2001年3D显示芯片技术与市场展望
?牐?2001年的3D显示卡，处理速度肯定越来越快，图形质量也必然越来越高，随着不断的升级换代、新技术层出不穷，更多高性价比的产品也将陆续出现。
#1 难以阻挡的技术潮流
?牐?3D显示卡的各种技术日渐成熟，然而还是有层出不穷的新技术让人们感到眼花缭乱，3D是电脑领域中发展最快的部分之一。只要去看看最新的专业3D软件，例如SoftImage和Maya等等，它们支持什么样的3D新技术，这些就是将来的3D显示卡可能用硬件支持的新特性。举个例子吧：如今的SoftImage和Maya基本上只使用硬件提高绘图过程中的显示速度，最终显示图像时仍只能使用CPU作软件渲染，因为目前的3D显示卡的3D特性仍不够丰富、图形质量仍不够一致，为了照顾速度，现有的3D图形质量仍差得很远；然而我们的3D芯片正在赶上来，今年将作为3D芯片的硬件功能被广泛接受的背面剪裁、逐像素涂色、NURBS曲面、关键帧插值、骨骼皮肤系统、3D体积纹理和粒子系统等，正是前几年被引入到专业3D软件中用来制作CG（电脑动画）的部分功能。
#2 质量重于速度
?牐犓孀?3D显示芯片速度的不断提高，人们开始更加重视3D图形的质量，因为使用大屏幕显示器的用户越来越多，受到利用电脑制作的影视节目“熏陶”的人们，更加希望在自己的电脑上享受同样逼真的3D游戏。毕竟已经不是当年3D显示芯片出现初期，人人只在乎3D比2D好得多，速度越快越有真实感那么简单；如今3D硬件的速度基本够快了，大家就更多地关心起质量的问题。
?牐?3D质量的提高取决于几个方面，多数都是以消耗更多的处理能力为代价：提高RAMDAC的速度，让图像分辨率提得更高、更敏锐；更准确、完整地完成3D功能，不再像从前那样为了提高速度“偷工减料”；FSAA（全屏反锯齿）带来更平滑的物体边缘；凹凸贴图、逐像素涂色等等新3D功能，能够实现更复杂、细腻的3D场景和人物。
#2 HSR（隐面去除）
?牐燞SR意味着不必花时间处理看不见的表面，就是3D绘图软件中的背面剪裁，这是继T&L引擎、逐像素涂色、FSAA之后的又一项非常重要的3D技术，能够成倍提高处理速度──按照目前最复杂的场景计算约是3～4倍。
?牐犙细竦亟玻琀SR并非新技术，Imagination/Videologic的PowerVR系列和GigaPixel的GP-1都使用HSR；去年年底3dfx为Voodoo 4/5系列开发出具有HSR和T&L功能的驱动程序，估计使用了3D Now！或者SSE指令、用软件实现；NVIDIA也在完善HSR驱动程序（大约是雷管7.27及以后的版本），使用NSR（NVIDIA涂色光栅引擎）模拟出HSR功能，只能用于GeForce 2系列，今后的NV20、NV2A和NV25则肯定将具有硬件HSR引擎；ATI估计也在研究Radeon 256的HSR驱动程序。但是估计只有各公司正在秘密开发的硬件HSR技术，才能有明显的性能提升，没有副作用。
#2 可编程引擎
?牐燦VIDIA公司一向倡导使用RISC或者DSP架构作为3D芯片的内核，可编程的结构带来的灵活性对于用户来说至关重要，因为每次推出新的驱动程序都能够得到免费的性能提升（或者功能改变），还可以根据不同的用途配置不同的内部处理流程：应用软件可以调用驱动程序中的标准程序，也可以自行开发一套独特的专用“引擎”。
?牐牬咏衲昕迹?3D显示芯片将成为完全可编程的GPU，正如CPU分成整数ALU和浮点MPU两部分一样，芯片的3D部分也将分成两部分：几何部分负责造型与光照，包括几何转换、图形剪裁、光源照射、HSR和关键帧插值、骨骼与皮肤等功能，空闲不用的处理能力可以被配置给其他工作量大的功能；渲染部分负责光栅化工作，包括三角形设置、逐像素的材质涂色、多层的纹理贴图和色彩混合等功能，同样可以灵活地使用其中的SIMD处理单元。正如编制得好的软件能让CPU发挥出潜力一样，优化、合适的编程将让3D芯片的能力跨上一个新的台阶。
#2 新3D特性
?牐牻衲晡颐墙吹?3D体积纹理、NURBS曲面、粒子系统等新3D特性正式进入实用阶段，关键帧插值、骨骼与皮肤等CG电影制作功能也可能得到初步的应用。大多数时候，新3D特性的命运完全决定于3D游戏制作商的态度，如今3D显示芯片市场经过大幅度“精简”之后的形势，对软件公司无疑是个好消息，因为它们只需要针对NVIDIA和ATI的顶尖产品开发下一代的游戏引擎就足以保证兼容性──这样可以期待3D新技术将被更快地投入实际应用，游戏软件的执行效率也能得到提高。
