缤纷色彩竞妖娆——14款显示卡评测与导购（下）
施化宇 黄宇 方文
摘自：计算机世界

前言

如今的PC早已不仅仅是提升工作效率的工具，它正在越来越多地扮演着娱乐设备的角色。从优雅的图形界面，绚丽的彩色图像到令人叹为观止的3D特效，PC不断地带给我们前所未有的视觉感受，这一切首先要归功于作为PC配件之一的显示卡。

时光追溯到几年以前，那时我们在谈论PC的时候可能很少会涉及到显示卡，而今天，显示卡成为备受关注的热点已是不言而喻的事情，甚至在某种程度上可以和CPU相提并论。促成这一转变的直接动因应该是3D游戏的盛行和图形技术的迅猛发展。

虽然目前在国内已经很少能见到3dfx的显示卡产品，但是每个对显示卡市场有所了解的用户，都会对3dfx这个公司肃然起敬，正是3dfx著名的Voodoo产品开启了3D显示卡的巨大市场。Voodoo绝对是一款具有里程碑意义的产品，它所带来的令人震撼的3D效果不但奠定3dfx在业界的地位，推动了游戏软件的发展，甚至于也改变了显示卡的称谓（从显示卡到3D显示卡）。在Voodoo之后，3dfx又推出了相当成功的Voodoo2和Voodoo Banshee等产品，成为玩家所推崇的显示卡产品。

不过随着时间的推移，由于3dfx公司的策略失误和市场格局的改变，nVidia开始浮出水面。也许是因为Voodoo系列显示芯片热卖的关系，3dfx公司开始致力于改变自己的地位，要从显示芯片的制造商转变为显示卡的制造商，并且不再直接销售芯片给其他显示卡制造商。而就在此时，nVidia公司推出了Riva TNT2显示芯片，这款产品拥有相当强劲的性能，受到了用户的广泛肯定，使得nVidia逐渐奠定了3D显示芯片领域新霸主的地位。

随后，nVidia在1999年秋天推出了GeForce 256芯片，这款产品在当时是性能的先锋。GeForce 256引入许多先进的技术，其中包括GPU（Graphics Processing Unit，图形处理单元）和硬件T&L（Transform and Lighting，几何变换和光源处理）引擎，这些技术的采用使得显示卡进入了一个新的时代。

如今的nVidia公司可谓是一枝独秀，这一点从众多的基于nVidia显示芯片的显示卡品牌就可以看出来。虽然目前nVidia拥有相当大的市场优势，但是其他显示芯片厂商的举动同样值得我们关注，因为它们随时都有可能扮演nVidia的杀手，这些厂商就是3dfx、3DLabs、Ati、Matrox、ST和Trident。

技术市场篇

3D世界的缤纷，由显示芯片所创造，每个新兴的显示芯片，都为我们带来了或多或少的兴奋

主流显示芯片介绍 目前，在显示卡市场叱姹风云的显示芯片有哪些呢？在下面的文章中，我们将对这些新兴的显示芯片进行概要的介绍。参加本次显示卡横向评测的产品中的大部分都使用了下面介绍的显示芯片。

nVidia GeForce2 GTS/MX/Ultra

在推出GeForce 256后仅仅半年多的时间，nVidia在2000年又推出了GeForce2 GTS芯片，再次把图形芯片的性能推向了新的高峰，进一步巩固了nVidia的地位。作为nVidia最新一代的图形芯片，GeForce2 GTS 使用了0.18mm的制造工艺，集成了2500万个晶体管。使用0.18mm技术的好处是可以提高时钟速度，降低生产成本，减低芯片发热量和功耗。相比而言，前一代的GeForce 256使用的还是0.25mm的技术。GeForce2 GTS的核心频率达到了200MHz，这是GeForce2 GTS表现强劲性能的关键因素。GeForce2 GTS的DDR（Double Data Rate）显存运行在166MHz（由于DDR内存可以同时在时钟的上升沿和下降沿传输数据，所以实际上相当于频率为333MHz的SDRAM），显存带宽为5.3GB/s。此外，GeForce2 GTS 还带有HDVP（High Definition Video Processor，高清晰度视频处理器），可以支持HDTV，为视频输出提供更好的支持。

nVidia称GeForce2 GTS为第二代T&L引擎，更快的核心和对引擎的优化令GeForce2 GTS的硬件T&L引擎的性能有了相当的提高，达到了2500万三角形/s的速度。显示卡硬件T&L引擎可以取代在3D图形处理过程中原来由CPU负责的工作，消除CPU瓶颈对电脑3D图形处理性能的限制。

