNT2的基础上大幅提高了。单纯看其像素填充速度和三角形生成率就比后者快了两倍多。显存也从最多32MB到了最多128MB！同样，以前的AGP4×接口、32位真彩渲染等特色功能也继续保持。此外，GeForce256最大的特点是，它是被作为一个图形处理单元(GPU)来设计的，GPU是一个单芯片处理器。它有完整的转换、光照、三角形设置和渲染引擎(Transform、Lighting、Setup、Rendering)等四种3D处理引擎，最小每秒可以产生10M个多边形。如同不少游戏机的图像协处理器一样。内置了GPU的显卡在工作时，一些以前必须由CPU来完成的图形运算工作现在可以由GeForce256GPU芯片独立完成，从而有效地减轻了CPU的浮点运算负担，减少了对CPU的依赖性。在图形特性方面，GeForce256也拥有强大的技术性能，除了支持各种3D特效外，还可支持诸如HDTV动作补偿、回放缩放等功能，看来GeForce256的多媒体威力也不可小视。
RivaTNT是nVidia公司第一个采用双重纹理的显卡芯片。这种技术可以成倍增加填充速度，对于最新的GeForce256来说，其填充速度可以比旧型TNT显卡高达四倍。而对于256bit渲染引擎来说，这种扩张增加了内部数据总线宽度，在相同时钟频率里可以处理更多的数据，这样就能大大改善显卡的2D性能。
nVidia为提高画质研究出一种新型技术，以往的显卡技术中，为了使物体图像真实，就不得不大量增加多边形设计，这样就会导致速度下降，而采用较少的多边形呢，画面又很粗糙。GeForce256采用的这种T&L技术其特点是能在不增加物体多边形的前提下，进一步提高物体表面的边缘圆滑程度，使图像更真实、准确、生动。其次，除了变形处理外，光源的作用也是很重要的。传统的光源处理单一呆板，毫无生动感可言，而GeForce256拥有强大的光源处理机能，它在硬件上可以支持8个独立的光源，加上GPU的支持，即时处理的光源将让画面变得更加生动鲜活，真实性也大大提高，可以产生带有反射性质的光源效果。
环境贴图并不是nVidia独创的，不过有了GPU的协处理，GeForce256可利用立体环境材质贴图技术完全进行硬件加速，从而减轻了CPU的负担，获得完美效果。如最容易出现的球体贴图失真错误情况在GeForce256的工作下就完全没有发生。立体环境材质贴图已经被DirectX7.0所支持，看来今后它的用处还是很大的。至于顶点混合在3D特效中也是很重要的，在以前，物体与物体之间的结合处由于缺口和重叠现象，因而看起来总不是很真实，破坏了3D整体效果。而GeForce256采用了一个新的顶点混合技术来处理上述接口，使得物体连接处看起来十分真实，这就达到了3D游戏设计者的基本要求。
作为最新的3D显卡，GeForce256支持纹理压缩功能和最新的凹凸映射贴图效果，取得了和S3及Matrox相同的效果。其中，GeForce256支持5种格式的DirectX纹理压缩，同时还可支持单通道浮现和点状凹凸映射，大大丰富了材质贴图效果。
2.NV15
以目前收到厂商的一些资料看来，NV15产品将会配备64MB的显存，拥有比GeForce256更高的填图速率，听说还会加入类似3dfxT-Buffer的即时影像数位效果。从显存的64MB高容量与高填图速率的需求下不难发现，nVidia的确正在朝这方面努力。不过到底何时才会发行?虽然根据厂商的推出产品时间表是在2000年的第二季后。所以nVidia很有可能在今年3dfx推出Voodoo4/5的时候拿出NV15一同较量，故我们可能可以在2000千禧年初看到NV15的到来。虽然说GeForce256早在几个月前就发表上市了，但是真正能够发挥GeForce256的480M像素/s的填图速率却要到今年。为什么呢?因为几乎所有的厂商在这时候才将DDR版本的GeForce256真正抬到市面上。国内的华硕ASUSV6800，创新CreativeAnnihilatorPro与丽台WinfastGeForce256DDR等均是DDR版本的GeForce。
