世界因它们而精彩——3D图形芯片10年史(六)
硬件周刊
ST：初露锋芒
2001年3月，ST推出了KYROⅡ。支持FSAA 2×和4×，支持环境凹凸贴图和DOT3凹凸贴图，32位Z-buffer，无论在16/32位模式下都支持Stencil模板缓存，128位的2D引擎，出色的DVD解码，支持64MB 128位SGRAM/SDRAM显存；内部32位色彩渲染和8重纹理贴图给我们带来了无可挑剔的3D图形质量。并且由于KYROⅡ使用了0.18微米工艺，核心与显示内存频率都从125MHz提高到了175MHz，整体性能相对KYRO提高了约40%！
KYROⅡ虽然性能不俗，但真正让KYROⅡ出名的却是NVIDIA。NVIDIA在一份文件中极力贬低KYRO Ⅱ，用了很大的篇幅说明KYROⅡ的速度慢、画面差，而且没有经过实际使用的验证，并且用停货威胁各厂家不许生产KYRO系列产品。但是大力神(Hercules)还是坚持推出了KYROⅡ显卡，这使得人们对KYROⅡ越发好奇起来，更加想一睹其风采。随后我们惊奇地发现，在FSAA(全屏抗锯齿)的条件下，KYROⅡ有时竟能比GeForce2 Ultra更快！
KYROⅡ既没有T&L、也没有DDR显存支持，真正让NVIDIA“恐慌”的是其HSR(隐面去除)带来的高速FSAA。而且紧跟着KYROⅡ后面的就是划时代的STG5000也就是KYROⅢ：HSR型的T&L支持、更高的工作频率和成倍增加的渲染管线，将带来数倍的速度提升，而且继承KYRO系列一贯的低价，无疑会给NVIDIA造成极大的威胁(可惜，ST的研发速度太慢了，KYROⅢ最终还是胎死腹中，ST直接跳到了KYROⅤ的研发，希望KYROⅤ不要再让我们失望)。
NVIDIA：再创新高
2001年2月22日，NVIDIA发布了GeForce3图形芯片。与以往的产品不同，这款产品并不是对应PC平台的，而是一款对应苹果电脑的图形芯片，这是NVIDIA首次在非PC平台上推出新产品。2月27日，PC版的GeForce3也终于发布了。
GeForce3图形芯片的晶体管数目多达5700万个。NVIDIA的早期产品RIVA 128不过才700万个晶体管，GeForce2 GTS也不过只有2500万个晶体管，当时最大的敌手ATi Radeon芯片也不过3000万个晶体管，甚至处理器霸主Intel的P4也只有4200万个晶体管。为了不让芯片面积过大，同时有更高的运行频率与更低的电压，GeForce3采用了当时先进的0.15微米工艺。
GeForce3是首片真正意义上的GPU，因为它第一次实现了完全可编程的完整3D图形处理流程，其内置的nfiniteFX引擎是业界首个完全可编程的3D图形芯片架构，NVIDIA为游戏开发者提供了完整的GeForce架构开发工具，允许游戏开发者编制他们自己的程序来控制像素的效果，给游戏和应用开发者带来了极大方便。
nfiniteFX引擎由两个部分组成：一个就是Vertex Shader(顶点渲染)引擎，第二个就是Pixel Shader(像素渲染)引擎。
顶点渲染可以说是GeForce3最重要的新技术。通过顶点渲染引擎，程序设计师能够对特定物体，甚至整个画面的每一个顶点，指定特别的运算程序，而不需要CPU干预。通过顶点渲染技术，可以大大提升3D细节的效果，图像可以变得更加真实生动。
同顶点渲染引擎类似，GeForce3的像素渲染引擎也是可编程的，拥有四条渲染管线，每条管线每个周期同样可以处理2个纹理，最大像素填充率为1.6G Texels/s。GeForce3的像素渲染引擎对贴图过程进行编程处理，用简单的贴图就可以做出复杂的表面效果。而且还可以使用根本不存在的材质表面来实现贴图。这种贴图方式可以针对所有的3D物体，免去了对各个物体逐一贴图的麻烦。除了效果方面的优势以外，GeForce3的像素渲染引擎还可以大大简化3D编程，减轻开发人员的工作量。
NVIDIA在GeForce3中还使用了全新的硬件HRAA──高清晰度反锯齿技术来实现FSAA全屏反锯齿效果。牺牲较小的性能来达到和FSAA一样的反锯齿效果，大幅节省了带宽。
为了解决在显存带宽方面的瓶颈，NVIDIA采用了Lightspeed Memory Architecture(LMA，光速交错式显存架构)，这种交错式显存控制器能更有效率地利用显卡内存带宽，最高时显存带宽利用率可提升3倍。同时，NVIDIA也采用了无损Z轴数据压缩、Z轴遮挡剪切等大量节省带宽的技术。另外，NVIDIA还首次在主流显卡中引入了实用化的高阶曲面，通过将许多的小三角形换成简单的曲面形式，GeForce3大大简化了3D空间形状的表达方式和数据量，而且完全硬件处理的曲面也更加细腻、真实。
在继续称霸高端市场的同时，NVIDIA也没有忘记巩固中低端市场。应对ATi细分Radeon系列产品，在中低端大幅扩张的策略，NVIDIA在3月对其经典的GeForce2 MX进行了细分，依频率的不同分为MX100，MX200，MX400三款产品。这样就彻底淘汰了为NVIDIA立下汗马功劳的TNT2系列显卡，从而使GeForce显卡遍布了从低到高的整个显卡市场。
