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性能突破单卡的唯一方式：SLI技术
NVIDIA这个名字相信绝大多数读者都不会陌生，是美国一家以设计图形计算、高密度计算芯片为主的半导体公司，自1993年创立至今近20年的时间里，它已成长为全球可编程图形处理技术领袖，在个人电脑、车载电脑、平板电脑、智能手机以及科学计算等领域建树颇丰，就连世界超级计算机排名第一的中国天河一号都是基于NVIDIA GPU技术打造。要说NVIDIA对计算机行业的影响，恐怕一个晚上也数不完，于是这篇文中我们暂且撇开那些高大全的话题，说说它在最核心的图形计算领域对我们游戏玩家个人的贡献。
● 让游戏性能超越单片PCB限制的唯一方式：SLI技术
SLI的历史最早可以追溯到1997年，那时的显卡市场还是3DFX的天下，该公司在其经典产品Voodoo2显卡上首次加入SLI交错互联技术，可以让两块显卡连接起来并行工作。但这个方案实现成本比价昂贵，加上当时人们对图形计算还没有清晰的认识，大多数人认为那是可有可无的东西，结果实际销售中为此买单的人寥寥无几。随后几年，出于一些众所周知的原因，NVIDIA逐渐超过了3DFX，而后者走向衰亡。2001初NVIDIA正式收购了后者，其所有技术也由它掌握。但接下来的三年，我们没有明显看到NVIDIA在3DFX身上借鉴了什么，它依然在按自己的路线走，SLI也很快淡出了人们的视线。
出人意料的是在2004年6月，NVIDIA突然高调发布了“SLI Multi-GPU”技术，并将该技术引入到桌面级的GeForce 6800显卡上。沿用“SLI”这个名字或多或少让人联想到3DFX，或许NVIDIA正是想要这个效果，被认为是与3DFX的技术一脉相承，但实际上技术方面与3DFX没有多少相同的地方，基本可认为是NVIDIA新开发的方案。
双卡双核SLI
就跟3DFX刚公布此技术时一样，要将SLI应用在电脑上依然花销不菲，更要命的是当时没有多少游戏能够完善地支持它。NVIDIA的多卡方案在理论上可以显卡的个数倍提升图形性能，但在当时的实际应用中的平均效果只有50%提升。结果可以预料，虽然发烧友们因SLI的回归而振奋，但实际因此买单者屈指可数。
随着电脑游戏画面质量的进步和驱动程序的完善，越来越多的游戏开发者看到了SLI技术的价值，在游戏的设计上也会着重对这类应用加以优化。以至于今天的NVIDIA SLI技术，双卡并联时可以在多大数游戏中获得单卡90%以上性能的提升，个别游戏甚至是100%，让用户的每一分钱投资都体现在收益上。而SLI技术本身也发展出多种组建方式，可供发烧友自由搭配。
双卡四核SLI
三卡三核SLI
四卡四核SLI
如今的SLI技术已经成为游戏玩家青睐NVIDIA显卡一个重要理由，在极端发烧友眼中，它是冲击3DMARK跑分记录的唯一方式；在实用层面，用不同级别的显卡组成双卡SLI则能产生新的性价比解决方案。例如在NVIDIA最新一代产品中，用两片Geforce GTX660可以获得超过单核旗舰GeForce GTX680的性能，但价格比后者还低。
将游乐场和电影院搬回家：3D视觉
● 将游乐场和电影院搬回家：3D Vision技术
玩3D游戏和看3D电影，这两种娱乐并不陌生，但大多数人都是在游乐场和电影院有过这种体验，谁要是在家里能有这么一套设备，那真是羡煞旁人了。
3D Vision配置方式
目前三维立体成像的原理常见的有四种，分别为色分法、光分法、时分法以及全息法。其中，全息法目前还处于研究阶段，因此没有实际产品。3D Vision技术有两种实现方式，色分法和时分法，分别适合低、高用户。
色分法的成本很低，只要佩戴红蓝眼镜后可以看到效果，对显示设备没有特殊要求，但画面颜色效果不够鲜明，亮度也比较低，时间长了眼睛会不舒服。
色分法只需要有红蓝眼镜即可
时分法3D视觉实现原理