3.QUADRO
在1999年美国的COMDEX上，nVidia和ELSA就联合展示了一款新的显卡的原型，而他们的目的是想让这卡在商业图形卡市场上也向nVidia在游戏图形加速卡市场上那样的风光无限。但是每一个游戏爱好者都应该知道，nVidia在此之前是没有涉及到此类市场的，在专业图形卡市场中，几乎被Evans、Sutherland和3DLabs等几个大公司所垄断。正式基于此，nVidia在已经坐稳游戏卡市场的江山后，已经将触角伸向了图形专业卡的市场。打头阵的就是QUADRO。
自从COMDEX以后，我们就很少再听到QUADRO的消息了，按理说，应该会有很多厂商对这款芯片很感兴趣并且会推出此类产品，但是目前nVidia好像只允许了ELSA可以生产基于QUADRO的显示卡。ELSA推出的这块QUADRO卡装备了64MB的SDRAM，同时有着专门为CAD、3DStudios等优化的驱动和完善的OpenGL驱动。但是卡的性能是否辜负它那高昂的价格还要看看测试。
nVidia在芯片上印上了QUADRO的大名。另外，值得一提的是QUADRO和早前推出的GeForce256并没有很大区别。nVidia只是在芯片内部屏蔽或是激活了一些功能，而使两款芯片在不同的平台上有着不同的表现，但是具体的细节是怎么做的，现在我们还不得而知。但是，我们可以注意到两块芯片的最大不同是在芯片的工作频率上：QUADRO和GeForce256分别工作在125MHz和120MHz下，而QUADRO的填充率则突破了500M像素/s的大关，而GeForce256则是480M像素/s。
二、S3
从Savage3D开始，S3走上了复兴之路，初期Savage3D以S3TC技术、廉价和BUG多闻名于世，导致在DIY市场上S3产品成了鸡肋。用户既对Savage3D的价格感到满意，又对其兼容性差的问题束手无策，直到Savage4出现时局面才有所改观。为了和头号对手nVidia竞争，1999年8月底，S3推出了真正的新产品—Savage2000。Savage2000是真正的128位显示芯片，其像素填充率高达700M像素/s。Savage2000的样卡笔者已拿到，初步测试结果表明其性能略输于GeForce256，但这只是在125/155MHz芯片/显存频率下的结论，可以想象当Savage2000的芯片/显存频率提高到200MHz/200MHz时性能将会如何。令人感兴趣的是，Savage2000采用0.18微米工艺，所以发热量特别小。笔者的测试样卡上只有一片小小的散热片，在跑完所有的测试程序后触手微温，由此也可以推断Savage2000的超频性极好。最诱人的还不止于此。由于Savage2000制造成本很低，一些台湾大厂的Savage2000显示卡价格只有GeForce256的一半左右，这显然可以吸引许多玩家的购买欲。今年S3重点是全面推行基于Savage2000显示芯片产品，以其优秀的性价比夺取更多的市场。
S3与Diamond合并后Diamond理所当然就负责销售S3的VGA产品。所以我们在这边不能说是Savage2000Ultra，而是ViperIIUltra。根据Diamond以往的惯例来说，Ultra就是更高工作频率的VGA产品。那Savage2000Ultra版本就是采用Savage2000的绘图芯片，但是比原本计划的S2000芯片工作频率还要高。除此之外，ViperIIUltra也将配备64MB的显存，以及装备风扇来冷却Savage2000绘图芯片所产生的热量。目前并不清楚ViperIIUltra会使用哪一种显存。不过笔者猜测ViperIIUltra应该不会使用DDR的显存。这是因为64MB的DDR确是一笔很大的开支，不信请看看GeForce256DDR的价格。比GeForce256DDR还额外多出32MB的ViperIIUltra恐怕无法给玩家一个合理的价格。ViperIIUltra计划在今年第一季左右推出，没意外的话将会与Voodoo5有一场火拼。