8月，随着Radeon 8500的发布，NVIDIA的性能之王的桂冠落入他家。为了夺回被Radeon 8500夺走的性能之王的桂冠，10月1号，NVIDIA发布了GeForce3 Titanium和GeForce2 Titanium系列图形芯片，从高到低分为GeForce2 Ti，GeForce3 Ti，GeForce3 Ti200，GeForce3 Ti500四款。实际上，GeForce2 Titanium和GeForce3 Titanium系列不过是超频版的GeForce2和GeForce3图形芯片加上新的BIOS和驱动程序而已。不过就算如此，这一点点的性能提升也让GeForce3 Ti成功地赶上了Radeon 8500，让NVIDIA把性能之王的桂冠一直戴到了2002年。
ATi:渐入佳境
长久以来，ATi一向把苹果平台和移动市场看做自己的后花园。在OEM和DIY市场面对众多对手挑战，利润不断下降的时候，这两块市场也就分外被ATi看重了。NVIDIA对这两块市场的扩张让ATi震惊不已。2001年，在巩固苹果和移动市场的同时，ATi也向NVIDIA的桌面PC市场发起了冲击。年初，像NVIDIA一样，ATi将Radeon划分出了LE和VE两个版本。相对Radeon，Radeon LE屏蔽了Hyper-Z功能，但售价也相应下降了许多，再加上很多Radeon LE都可以打开屏蔽的Hyper-Z从而摇身一变成为Radeon，这对许多DIY玩家更是有着绝对的吸引力，结果在中国市场着实火了一把。Radeon VE则是面向商务市场，不具备T&L，而且只有一条渲染管线。但其强大的双头显示功能，优秀的2D画质再加上低廉的售价，占领了办公和商务的大部分市场。
5月，ATi宣布开放芯片授权，允许第三方厂商生产基于ATi全系列芯片的产品。这个决定，在零售市场尤其是亚洲市场，给了NVIDIA相当大的压力；同时，这个决定也催生了许多显卡厂商，不少显卡厂商就是因生产ATi的显卡而一炮走红，从此也就有了NVIDIA阵营和ATi阵营的概念，用户和厂商都有了更多的选择。
8月14日，ATi发布了传说中的R200──Radeon 8500图形芯片。6000万的晶体管数打破了GeForce3的记录，也给我们带来了更多的惊喜。通过SmartShader技术，Radeon 8500可以实现Vertex Shader、Pixel Shader的效果，全新的像素引擎Pixel Tapestry Ⅱ包括4条像素渲染管线，每条管线由2个TMU(材质贴图单元)组成，再加上一个当时惟一支持DirectX 8.1的可编程像素着色器PPS(Programmable Pixel Shader)，Radeon 8500能够支持单周期高达6次的纹理贴图，并且可以接收更长的程序指令(每个程序22条指令，而GeForce3为12条) ，同时实现了对DirectX 8.1的完全支持。
Radeon 8500还采用了Hyper-Z的改进技术:Hyper-Z Ⅱ和新一代的T&L引擎:Charisma Engine Ⅱ。尽管Radeon 8500显存的理论峰值带宽只有8.8GB/s，但是借助Hyper-Z Ⅱ，Radeon 8500显存的实际峰值带宽可以飙升到12GB/s。Radeon 8500的核心频率和显存频率分别为275MHz和550MHz，全面超越了GeForce3，再加上Charisma Engine Ⅱ引擎两条并行管线的强劲性能，Radeon 8500每秒可以生成高达6000万个三角形，超过了GeForce3每秒4000万个多边形的速度。同时，Radeon 8500也是首款支持双显示器的高端3D显卡，通过HydraVision技术它可以混合使用普通显示器、数字接口液晶显示器以及电视等。
在FSAA方面，Radeon 8500提供了一套动态的FSAA解决方案──SmoothVision。与GeForce3的HRAA相比，SmoothVision可以达到更好的画面效果，HRAA虽然可以很好地节省带宽，但它不能解决画面模糊的问题，而且HRAA只能实现2次MultiSampling，4个取样点，而SmoothVision则可以最高实现4次MultiSampling，16个取样点的有效操作，效果自然就更胜一筹。
但是Radeon 8500并不完美，例如它采用的Pixel Tapestry Ⅱ。ATi声称Pixel Tapestry Ⅱ包括4条绘图管线，而且可以在每个周期中处理单个像素中的3个纹理，但是事实上Radeon的3纹理单元设计并不成功，利用率很低，大部分时间都只有2个在工作。还有其Truform技术，通过增加更多小三角形来替代原有大三角形的方法来表现物体表面，尤其是曲面，可以在节省带宽的前提下，实现相对复杂的光影效果，提供更加复杂、真实的画面。它可以应用在任何3D游戏上而且不会降低性能。但由于支持的厂商很少，而且会带来比如CS中枪支扭曲等诸多问题，在此后的ATi的产品中也就不再硬件支持这一技术了。
Radeon 8500发布的同时，ATi也发布了Radeon的改进版，Radeon 7500图形芯片，它的核心频率提高到了290MHz，成功的具有了和GeForce2系列图形芯片对抗的能力。ATi也对自己的全系列产品进行了重新命名，标准版的Radeon更名为Radeon 7200，原来的Radeon VE更名为Radeon 7000，用数字大小表示性能高低。
最后，依惯例是2001年的总结：
