流年似水，转眼间2004年的春天已经来了。 当笔者还沉浸在3D Game中时，突然发现，3D图形芯片已经走过了十年。在这十年里，3D图形芯片的发展恐怕用一日千里都不足以形容。
夕阳西下，年迈的S3
作者：林鸣
1999年2月，S3发布了Savage3D的下一代产品—Savage4。
这款图形芯片实际上就是在Savage3D的基础上再加入一个纹理单元，引入了硬件DVD加速、32位渲染等特性，并提高了最大支持显存容量。但Savage4只支持64位显存，而当时的主流图形芯片支持128位显存，因此，Savage4在高分辨率下的性能表现非常差。Savage4在性能上与当时的主流图形芯片还有很大差距，它的最大像素填充率只有140M Pixels/s，与TNT2和Voodoo3相差甚远，而且驱动程序也存在众多Bug。
7月，S3推出了其新一代显示芯片—Savage2000。Savage2000采用了新的设计架构，引入了双重像素/双材质管道技术。这一技术让Savage2000每秒可处理两个多重纹理像素，相对于Voodoo3和TNT2等每秒只能处理单个多重纹理像素的显示芯片来说，性能提高1倍。
同时，Savage2000还采用了独特的QuadTexture引擎。在多纹理应用环境下，这可以使游戏开发者设计出如阴影效果、反射倒映、凹凸贴图等更好的画面效果。
此外，Savage2000还引入了S3TL技术。可以大大减轻CPU的3D管道的几何运算，使游戏中图形芯片的多边形生成率提高4到10倍。同时，Sange2000还提供了完善的DVD硬件回放支持。
可惜，Savage2000的对手是太强大的GeForce256。虽然在中端市场Savage2000与GeForce256差别并不大，但在单纹理的处理上，Savage2000比GeForce256慢了近40%，而且不支持T&L，驱动程序Bug问题也始终得不到好的解决。
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终结3DFX统治，初成霸业的NVIDIA
如果说Riva TNT还只是冲击一下3dfx，那NVIDIA在1999年3月发布的TNT2则真正终结了3dfx对3D图形芯片市场长达三年的统治。
TNT2是TNT的改进版本，采用128位核心，支持AGP 4X，支持32MB显存，支持32bit帧缓冲，最大像素填充率达到了250M Pixels/s，最大材质贴图也达到了2048×2048。不久，NVIDIA又对TNT2进行了细分，推出TNT2 Ultra、TNT2、 TNT2 M64、TNT2 Pro和TNT2 Vanta共五个版本，在1999年几乎抢占了80%的独立显卡市场。
虽然凭借TNT2，无论从技术还是市场上NVIDIA都已经超过了3dfx，但NVIDIA似乎并不满足，他还要给3dfx真正致命的一击。
8月31日GeForce256 NV10 横空出世了!
GeForce256是一款256bit的图形芯片，支持最大128MB的DDR和SDRAM，拥有4条32bit的渲染管线，提供了24bit Z-Buffer8bit stencil buffer，而且是第一款集成了硬件T&L（Transform & Lighting）功能的图形芯片，可以使用硬件来完成光影处理、几何变换等特效。通过硬件T&L，GeForce256的最大像素填充率达到480M Pixels/s，每秒生成15M个三角形。
另外，GeForce256还支持诸如立方环境材质贴图（实现金属、水面等表面光反射的特效）、DOT3凹凸映射（Dot product 3 bump mapping，点乘积凹凸映射，可以使图形更逼真）、HDTV动态补偿和硬件alpha混合等诸多新技术。同时，GeForce256也是第一款支持AGP 4X Fast Write模式的显示芯片。
作为世界上第一款GPU（Graphic Processing Unit），GeForce256可以承担部分原来由CPU承担的比如几何建模和光照处理等工作，把CPU从繁重的浮点运算中解放出来，更多地从事游戏AI运算等工作。
GeForce256是当时真正意义上的梦幻显卡，其性能可以轻松地击败G400 MAX、Savage2000、Voodoo3 3500等诸多对手，只有ATi Rage FURY MAXX可以与之匹敌，但是双芯片的成本又始终居高不下，而且ATi的驱动程序对游戏的支持并不是太好。顺理成章地，GeForce256成了所有玩家梦寐以求的极品装备。
当时能与GeForce256所抗衡的Rage FURY MAXX在后文会进行介绍
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大势已去，强弩之末的3DFX
GeForce 256的发布让3dfx意识到了危机，并做出了开放Voodoo3 2000的授权，公开Glide的源代码等诸多动作，之后又准备推出支持32bit渲染和AGP 4X的Voodoo3 4000，但最终还是不了了之。
1999年11月，在屡次跳票之后，3dfx推出了VSA-100，世界上第一款VSA架构的图形芯片。
VSA架构是3dfx独创的一种全新架构，全称为：Voodoo Scalable Architecture，就是可升级Voodoo架构。很像ATi的MAXX技术，VSA架构也支持多核心协同工作，最多可以支持32块核心在一块显卡上同时工作!