S3Savage系列的视频回放效果一直是有口皆碑的，S3savage2000系列继承了S3一向优异的视频播放质量和性能，提供了完善的DVD回放解决方案。这些视频引擎上的优势包括：最新的DynamicMulti-Tap技术，通过这种动态多附加技术，Savage2000可以提供优秀的DVD/DTV回放效果；第三代动态补偿技术，可在减轻CPU负担的同时大幅优化DVD/DTV的播放效果；完全兼容的VIP2.0总线，通过这一先进界面，S3Savage2000可以以较低的CPU占用率来支持多DTV的配置；S3Savage2000系列还可选配NTSC/PAL电视解码器的数字连接端口和FP解码器的数字连接端口，以扩展各种多媒体应用。
此外，在最新的S3Savage2000系列中，S3也突破了其传统64位显存接口技术的限制，将其提升到了128位，这意味着无论是在各种分辨率上，都能够获得高速流畅的游戏画面。这是S3系列显卡的一个重大改进。最后，S3Savage200系列还带有8位缓冲，可兼容DirectX7和OpenGL顶点和表格雾化，同时也支持全屏幕反锯齿、硬件凹凸贴图、镜面反光、漫射光影等多种图形特效。看来S3这次是搭上不少血本了。
流行显示芯片介绍（下）
三、ATI
显示芯片巨头ATI仍然是1999年销量冠军，依靠Rage128GL和Rage128VR芯片，它横扫全球PC品牌机市场，前者是真正的128位芯片，性能介于TNT2和Savage4之间，主攻DIY市场；而后者则只有64位显存带宽，性能远不如Rage128GL，但是它有两个好处：一是芯片的针脚与上一代芯片RageProTurbo兼容，因此显卡制造容易升级方便；二是Rage128VR价格十分低廉，比RageProTurbo高不了几美元，因此备受OEM厂商欢迎。自从1998年10月发布Rage128芯片以后，除了一个Rage128Pro以外，似乎找不到什么与S3、nVidia等厂商抗衡的产品。在2000年的曙光到来之际，ATI也推出了千年之作—RageFuryMAXX，代号为“曙光女神”。从这个名字上，大家也可看出ATI对它寄予了极大的希望。此款产品支持AGP4×和S3TC，相当于把两颗Rage128Pro并联在一起工作，性能也相当于Rage128Pro的两倍，像素填充率为500M像素/s，每秒可生成1600万个多边形，这些指标与Savage2000、GeForce256等同类产品都差不多，不过从成本角度上来讲，RageFuryMAXX比那些竞争对手要稍逊一筹，其显存只能采用2MB×32规格，而且双芯片方案价格可能高于Savage2000、GeForce256。由于ATI一向都自己生产芯片并自行生产显示卡，因而RageFuryMAXX很可能与OEM市场无缘，不过我们仍有兴趣看到ATI过把“女神瘾”。
ATI一直都想在高端和游戏市场中同时占据领导地位。现在我们可以看到ATI又开始朝他的理想努力了。他给我们带来的好消息是广大游戏爱好者可以享用RAGEFURYMAXX带来的惊人性能和特性，但是同时一个不好的消息是ATI竟然将显卡的设计引向了双芯片集成，这以后可能会引起其他厂商的效仿，这无疑将大大加重卡的成本，从而导致卡的价格的居高不下。
RageFuryMAXX在板上集成了两个Rage128Pro芯片，每一块可以使用到32MB显存，每一个芯片的核心频率都是125MHZ，并且每一个时钟周期可以处理两个像素。这样一来，在一秒内，MAXX的填充率也可以大于500M像素/s。两个芯片一起工作，ATI称之为轮流帧渲染。也就是说一块芯片负责处理奇数帧，一块负责处理偶数帧。(听起来有些象VOODOO2的SLI啊！)。这样设计的优点在于每一块芯片在做一半的工作，同时也就减少了一半的内存带宽。也就是说，可以用目前已经有的技术来达到高速高带宽的要求，而不必使用目前极为昂贵的DDRRAM来作为解决带宽的办法。这种技术存在一种说法：你是听起来省了钱，用目前的便宜的芯片来达到高速和高带宽的效果，但是你要付出的是2块芯片的价钱，所以2块芯片和2组32MB的内存颗粒的价格已经将其宣称的价格优势丧失殆尽了。