3D加速芯片的过去与未来（上）
1999.5
（独家授权于《电脑报》）
自从1997年3D加速卡开始批量上市以来，硬件3D处理技术进入广大PC用户的视野已经有两年了。现在，3D已经渗透到PC系统的方方面面，不仅仅是谈显示卡和游戏必称3D，连CPU也逐渐3D化，甚至连操作系统也将3D作为一个重要部分了。
然而回顾普及化的3D技术刚刚出现时，Virge和Rage芯片那简陋的3D特性和缓慢的速度，再看看刚刚上市的TNT2和Voodoo3，这天文数字的处理速度以及几乎无所不包的3D特效，我们不得不感慨万千——技术的发展真是太快了，尤其是在市场需求的推动下。
历史回顾
我们可以用史前世代来称呼那些还不是很实用的3D加速芯片。当年2D显示霸主S3推出的Virge系列并不是最早的，但正是Virge打开了硬件3D加速市场的大门，尽管很快就由于其很有局限性的性能丢掉了这个市场。那时很少有人了解什么是真正的硬件3D加速，于是号称支持DirectX的Trident
9685凭借低廉的售价大行其道，但是用户一旦明白过来，他们就抛开了Trident，即使是Trident后来推出的与Vrige系列同档次的9750/9850也只能作为最廉价的3D芯片了。ATI的Rage
I/II则多见于原装机中，性能与Vrige不相上下，也未能够占领新兴的3D市场。这期间还有很多我们基本上在市场上没有见到过的产品：那时名不见传的NVIDIA推出了集成声音处理功能的3D芯片NV1，由于声音与图形部分相互限制而很不成功；Rendition的头一个产品Verite
1000据称是Voodoo之前最好的产品，也不成功；3Dlabs的Permedia虽然至今仍可以用在3D绘图中，但基本上没有被主流的游戏用3D市场接纳；Matrox的Millenium和Mystique虽然名声很好、价钱很贵，但最多只能同Virge相比的3D性能使它们只能作为最好的2D显示卡。
真正的第一代3D加速芯片应从3Dfx在97年推出的Voodoo芯片组算起，正是Voodoo漂亮的图像和够快的速度使人们第一次广泛认同了硬件3D加速的意义；3Dfx替Voodoo准备的Glide
API为游戏开发商们提供了优秀的开发平台，成为了当时在难以实现的OpenGL和效果太差的DirectX之间的一个较好的折衷；Voodoo+Glide不但为我们带来了大量高质量的3D游戏，也将3Dfx这个本来不起眼的小公司推上了3D加速芯片市场的王座。很快其他公司也赶了上来：NVIDIA推出了异常成功的Riva
128，以DirectX为主API，2D/3D速度最快尽管图像不如Voodoo，使NVIDIA一举成为游戏用3D加速芯片的第二选择；ATI则有了性能与Voodoo不相上下的2D/3D芯片Rage
Pro（Turbo），因为主要武装了原装机，所以市场上只有显示卡产品；3Dlabs的2D/3D芯片Permedia
2以OpenGL为主API，开始主要用在3D设计领域、3D游戏性能较差，但通过不断升级驱动程序，最终成为样样都行的多面手，一直生存至今；Rendition的Verite
2x00系列一开始就是Voodoo的强劲对手，但是由于其2D部分比3Dfx的2D/3D芯片组Voodoo
Rush更差，又没有很快地升级换代，所以逐渐退出了主流市场；NEC/Videologic的PowerVR
PCX2也是同Voodoo类似的纯3D芯片，由于使用了将显示屏幕分块渲染的原理，所以占用较少的显示内存和带宽，性能足以同Voodoo竞争，只可惜由于使用了软件分块引擎比较依赖于CPU性能；Intel的i740姗姗来迟，虽然速度比Riva
128差、3D质量中等，但凭借Intel的号召力和便宜的价格而一举夺下了不小的低端市场。
3Dfx的Voodoo 2在98年初上市，成为第二代3D加速芯片问世的一个里程碑，复杂的Voodoo
2纯3D芯片组在当时各方面都所向无敌，SL1连接的双Voodoo 2甚至将部分纪录保持到今年年初。推出Voodoo