GeForce2 GTS中另一个值得称道的技术是NSR（nVidia Shading Rasterizer），它拥有4条超级纹理流水线（Hyper Texel Pipeline）。GeForce2 GTS的时钟频率为200MHz，4个像素流水线使它的像素填充率（Pixel fill rate）达到了惊人的800Mpixels/s。纹理填充率（Texel fill rate）是一个由厂商发明的术语，用来描述在一个渲染过程中可以应用的texture-pixels (纹理像素，简略为texels)的数量。GeForce2 GTS的超级纹理流水线可以在它的每条流水线上对一个像素应用2个纹理单元，这令GeForce2 GTS的纹理填充率达到空前的1.6Gtexels/s。

GeForce2 GTS另一项诱人的特性是对全屏反锯齿（Full Scene Anti Aliasing，FSAA）技术的支持。FSAA通过平滑和消除3D图形中物件边缘的锯齿和不连续，大幅度提高3D场景的品质和效果。要实现FSAA并不容易，因为它要以牺牲大量的像素填充率为代价，而这就意味着性能的降低。GeForce2 GTS使用“Super-Sampling”方式来实现FSAA，先用比显示画面更高的分辨率产生大图像，再将其缩小输出成原定分辨率的图像画面。在GeForce2 GTS的驱动中可以设定FSAA的取样倍率（例如原始分辨率的400％），当然，更高的取样倍率意味着更好的效果，也意味着更多的性能降低。

同样基于GeForce2核心的GeForce2 MX与GeForce2 GTS为不同用户提供了选择。GeForce2 GTS芯片将覆盖高端市场，而GeForce2 MX的目标是入门级和低成本市场。与GeForce2 GTS相同，GeForce2 MX也使用了0.18mm的制造工艺，同样拥有AGP 4X技术、第二代的T&L引擎、HDVP以及NSR的技术。

不同之处在于，GeForce2 MX拥有2条平行的渲染流水线，每条流水线上可以对一个像素应用2个纹理。GeForce2 MX的核心频率为175MHz，所以它的像素填充率为350 Mpixels/s，纹理填充率为700 Mtexels/s。根据使用的是SDR或DDR内存，GeForce2 MX内存接口可以为64位或是128位。在使用SDR内存时，将会显著降低显卡的成本，不过在性能上也会有所折扣。较少的渲染流水线，较低的时钟频率和一些结构上的不同使得GeForce2 MX得以大幅降低能耗和成本。

作为面向主流用户的产品，GeForce2 MX还加入了一些增值的特性，如TwinView和Digital Vibrance Control功能。TwinView允许用户同时使用多个显示输出设备。Digital Vibrance Control为用户提供了控制图像饱和度的能力，可以获得更鲜艳明亮的图像。

GeForce2 Ultra是nVidia公司GeForce2系列图形芯片的最高端产品，一看到它的名字，就可以知道GeForce2 Ultra是GeForce2 GTS的增强版。GeForce2 Ultra使用与GeForce2 GTS相同的体系结构。GeForce2 Ultra的主要增强之处在与芯片的核心频率达到了250MHz，这使得它的像素填充率达到了1000Mpixels/s，而纹理填充率更是达到了2Gtexels/s。

GeForce2 GTS可以选择配置32MB或64MB的DDR SGRAM/SDRAM显存，而GeForce2 Ultra目前最少也配置了64MB的显存。虽然芯片本身支持高达128MB的内存，不过近期我们恐怕看不到这样的产品。

在GeForce2 Ultra中，nVidia为了减轻显存带宽的瓶颈而把显存从166MHz DDR提升到230MHz DDR，有效显存频率460MHz，内存带宽达到了难以置信的7.36GB/s。为了达成如此高的显存频率，需要使用速度为4ns的显存，并且nVidia也建议为显存加上散热片以保证稳定的运行。

基于GeForce2 Ultra的显示卡无疑是目前最顶级的产品之一，当然在价格也是相当的昂贵。各大显示卡厂商在把GeForce2 Ultra引入中国市场时相当的谨慎，所以本次评测我们未能收到基于GeForce2 Ultra的产品。

Ati Radeon

最近，加拿大的老牌显示卡制造商Ati公司推出了全新设计的Radeon（镭）芯片。Ati Radeon内核采用0.18mm的制造工艺，带有2个渲染流水线，每个流水线可以包含3个纹理单元。这就意味着Radeon可以在一个时钟周期内输出6个纹理单元，这要比拥有4个流水线，每个流水线2个纹理单元的GeForce2 GTS少2个纹理单元。对于目前的双纹理游戏来说（例如Quake 3 Arena），Radeon的3纹理流水线将会有一个纹理没有发挥作用，而2纹理流水线的GeForce2 GTS就不会发生这种情况。反过来说，如果游戏的场景使用3纹理渲染，Radeon就能在渲染过程中充分使用每个纹理单元，而GeForce2 GTS则要使用2个流水线来进行渲染，那么2个流水线中的4个纹理单元就要浪费一个。虽然只有少数的游戏使用3纹理像素，但Ati还是把它看作未来的重点。