而且，你的卡上的64MB显存其实只能当32MB来用，因为两个芯片不共用任何的帧缓存和纹理内存。所有的材质都将在游戏运行的时候通过显存调入，而且在1024X768，32位色的情况下，你还需要6MB的显存来达到这个显示分辨率，也就是说在这个时候，总共要有12MB的显存去做这个事情。换句话说，你所花了64MB显存的钱得到的是比原来32MB显存要大一倍带宽的32MB现存。有关DVD的回放，ATI附带了一个ATIDVD播放器软件，用起来相当不错，但是由于MAXX上面没有电视输出，所以就只能在显示器上欣赏DVD电影了。这块卡目前的价格要2500多人民币，同时也没有什么附带的软件，没有免费的游戏、DEMO或是其他的一些OEM的软件。ATI打算在未来降低价格并附送一些软件。也许那时候会更好一些。
四、Matrox
自从Matrox推出G400以来，就一直是发烧友的宠儿和媒体的焦点。G400最大卖点是环境映射、凹凸贴图和双头显示技术，笔者在使用专为环境映射、凹凸贴图技术优化过的游戏测试时，感觉画面效果确实很棒，可以用“凹凸尽现”几个字来形容。不过这类游戏到目前为止尚属凤毛鳞角，以后会不会有更多佳作涌现，还是一个很大的问号。MatroxG400MAX作为G400的增强版本，其速度性能自然不低，而G400MAX和G400之间的区别主要在于时钟频率和填充率的不同。G400MAX的填充率为330M像素/s，时钟频率设置为165MHz，使用5nsSGRAM芯片。而一般的G400的填充率为254M像素/s，时钟频率设置为127MHz，使用6nsSGRAM芯片。G400MAX芯片不但继承了G400的传统特性，而且还具有360MHz的RAMDAC，速度比普通的G400要快30％。
G400MAX(G400)的双头显示技术是一种先进的硬件技术，它通过Windows98多屏显示功能，利用双头显示技术取代两块显卡工作，达到一种两块显示卡同时显示的效果。双头显示技术可以将两个同时发生但各自独立输出的图像显示到两个不同的显示设备上，这些设备包括两台普通CRT显示器、一台CRT和一台电视机，或者是一台CRT和一台LCD显示器等。由于两路视频具有独立的处理及数模转换功能，所以将信号输出到电视时可独立调节各设备上的刷新率、分辨率及色彩深度。其中第二个屏幕最高支持1280×1024/32bit@60Hz的模式，而采用G400MAX更可以同时以360MHzRAMDAC的效果显示，避免了画质下降的情况出现。
在真实世界中，物体表面大多是不光滑的，所以需要通过凹凸模拟技术来体现物体所具有的特殊曲面。传统的3D显卡多采用浮雕(Emboss)效果来近似地实现凸凹映射，这种浮雕效果的逼真程度十分有限，难以显示细微的棱角处的反光效果和复杂的多环境光源效果，也无法表现水波和气流等特殊效果。此时，环境映射凸凹贴图就很重要了。作为新的硬件级凸凹映射标准，它可以更精确地建立光照、阴影与表面高度之间的映射关系，从而逼真地模拟了真实环境中的凸凹效果。如今已经开始有一些游戏支持这一特效了。G400MAX也具备了许多新一代3D图形加速卡的特征，如双渲染流水线。这种技术可在单时钟周期内完成两个纹理的处理，从而实现了单周期多重纹理效果。此外，G400MAX采用了第二代明亮色彩着色(VCQ2)技术，利用全32位精度的内部流水线，通过增加精度和内部管道缓冲来降低渲染过程中的累计误差和抖动失真，使色彩层次细腻逼真。同时，G400MAX采用8位滤波系数，提供了高质量的各向异性等多种过滤模式，使得纹理渲染的精度得到极大的提高。最后，G400MAX还实现了32位Z缓冲等多种技术，提高了游戏画面的质量，强化了专业3D应用。