VSA-100图形芯片运行频率为166MHz，最大像素填充率为366M Pixels/s，最高支持64MB显存，支持32bit渲染。同时，VSA-100图形芯片还加入了被称为下一代3D技术的T-Buffer。它能使3D图形芯片在保持高速的前提下增强图像质量，提供很高质量的即时3D图像。
通过T-Buffer，VSA-100图形芯片成功地实现了Full Scene Spatial Anti-aliasing（全屏空间反锯齿）、Depth of Field（景深）、Depth of Field Blur（焦点模糊）、Motion Blur（运动模糊）、Soft Shadows（柔和阴影）、Soft Reflections（柔和反射）等诸多特效。借助于这些特效，游戏的画面能变得更加真实自然，给我们带来电影般的3D游戏效果。可惜没有游戏能真正地支持VSA-100的诸多特效，而且T-Buffer必需两块及以上VSA-100图形芯片协同工作才能实现。同时，VSA-100图形芯片不支持一项非常重要也非常热门的技术—硬件T&L。
3dfx首先推出了Voodoo4 4500，采用单VSA-100图形芯片。但是它的填充率只有可怜的366M Pixels/s，而且不支持T-Buffer功能只能勉强和TNT2标准版打个平手。
不久后，3dfx又发布了采用两块VSA-100图形芯片的Voodoo5 5000。由于拥有两倍于Voodoo4 4500的填充速率和T-Buffer，而且采用PCI接口设计，在工作站还算有一定的市场。但是Voodoo5 5000最大只支持32MB显存，结果是重蹈了Savage3D的覆辙。
不得已，3dfx又发布了Voodoo5 5500。相比Voodoo5 5000，Voodoo5 5500采用了AGP接口，并且采用了64MB显存，看起来很不错。可惜，3dfx昔日的盟友们都拒绝生产此显卡，而STB的产能远不能满足3dfx的需要。
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差强人意，勉强招架的ATi
1999年4月，ATi发布了他们的Rage 128 Pro图形芯片，相比Rage 128，Rage 128 Pro增加了非线性过滤，实现了对2048×2048的大纹理以及DirectX纹理压缩的支持，同时升级了三角形生产引擎，每秒能生成800万个三角形；3D性能比ATi Rage 128差不多提高了50%。Rage 128 Pro的预定对手是TNT2，而且其性能也与TNT2不分上下。可惜，该产品直到8月才面世，错过了与TNT2较量的机会。
10月为了对抗NVIDIA的GeForce256，ATi又发布了Rage FURY MAXX。
Rage FURY MAXX采用两块较高频率的Rage 128 Pro并行处理，每个芯片轮流渲染，理论上性能是Rage 128 Pro的两倍，与GeForce256旗鼓相当。但是在低端CPU上，Rage Fury MAXX 的表现非常差，只有在高得离谱的分辨率下，它才比GeForce256快。
但在这些分辨率下，Rage Fury MAXX的速度也慢得可怜，根本无法让人满意。虽然如此，Rage Fury MAXX还是成为了当时唯一在性能上能和GeForce256相抗衡的图形芯片。但由于采用MAXX技术需要两倍的显存，而且生产难度大幅度增加，导致了其成本居高不下，无法撼动GeForce256的地位。
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一鸣惊人，表现抢眼的Matrox
1999年3月，Matrox发布了G400图形芯片。G400采用0.25微米工艺，时钟频率提升到125MHz，采用6ns SGRAM显存，最大像素填充率达到250M Pixels/s。G400同样采用了Matrox特有的双重总线技术，不过其单一总线的宽度达到了128bit，这样G400就拥有了256bit的总线宽度。同时，Matrox给G400加上了双渲染流水线，用以实现单周期双重纹理。
而且G400还有单独的光源渲染通道，这使得G400可以在完成环境凹凸映射的光源处理的同时，不会因渲染量的大幅增加而导致速度的下降。此外，G400还采用了8bit模板缓冲，提高了特定场景的渲染速度。在G200 32bit真彩渲染的基础上，G400又增加了VCQ2第二代明亮色彩着色技术，利用全32bit精度的内部流水线，通过增加精度和内部管道缓冲来降低渲染过程中的累计误差和抖动失真，使色彩层次细腻逼真。
同时，G400采用8位滤波系数，提供了高质量的各向异性等多种过滤模式，大大提高了纹理渲染的精度。G400还实现了32bit Z-Buffer，不仅提高了游戏画面的质量，而且强化了专业的3D应用。
真正让G400名满天下是其DualHead（双头显示）技术，G400利用该技术让两路不同的视频具有独立的处理及数模转换功能，实现了不同显示设备的分辨率、色彩深度、刷新率保持完全独立。对于图形工作者来说，这是一个非常受欢迎的技术，对商务市场的演示人员更是绝对的福音。
在当时，G400在3D性能上只有TNT2可以和它匹敌，在画质上更是绝对的君临天下，但其高昂的售价令人们望而止步。
G400发布后不久，Matrox又推出了G400的增强版本—G400 MAX来进行市场细分。G400 MAX使用5ns SGRAM显存，时钟频率为165MHz，最大像素填充率达到了330M Pixels/s。
to be continued...
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