#2 新生产工艺
?牐犚酝钕冉陌氲继迳ひ兆苁潜挥糜贑PU或者内存，近年随着3D显示芯片的飞速发展，这个惯例可能被打破：CPU使用的工艺是逐级提升的，如0.35、0.25、0.18、0.13微米，每次升级实际硅片面积约减少一半；3D显示芯片使用的生产工艺是半级、半级提升的，如0.25、0.22、0.18、0.15、0.13微米，每次升级实际硅片面积约减少1/4。因此3D芯片的升级速度比CPU快几乎一倍（只是因为CPU分成很多不同频率的版本先后销售才没有让我们感觉升级太慢），而且今年内显示芯片会领先CPU采用0.15微米或0.18微米的生产工艺，当然由于集成规模过大，核心频率无法同CPU主频相提并论，但250MHz～350MHz的标准指日可待。
?牐犞圃?3D性能的一个主要问题是显示内存的速度太慢，DDR SDRAM将在年内达到500MHz～600MHz，下一代的DDR Ⅱ也将在顶级显示卡市场上闪亮登场、速度又将是同频DDR的两倍。AGP 8×的总线接口将是今年的主流，说不定我们还能看见AGP 16×迫不及待地推出呢！
?牐牥凑誄PU的发展规律，现在是为显示芯片集成二级缓存的时候了，其实显示芯片早就有了数十KB的L1 cache，为了进一步提高外部传输带宽必须集成大量的L2 cache。为什么要大量呢？从根本上讲是因为3D显示芯片的瞬时数据吞吐量比CPU大得多，想想最初的Celeron没有集成128KB的二级缓存却没有显著影响3D性能就能明白一二（尽管这个对比不完全对等），显然3D芯片需要“Xeon级”的数MB的L2 cache。
?牐犉渌挠布际酰缍嘞允酒髦С帧⑷布﨑VD解码、多芯片显示卡和数字化的平板显示功能等，虽然不知道能否成为今年的主流趋势，但是可以肯定今年的3D显示市场必将变得更加多姿多彩，我们用户将有更多的产品可以选购。
#1 沧海桑田的市场变迁
?牐?3D显示芯片市场在今年将进入“寡头政治”的时代，只剩下NVIDIA和ATI两家巨型公司正面交锋，还有风头稍逊的Matrox、Imagination和一些整合芯片组公司、专业公司以及部分小公司仍在苦苦努力。
?牐牫９媲榭鱿拢涣郊夜韭⒍系氖谐〗贾麓丛炝Φ南陆岛筒犯禄淮俣鹊募趸骸Ｈ缃竦?3D显示芯片市场正在迅速形成这种态势，作为用户，我们当然不希望看到一成不变的显示卡商品价格居高不下，因此一方面我们需要尽力支持ATI等其他公司挑战NVIDIA的霸主地位，另一方面也应当看到整合芯片组等相关产品对3D显示卡市场造成的压力。正如AMD强大了，英特尔的产品就变得平易近人一样，给予NVIDIA更多的压力和竞争，它才能带领整个3D行业马不停蹄地向着“更快、更真、更便宜”的发展方向推进。
#2 3D巨人NVIDIA
?牐牼」躈VIDIA已经无可争议地夺取了3D之王的桂冠，但却仍未表现出创新方面的松懈，NVIDIA目前正在开发HSR驱动程序，新一代产品NV20将于今年2月底正式公布、春季准时上市；为微软的XBox准备的整合型芯片组NV20的改进版NV25也在紧张的开发过程中，预计今年秋天上市；新收购的3dfx技术将得到谨慎的应用，利用从3dfx得到的部分开发人员，是否会成为第三支开发队伍仍不得而知，但至少能充实NVIDIA现有的两支开发小组，他们一向是以跳跃式的日程轮流开发新产品；去年初3dfx花费不少代价（比3dfx最终的卖价还高不少）购得的GigaPixel设计公司擅长节省带宽的渲染技术，曾同NVIDIA竞争XBox订单，如今NVIDIA一定能充分利用GigaPixel的智力和专利资源，开发出性价比更高的产品；NVIDIA同微软的合作也不仅仅限于XBox项目，实际上NVIDIA同微软的Direct3D API是共同发展起来的，如今双方的合作更趋密切，NV20完全为DirectX 8优化，DirectX 8中集成了NVIDIA的多种新技术，如3D体积纹理压缩、高阶曲面、可编程的Vertex Shader（顶点材质涂色引擎）和Pixel Shader（逐像素材质涂色引擎）等。（^04039101a^）