时分法则是通过特殊的眼镜，在超高速状态下，通过LCD通电后将镜片调成不透光的黑色，来分别遮蔽人的左右眼，让两只眼睛看到两张角度不同的画面，即当屏幕播放左眼画面的时候右侧镜片变黑，切换一次后，屏幕播放右眼画面的时候左侧镜片变黑，这样，快速的切换就保证了到达左右眼是有细微差别的图像。简单的理解就是NVIDIA让GeForce显卡在计算游戏（影片效果是通过双摄像头实现的）时将每一帧计算出两个不同的画面，显示在显示器上，然后通过3D Vision眼镜让左右眼分别看到不同的画面，从而给人眼以错觉，让我们的眼睛误认为看到了一个“三维”的物体，从而实现立体成像技术的。
时分法需要更先进的设备支持
用时分法体验3D电影和游戏需要购买配套的快门眼镜、红外发射器和符合NVIDIA标准认证的120Hz显示器，起初这一套东西价格差不多相当于一台电脑，并且货源很少，只有少数的显示器品牌推出符合NVIDIA标准的配套产品，同时第一代3D Vision时分法也存在颜色和亮度偏弱的问题。
就在一年前，第二代3D Vision震撼发布，NVIDIA妥善解决了之前存在的问题，现在已经成为技术完善且适合相对较长时间使用不易致疲劳的3D视觉解决方案。且与显示器厂商的合作更为紧密，信号发射装置被集成到了显示器内部，越来越多的品牌推出符合NVIDIA标准的配套设备，价格比之前下降了许多，从而真正使3D享受进入千家万户。
令人无法拒绝的功能：物理加速
● 令人无法拒绝的附加功能：PhysX物理加速技术
PhysX，读音与英文单词“Physics”相同，最早是一套由AGEIA“阿吉亚”公司开发的物理运算引擎，也是世界三大物理运算引擎之一，另外两种是Havok和Bullet。2008年，Intel收购了Havok之后，NVIDIA也收购收购了与前者齐名的AGEIA，PhysX技术正式划入它的门下。之后NVIDIA对PhysX技术进行了改进和融合，借助CUDA内核架构，重新编写了物理加速程序，将原先独立的物理加速芯片PPU融合进了NVIDIA GPU中。
物理运算引擎的作用，简而言之，就是令虚拟世界中的物体运动符合真实世界的物理定律，以使游戏更加富有真实感。 物理模拟计算需要非常强大的整数和浮点计算能力。更为重要的是，物理处理具有高度的并行性，需要多线程计算，演算非常复杂，需要消耗很多资源。由此看来NVIDIA为通用计算设计GPU内核CUDA，完全符合上述条件，简直就像是为物理计算而生。
早些时候虚幻3引擎就成为PhysX的拥泵
起初，在GeForce 8显卡时代，由于CUDA内核数量还有限，PhysX的效果和性能还不能得以充分体现，支持PhysX的游戏也很少，有不少人对PhysX计算在游戏中的应用产生质疑，尤其是竞争对手AMD-ATI，认为这不过是NVIDIA增加卖点的噱头，难以进入实用层面。
《镜之边缘》物理加速游戏如雨后春笋般涌现
可是在GeForce 8之后，GPU进入多线程大爆发时代，每一次技术更新换代，流处理器单元都呈几何倍增加，应付PhysX计算逐渐游刃有余，而软件层面无论是驱动程序还是游戏编程的支持都更加成熟。结果原来越多的游戏软件商愿意依据NVIDIA的PhysX接口进行游戏开发，使玩家们获得今天这样多姿多彩的高品质游戏体验。其中不乏像《黑手党2》这样倍受追捧的物理游戏大作。
《黑手党2》是最近两年PhysX游戏中的巅峰之作
尽管最早研发PhysX技术概念的不是NVIDIA，但却是它意识到了物理特效在游戏中的价值，并推动它从概念阶段步入实际应用，提供了非常完善的解决方案，以附加值的形式存在于NVIDIA显卡产品中，用户不用为此多掏一分钱。如果你正在享受PhysX的超凡特效，那真得感谢这些拜NVIDIA所赐。
为DX11和未来全新设计：两次架构革新
● 两代架构专为DX11设计 曲面细分时辰已到
要说NVIDIA近几年芯片架构中最使人印象深刻的特点，就是它专为最新应用程序接口DirectX11开发的多形体引擎架构，也是它主要领先竞争对手的地方。