G400及其贵族型产品G400MAX在玩D3D游戏时速度很快，和nVidia的旗舰产品TNT2Ultra的速度在伯仲之间，令人惊叹的是G400在使用最新驱动程序后玩Quake3等使用OpenGL的游戏时，测试成绩已超过了号称速度之王的GeForce256，可见G400的潜力是非常巨大的。看上去G400似乎不需接班人就可以和新生代抗衡了。今年Matrox将推出一款具有较高性价比的产品，用来主攻OEM市场的G450显示芯片。G450采用0.18微米生产工艺制造，性能保持在G400同一条水平线上，但价格只有10多美元，和Savage4PRO＋以及M64差不多。Matrox的G400系列由于价格因素导致OEM市场份额丢失殆尽，如果G450能按时推出，相信Matrox又能抢回不少应该属于自己的市场。而前一阵传得沸沸扬扬的Matrox公司将于今年推出G800显示芯片的消息，被证实是子虚乌有。虽然以G400现有的实力，仍有机会在今年的芯片市场一搏，不过从G100开始，OpenGL性能就再也不是Matrox的强项了。
五、3dfx
3dfx产品在Voodoo、Voodoo2时代一直被广大用户所看好，它们的画质和速度让广大发烧友垂涎不已。大家本来都对Voodoo3寄予了厚望，可没想到它让人失望。好在11月15日的Comdex展上，3dfx正式发布下一代加速芯片产品，代号“Napalm”。Napalm虽然没有像GeForce256那样有重大的革新，提出了T&L等解决方案，但光像素填充率就足以让人感受到其强大的实力，这将是首块突破1G/s的3D加速卡，与同级的GeForce256480M像素/s、Savage2000500M像素/s、ATIRAGEMAXX500M像素/s相比，Napalm的填充率是它们的两倍以上。
3dfx在VSA-100处理器的芯片名称上拿掉了Voodoo的名字，它有一些会令游戏玩家有兴趣的功能。首先，VSA-100支持32位色，它所有对手几乎都有这功能好一阵子了。第二，3dfx又回头用起它的交错式描线(SLI)技术来做使用多个VSA-100的显示卡，它可以让游戏软件有两倍和4倍的填充速度，新的SLI技术将可以做出有32颗芯片的系统。玩家们大概不会这么快想买一块有32颗VSA-100芯片的卡，3dfx已经允许Quantum3D制造具有这样威力的卡，像这样一片有128MB～2GB显存的家伙，可以达到3Gpixel/s。不幸的是，这样的卡锁定的是专业绘图以及军事领域，像这样一片配备全32颗芯片，2GB显存的卡大概要40000美元，玩家们最好三思。
不过3dfx似乎并没有考虑显存带宽的问题，Napalm的显存接口将会是256bit的吗?即便这样Napalm也需要很快的显存才不致于限制像素填充率。要知道，虽然Savage2000拥有比GeForce256更高的像素填充率，但显存速度略慢是Savage2000在测试中落后于GeForce256的根本原因。
Napalm将对DXTC有良好支持。看来在DirectX7.0发布后，纹理压缩将被广泛应用于游戏中。从现在公布的一些预发行游戏中，预计支持S3TC及DXTC的游戏已达15～20款。由于现在大部分游戏均基于D3D设计，所以DXTC将得到非常好的应用。由于3dfx也发布了公开源代码的FXT1纹理压缩技术，其压缩还原技术在DXTC及S3TC之上，而且可借助Glide得到充分发挥，这也是未来3dfx的优势之一。不过关键是游戏厂商是否还愿意专为Glide做优化了。
Napalm似乎没有什么缺点了。32bit渲染、T-Buffer、纹理压缩等等，可以预见利用这些技术可使现有的游戏画面质量有一定提升。在短期内，如果没有支持T&L的游戏推出，那么Napalm无论在画质还是速度方面都将比GeForce256胜一筹，也许这就是3dfx吧!毕竟是一个最具影响力的图形芯片公司，对市场的分析也更透彻些，因为要让游戏厂商支持T-Buffer比支持T&L要容易得多。也许nVidia过于乐观了，过份相信了GPU的能力，但现实是残酷的，GeForce256在图像方面的提升是非常有限的，这在一方面影响了用户从TNT2升级到GeForce的欲望。
总之，各大厂商之间的竞争，一方面大大促进3D显示技术的飞速发展，另一方面必将进一步淘汰产品开发滞后的厂商。市场的格局将进一步地发生改变，但孰优孰劣、谁主浮沉，目前尚难预料，不过对于用户，拥有性价比更高的产品才是最重要的。