?牐犎缃瘢俗ㄒ盗煊虻纳偈局猓丫苌儆芯赫吣芄欢プVIDIA凌厉的攻势，在NV20推出后，很可能NVIDIA的产品将变得所向无敌。在主流的游戏用3D市场上，NVIDIA目前的主力是GeForce2 Ultra/Pro/GTS/MX系列，还有就要退出历史舞台的TNT2系列，不久后NV20系列将接替GeForce2成为NVIDIA的旗舰产品；在移动图形芯片市场上，NVIDIA新推出的GeForce2 Go将大放异彩；对于整合型主板芯片组市场，NVIDIA很快将推出Crush系列芯片组，使用GeForce2 MX档次的图形内核；专业3D绘图领域，Quadro已经逐步淡出，Quadro2 Pro/MXR正如日中天，新一代的NV20GL系列将为NVIDIA赢得更高的声誉；在游戏机市场上，NV2A估计能远远超越SONY PS2的图形引擎、任天堂GameCube的Flipper和Sega DreamCast的PowerVR 2DC──这样一来NVIDIA的触角已经伸到了各个3D相关领域，而且希望在所有市场上都占据领先地位。另外3dfx一向关心PDA和移动电话的3D化问题，很可能今年我们还将听说使用NVIDIA芯片的3D掌上电脑！
#2 3D世家ATI
?牐犜谌ツ昵锾熘埃珹TI一直是世界最大的显示芯片厂家，被NVIDIA取代后，ATI更加急于夺回技术领先地位和各类市场份额，措施当然是：技术创新和加快升级速度。（^04039101b^）
?牐燗TI在Radeon 256上就采用了不少新技术：Hyper Z节省带宽技术为ATI赢得了高速32位渲染的声誉、关键帧插值、骨骼皮肤系统、各种阴影和3D纹理等都走在了NVIDIA前面。如今，ATI又在简化版的Radeon VE上推出了HydraVision双头显示功能。至于被ATI收购的ArtX则同样擅长节省带宽技术，为ATI主流产品的开发效力的同时，ArtX开发了一系列芯片组产品。至于MAXX多芯片并行技术，因为找不到较好的PCI桥芯片，只能暂时搁置──看看Rage Fury MAXX在Win 2000中遇到的困难和3dfx的Voodoo5 6000换了多种PCI桥芯片就可以理解。
?牐燗TI的市场策略同NVIDIA类似，它用同一系列产品应付PC和苹果电脑的主流市场：目前是Radeon 256的DDR和SDR版，还有Radeon VE，上半年将推出4条渲染流水线的Radeon Ⅱ及其简化版Radeon Ⅱ VE，年底还可能完成相当于3倍的Radeon Ⅱ速度的Radeon Ⅲ；在移动计算市场上，功能类似Radeon VE的Mobile Radeon有些落后于预计的日程，估计将于近期推出；整合芯片组方面，ATI现有T&L功能的S1-370 TL，很快将推出ArtX 2+和ArtX 3芯片组，ArtX还为任天堂GameCube游戏机开发了Flipper芯片组，其T&L引擎的速度达到2.8/4.7GFLOPS、5100万三角形/秒，集成2.1MB的1T-SRAM。同NVIDIA的情形相比，ATI在使用OpenGL的专业3D领域弱点明显，尽管在2D设计方面实力很强。
#2 3D贵族Matrox
?牐燤atrox的产品一向是高质、高价的代名词，至今G400/450系列的2D图形质量仍是无人能及，是2D平面设计的“利器”。然而近年来Matrox在3D技术的发展上明显落后，只有凹凸环境贴图（EMBM）一项3D特性是由Matrox首先引入的，至于处理速度方面就更加不是NVIDIA和ATI的对手了。（^04039101c^）
?牐牻衲辏琈atrox全指望新一代支持T&L的G800挽回局面，因为G400/450仅凭双头显示和TNT2档次的性能苦苦支撑，如果年内G800还未出现，Matrox恐怕要变成专门生产“专业2D显示卡”的厂家了。
#2 3D另类Kyro
?牐燢yro系列真是很难讲属于哪家公司，它是由Imagination设计、SGS-Thomson生产芯片、Videologic制造显示卡（也有其他公司制造兼容显卡）的PowerVR 3系列。PowerVR系列的历史“悠久”：在Voodoo时代Power VR PCX1/2就早已存在了；在TNT时代PowerVR 2系列主要提供给Sega DreamCast游戏机，PC版产品PowerVR 250不很知名；如今是3dfx都已消失的GeForce时代，屹立至今的PowerVR节省带宽架构在Kyro系列身上又焕发了青春。