NVIDIA耗费了较长的时间研发他支持DX11的第一款产品Fermi—GF100，，它的核心架构与之前的GT200大相径庭。GF100将内核中的处理器分为四个模块，称为GPC，每个GPC中包含四组SM，每个SM中除了拥有32个流处理器和4个纹理单元外还有一个专用于计算DX11中曲面细分的多形体引擎“Polymorph”，这样总共便有16个Polymorph引擎。
每个Polymorph引擎将顶点获取、曲面细分、观察口转换、属性设置、流式输出这五种功能打包配属到每一个SM当中，这样可以高效地根据Shader流水线中曲面细分指令对顶点数据进行曲面细分处理，最后回过来经过RASTER单元分配筛选后再开始下一步的着色工作。
GK104芯片架构图
今年年初紧随着Fermi出现的第二代DX11芯片架构—Kepler有翻天覆地的变化，流处理器数量空前增加，多形体引擎传承了Fermi的设计，只是与SP单元的数量配比发生变化，令负载结构和芯片资源利用率更加合理。
● 随着DX11游戏增多，Fermi的优势愈发明显
刚开始的DX11游戏中曲面细分应用非常稀少，诸如著名的《尘埃2》、《叛逆连队2》、《异形大战铁血战士》都是如此，因为游戏开发者需要考虑用户电脑图形性能的承受能力，NVIDIA的设计显得未雨绸缪。
NVIDIA在DX11计算方面的成就愈发受到游戏开放商的重视。可以看到现在的DX11游戏出现的频率正在加快，而游戏中应用的曲面细分含量也在增多，最近出现的《失落的星球2》和《鹰击长空2》便是好例子。
DX11特效使游戏画面的逼真度有了翻天覆地的变化，就像每一代DirectX API一样，它成为主流应用程序接口的趋势只是时间问题，NVIDIA DX11架构的价值将愈发明显。
主宰未来游戏—FXAA与TXAA抗锯齿技术
● 主宰未来游戏？独家抗锯齿技术：FXAA与TXAA
FXAA全称为“Fast Approximate Anti-Aliasing”，翻译成中文就是“快速近似抗锯齿”。它是传统MSAA(多重采样抗锯齿)效果的一种高性能近似值。它是一种单程像素着色器，和MLAA一样运行于目标游戏渲染管线的后期处理阶段，但不像后者那样使用DirectCompute，而只是单纯的后期处理着色器，不依赖于任何GPU计算API。正因为如此，FXAA技术对显卡没有特殊要求，完全兼容NVIDIA、AMD的不同显卡(MLAA仅支持A卡)和DX9、DX10、DX11。 相比于MSAA，FXAA的目标是速度更快、显存占用更低，还有着不会造成镜面模糊和亚像素模糊(表面渲染不足一个像素时的闪烁现象)的优势，而代价就是精度和质量上的损失。
FXAA现在有三种版本：“FXAA 1”是最早最基础的版本开启fxaa效果图(31张)，也是在PC游戏中使用最广泛的，已用于《F.3.A.R》、《永远的毁灭公爵》、《柯南时代》、《Crysis 2》、《无主之地》等等；“FXAA 2”是针对Xbox 360游戏机专门设计的；“FXAA 3”又有两种算法，Quality质量版本面向PC，Console主机版本则面向Xbox 360、PS3。
FXAA已经取得了不错的成效，基于Kepler架构，NVIDIA下一代独家抗锯齿技术TXAA会带给我们更惊艳的画面视觉。它能以消耗极少的性能的代价换来极佳的抗锯齿效果，其中TXAA1只消耗相当于2×MSAA的资源达到8×MSAA的效果，而TXAA2只消耗4×MSAA的资源却远超过8×MSAA的效果。
TXAA技术目前只是在理论实验阶段，还没有一款真正意义上的游戏大作让然玩家对它全面体验，可是以史为鉴，谁又敢说这种令人对未来游戏画面充满无限遐想的技术不会成为主流，主宰整个行业？
每当出现打破现有习惯的新事物、新概念，遭到质疑是理所当然，但毫无疑问，硬件技术是随着人们对软件应用要求的提高而更新换代，硬件的性能也必须通过软件才能发挥，NVIDIA始终秉持这个理念，不断地让它的显卡为未来做好准备。这样，当一种技术得以成熟完善之时，使用NVIDIA显卡的用户会惊喜地发现，自己当初做了正确的选择，购买的产品竟然已经能够有力地支持它，从此地球上便又多了一位N卡粉丝。
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