在Ati公司的产品计划中，Radeon内核和显存应该运行在200MHz。而在我们最终见到的产品中，核心和显存的频率都调整到183MHz。183MHz的内核使得Radeon的像素填充率为366Mpixels/s，而纹理填充率则为1100Mtexels/s。Ati公司在Radeon中使用了5.5ns的DDR SDRAM显存，工作频率为183MHz（366MHz），显存带宽达到了5.8GB/s。

Radeon集成了3000万个晶体管，这些晶体管构成了芯片强大的特性集。Radeon拥有Ati公司称之为魅力引擎（Charisma engine）的技术，可以提供类似nVidia公司T&L的功能。魅力引擎可以在芯片上直接进行几何变换（Transform）、光源处理（Lighting）和剪切（Clipping）的运算。除此之外，魅力引擎还加入了GeForce2 GTS所没有的顶点置肤（vertex skinning）和关键帧插值（keyframe interpolation）技术，这2项技术能够大幅提高未来游戏的速度。顶点置肤使得游戏中以骨架运动为基础的多边形角色可以获得更真实的移动和弯曲效果，这要比我们在游戏中看到的僵硬动作更为自然。当然，达成这样的效果需要对游戏引擎的重新设计。关键帧插值技术使得游戏开发者只需设计出一个动画起始和结束帧，而魅力引擎将会自动生成起始帧和结束帧之间的变换过程。

Microsoft公司在最近刚刚发布了DirectX 8，不过魅力引擎在此之前就已经实现了DirectX 8 API的一些特性，包括3D纹理和4矩阵顶点置肤（4 matrix vertex skinning）等等。这些都保证了Radeon对于新一代游戏的支持。此外，Radeon也支持环境映射凹凸贴图（Environment Mapped Bump Mapping）。

为了解决显存带宽的限制，Radeon还引入了HyperZ技术。HyperZ技术可以对通往Z-Buffer的数据进行不同形式的压缩，从而使得通过相对较慢的显存总线的数据总量减少，提升了显存带宽的限制。

Radeon集成了对于IDCT（Inverse Discrete Cosine Transform，反转离散余弦变换）和HDTV的支持。相对于纯软件的DVD解码方式，硬件的IDCT支持使得Radeon的DVD回放的性能大幅度提高。

Ati公司针对不同的目标市场推出了一系列的Radeon显示卡，其中包括使用32MB或64MB DDR内存的Radeon DDR，直接挑战GeForce2 MX的Radeon 32MB SDRAM，以及拥有丰富视频功能的All-In-Wonder Radeon。

Matrox G450

Matrox公司的产品一直以优秀的图像品质和强劲的2D性能所著称，不过在3D领域就不那么为人称道了。G400是Matrox于1999年5月所推出的产品，G400支持DualHead双头显示和环境映射凹凸贴图，吸引了相当多的注意力。在随后的日子里，nVidia推出了GeForce 256和GeForce2 GTS，而Matrox却一直没有相应的竞争产品推出。直到最近，Matrox才推出了G450，从G450的产品型号上就可以看出，它并不是全新设计的产品，而只是G400的改进产品。

G450采用了0.18mm的制造工艺，要比0.25mm制程的G400体积更小，发热量更低。G450的核心频率为125MHz，纹理填充率为250 Mtexels/s，与G400相同。在G450中，Matrox把G400的128位显存总线缩减为64位。64位的显存总线可以减少G450芯片的针脚数目，不过也同时把G450的显存带宽减低了一半。所幸的是Matrox加入了对DDR SDRAM的支持。从理论上说，64位显存总线上的DDR SDRAM拥有与128位显存总线上的SDR相同的效能。G450的DDR显存运行在166MHz（333MHz）的频率上，与G400的SDR显存相同。所以G450的显存带宽与G400相同，都是2.7GB/s。

G400的种种特性不仅仅源自于芯片本身，还要依靠显卡上的其他部件。而在G450中，Matrox把一些部件集成在显示芯片中，从而使得G450显卡的PCB更小，看起来更整洁。G450拥有2个集成的RAMDAC，主RAMDAC为360MHz，第二个RAMDAC为220MHz。此外，G400中用于TV输出的Matrox TVO芯片以及2个CRT控制器，也都被集成在G450中。

G450还集成了TMDS（Transmission Minimized Differential Signaling）发送器，用于为DVI接口的数字平面显示器发送信号。