?牐燢yro分块渲染的HSR引擎效率比较高，但是性能却只能同GeForce2 MX相提并论，主要是因为它不很适应目前为传统3D架构优化的3D游戏。另外，由于Kyro和Giga Pixel采用的分块渲染机制需要对每块显示区域内的多边形进行排序，因此更适合多边形少、像素多的场景（例如FSAA的赛车和飞行游戏），即使有了T&L引擎也帮不上太多的忙。
?牐牻衲闗yro系列将发展壮大，新生产工艺、高工作频率的新Kyro和集成分块渲染专用的T&L引擎的产品将陆续登场。但如果性能落后于NVIDIA和ATI的产品过多，Kyro也可能会从人们的视野中迅速消失。
#2 3D整合芯片组
?牐犜谡饫铮隳芗叫矶嗤顺隽酥髁?3D显示芯片市场的名字：S3、Real3D、SiS、ArtX和Rendition等。
?牐犂吓葡允拘酒維3已经连技术带品牌都卖给了威盛，S3自己改名为SONICblue，专心致力于音频和数字家电产品。威盛今年上半年将推出新3D核心Paramount的主板芯片组多款，分别是PM266、RM266、PX266等。另外，威盛还是决定同SONICblue联合经营新成立的S3 Graphics公司，目前的研发项目是几种可以同时用于独立显示卡和整合芯片组的3D内核：Paramount和后续的双像素流水线产品Zoetrope，还有最新的兼容DirectX 8/9的Columbia。估计今年二季度拿出样品的Columbia将是S3能否起死回生的决定产品。
?牐犑粲贗ntel的著名飞行模拟公司Real3D也是专心开发芯片组用的3D核心，目前还不清楚815E后面的整合产品是什么。
?牐燬iS将推出SiS315显示卡芯片，具备简化的T&L功能和DDR内存支持。基于SiS315内核的单芯片主板芯片SiS640、SiS740将是今年的主力产品。
?牐燗LI目前仍使用ArtX当初授权的S1-370 TL的图形内核和TNT2内核的产品，但是今后的整合芯片组使用什么内核，仍属于未定之数。
?牐燤icron公司买下Rendition很多年了，仍未有3D产品推出，今年估计在集成8MB的L3缓存的Mamba芯片组之外，还可能生产具有Rendition的3D核心的整合芯片组。
?牐犠艿睦纯矗绻鸑VIDIA的Crush 11/12系列芯片组如期推出，能同它一较高下的对手并不太多，大多数整合芯片组的目标是廉价PC市场。
#2 3D专业芯片
?牐犇壳耙廊弧敖≡凇钡淖ㄒ?3D显示卡公司并不少：3Dlabs仍在销售那些由Gamma、Glint芯片组装成的产品，被3Dlabs吞并的Intense3D（原属顶级专业3D厂商Intergraph公司）风头正劲，Wildact 4110和目前的旗舰4210获奖无数，还将推出Wildcat Ⅱ系列；Evans & Sutherland（E&S）仍在开发和生产REALimage 1200/3000/4000系列；HP公司继Visualize FX-5之后又推出了FX-10；NEC的TE4E似乎略有“廉颇老矣”之感；唯一SONICblue尚未放弃的显示卡分公司FGL Graphic，将继续用IBM的芯片生产FireGL 1/2/3系列，今年可能是双芯片、256位128MB DDR内存的FireGL 3的天下。（^04039101d^）
?牐犎欢鳱VIDIA尚未出手，谁能保证它够蝉联新一年的专业3D性能的冠军？目前在OpenGL的ViewPerf 6.1.2测试中，只有Wildcat 4210、FireGL 2和TE4E档次的产品才能略胜过Quadro2 Pro，很难想象NV20GL现身后还有什么显示卡能阻挡NVIDIA加上ELSA（还有SGI）的脚步──只能期待Wildcat Ⅱ和FireGL 3暂时顶住压力，可是再过半年、一年，NV25、NV30推出时呢？！
?牐牷褂幸恍┬」疚颐巧形刺傅剑珺itboys的Glaze 3D让人望眼欲穿好几回了，Trident的Blade XP集成简化的T&L功能，应该同SiS315的命运类似，我已经很难再举出其他仍在生存的3D显示芯片公司。
#1 结语
?牐犜谌战コ墒斓?3D显示市场上，一幕幕的悲喜剧不断上演，NVDIA再次证明了其强大的技术实力。在这个强者为王的时代，技术的领先和市场良好的结合将对任何厂商的生存都是良好的基础。2001年3D市场或许并不能给我们带来更多的惊喜，但我们仍在期待更好的产品，尽管很多结局都在我们的意料之中。