2之后3Dfx的努力方向是将3D芯片组集成为单芯片再集成2D部分，降低成本、拓展应用领域，可是等2D/3D全集成的Banshee上市时，3Dfx相对其他公司的优势已不大了。其他公司由于在98年初落后较远，不得不制定性能大大超过Voodoo
2的研制计划，而且只能等到98年下半年出货：较早公布计划的NVIDIA的Riva
TNT就打算超过SL1的双Voodoo 2，但最终在年底上市时只比Voodoo 2和Banshee快了一点，图性质量倒是超过了3Dfx的产品；Matrox先用3D性能较差的G100应付市场，然后率先推出第二代产品G200，画质比Voodoo
2更好，但速度慢了一些，而且游戏支持稍差；S3用来打翻身仗的Savage
3D则毛病很多，经过长期改进驱动程序和BIOS，直到最近性能才稳定下来，但由于比较便宜不乏竞争力；ATI的Rage
128则来的较晚，到最近才上市，虽然各方面性能都不弱于Riva TNT，但价格高了一些，增强型Rage
128 Pro则更接近第三代产品，由于部分原装机已经开始使用Riva TNT，Rage
128只能固守ATI传统的苹果机市场和剩余的PC原装机市场；Blade 3D是Trident刚推出不久的便宜芯片，性能只能超过Voodoo，面向低端市场；Intel还很快就要上市的i752/754也应算是第二代产品，设计得较晚也较有技巧，可能是未来的低端主流。
现在正在上市或将要上市的新一代产品同前一代并无革命性的不同，只是性能又上了一个台阶，我们不妨暂且称之为第三代3D加速芯片。3Dfx的Voodoo
3首先出现，速度的确很快，但不支持新一代产品均有的24/32位的渲染和Z-buffer精度，看起来在这一轮3Dfx有些落后，只能寄希望于下一代产品；有希望成为新3D霸主的NVIDIA后劲十足，在创纪录的Riva
TNT2上市的同时，又在开发带有几何加速的Riva TNT3；Matrox也不甘人后，G200还未完全推广就又设计出G400，是TNT2的强劲对手，另外G400还有增强版G400
MAX；NEC/Videologic的PowerVR 250系列的“历史”比Riva TNT还长，但由于优先保障了对SEGA的DreamCast家用游戏机的供货，最近才上市，但测试结果表明，由于PowerVR
250改进后的分块渲染引擎十分强大，即使最普通版的PowerVR 250也可以超过Voodoo
3现在的最高型号3500，同最高纪录保持者Riva TNT2的Ultra版不相上下，所以看作是相当强劲的第三代产品；S3公司继Savage
3D后再接再厉，很快又推出了价廉物美、竞争力极强的Savage 4系列；千呼万唤才刚刚出来的3Dlabs
Permedia 3现在不再拥有最高的性能指标，但3Dlabs传统的专业设计市场保证了它的基本需求，以专业标准和技术精雕细琢出的产品很可能有不少过人之处，而且应该象Permedia
2那样长寿；一蹶不振的Rendition仍未推出新产品，但凭借Verite 4400E或其他“秘密武器”一鸣惊人的可能性也很大；小公司Stellar的VelaTX有比PowerVR
250还惊人的设计思想和理论性能，但是否能够成为强力的竞争者还不清楚；曾经设计过夭折的Pyramid
3D的那家小公司BitBoys，已经花了一年多时间在Glaze 3D上，这是一片拥有约3倍于Riva
TNT2速度的芯片，还能够SLI连接得到加倍性能，如果在年底前如期上市，整个行业都会为之震动的。
发展规律
通过3D加速芯片的历史，我们可以了解这个新兴的市场怎样从无到有飞速地发展起来，成为IT行业最热门的领域之一，从中我们也可以找出一些规律：如速度飞速增长、质量不断提高、结构日趋复杂、价格不断降低等。
对于3D来说，速度就是生命。从最初的每秒十多万像素几万三角形的初级阶段到如今Riva TNT2的每秒3亿像素、900万三角形，只经过了短短的两年左右的时间。这可以说是以几何级数增长，更精确地说3D芯片的增长速度已经超过了CPU的，从过去2D芯片的每年200%提高到现在的每年400%以上。关于3D图形芯片的速度可以参照图1、图2图表。
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