3D技术与3D芯片资料
发布时间：2008-07-06 阅读数： 次 来源：网乐原科技
3D（三维）显示技术
目前，低价3D技术正广泛应用于台式系统中，已不再是主板供应商为了商业竞争而提供的一种选择。3D显示技术也已不再局限于令人眼花缭乱的游戏应用，通用计算应用环境是其潜在的用武之地。正如GUI的出现和鼠标的应用改变了过去的字符操作界面一样，3D技术在显示和分析数据方面将会有更多新的用途。通过对目前3D技术产品及相关技术做一分析比较，有利于对3D软硬件技术全面、正确的认识，从而为今后3D的应用做出正确的选择。
3D计算环境
未来的3D显示技术将怎样改变我们的计算方式呢？第一阶段，3D的主要市场产品将集中于传统的3D应用,诸如建筑设计漫游、虚拟现实(VR)、动画和高级游戏程序引入到主流台式系统中。其后，第二阶段我们将看到3D应用于标准应用程序中，如图形编辑器、电子表单甚至字处理程序中。
要想预测3D技术在通用商用领域应用的可能性，不妨考虑一下你手编的高级电子报表和数据库程序，其中有些程序已经能够用于三维显示，如对数据可用三维圆柱体表示，并根据需要，进行水平或垂直方向的任意切割。
在商业领域里，硬件开发商是否能迅速地把3D技术应用于程序中，有时是至关重要的。Intel的MMX技术已经在X86指令集中增加了57条新的指令，用于加速多媒体应用程序，如3D和2D图形、视频、音频、语音综合和识别以及通信等。根据Intel的推测，其性能可以提高50～100％。
MMX集成于新一代Pentium处理器芯片(P55C)中,已于1997年初推出。MMX支持OpenGL和Microsoft的DirectX编程接口。AMD和Cyrix的新型芯片也都支持MMX技术。
在CPU和图形芯片中分布处理3D任务有众多的方法，但目前流行的图形板大多只是整数运算工作方式，因此，CPU必须承担3D应用程序中的浮点运算，并将结果转换成整数。在大多数情况下，图形芯片只作为渲染引擎，而把几何造型、透视投影及光照工作等留给CPU完成。最后的表面物体特征渲染工作由低价3D图形板实现，其中包括混合帧、纹理、Z－buffer(存储深度信息)和动态分配内存等。
例如，如果某应用不需要Z－buffer(大多数游戏不需要)时，剩余的内存可以用作纹理和帧缓存。很多应用程序在主内存中创建帧缓存，这种方式不需要图形卡有更多的显示存储器，从而节省成本。但这也带来了性能瓶颈,即当隐藏帧要显示到屏幕上时，必须通过PCI总线。
高档3D加速图形卡则采用了独立的帧存、纹理存储器和深度信息存储器，并且每种缓冲存储容量至少为2MB。不幸的是，光缓冲存储器的开销就足以使其被拒之于主流市场的门外。
3D硬件发展概况
虽然3D加速芯片几乎用相同的方法分摊CPU的处理任务，但3D芯片的结构千差万别，有些芯片可以编程，如Rendition公司基于RISC的Vrit和Chromatic公司的Mpact,它们都采用了超长指令集(VLIW)的结构。其它可以编程的3D芯片,正不断陆续上市。
大多数可编程3D芯片的性能依赖于驱动它的低层软件的扩展程度。Rendition公司和Chromatic公司目前的芯片都支持固件Firmware模式。还有的厂家编写自己的低级代码来加强对算法、数据结构和新特性的开发。
Mpact的中间件微代码模块允许系统设计者开启或关闭特定的应用，如3D图形、视频会议和电话通信等。与此不同的是，Vrit被设计为用于3D加速，它包括专门用于实时3D操作的“象素管道”硬件电路，用作纹理映射和混合。另外，RISC内核负责几何造型和滤波(Filte ring)。这些都极大地减轻了CPU的负担。
这种硬件电路的解决方案牺牲了灵活性，但通常可以获得更高的性能。当API和其它标准被修改或升级时，用户都得依赖这些厂家来提供新的软件驱动程序。现在，有许多图形卡制造商能够提供低价3D芯片和图形卡，这为用户提供了极大的便利。新的3D芯片与其以前制造的2D芯片在引脚级兼容，这样，3D芯片可以直接用在以前的图形卡设计当中。如S3公司就提供Virge芯片，它能与市面流行的S3 Trio64V＋芯片引脚级兼容。
专用的3D解决方案并不一定取代今日的PC图形卡，相反，它能以“象素泵”的并行工作方式，使独立的PCI卡与图形卡协同工作，即当3D芯片计算出象素点位置后，通过PCI总线传送到图形显示卡上。3Dfx的Voodoo Graphics加速芯片集和Videologic的PowerVR等专用3D芯片都要求一块现有的图形加速卡。为了将来集成的需要，3Dfx已经与Alliance公司合作，把Voodoo组合到Alliance的Promotion图形控制器中。目前，许多低价3D加速卡的一个不足之处是只能支持一种显示模式，即640×480,64K色。对现今大多数不需要更多细节的游戏程序而言，这似乎已经足够了，但这种情况最终将会改变。随着商业应用3D的日益增多，640×480的分辨率将不能满足需要，与其频繁地在不同分辨率模式间切换，还不如增加额外的显存来支持800×600的3D加速。
3D软件发展现状
目前,大约有50多种3D API。这种状况并不利于3D硬件市场应用软件的开发。API所提供的标准图形函数库，可让程序员与其应用环境相挂接(如OS、数据库、硬件驱动程序等)。在3D开发环境中，API函数也为程序员提供了一个相对隔离层，使其不必去理解专用硬件具体特性的细节。
市面上最流行的三种3D API是OpenGL、Quick－Draw 3D(QD3D)和Direct 3D。其中,Direct 3D有Microsoft的强大市场优势,而OpenGL和QD3D的交叉平台特性可以使开发者不仅仅局限于Windows中。
(1)OpenGL的前身是SGI公司的GL，用于Iris图形系统中，它是以上三种3DAPI的元老，现已广泛用于MAC、PC和Unix开发环境中。它注重于快速绘制2D和3D物体，并且比其它两种API更低级。例如,它没有包含复杂的预定义对象、自动阴影和光线跟踪等功能。它是目前科学和工程视算的无可争辨的标准，可用于高级CAD、模拟和照片级真实感的游戏视景中。为了把该API从专业应用移植到更广泛的通用应用环境中，最近，SGI联合Sun公司共同开发CosmoGL，它是OpenGL的一个变种，可用于加速3DWeb应用程序纹理映射和Windows 95以及NT的游戏开发。
OpenGL的基本版本提供了大约120个函数，用于多边形绘制、旋转、缩放、天气效果(雾和云等)及深度搜索等功能。但OpenGL缺乏像QD3D和Direct 3D那种面向对象的设计方式。当使用OpenGL API时如同使用状态机器，即参数在被改变之前一直保持原状态。这种方式节省了程序员的部分工作量，但当程序员在某个程序中忘记保存和恢复状态时，将造成难以预料的结果。
OpenGL采用客户/服务器的方式工作，因此，它能够在分布式环境中协同工作，但因为它没有包括窗口函数，所以，若与UI独立工作，则需要有专门的扩展库来使OS和GUI与之相挂接。
OpenGL的补充版本是Open Inventor。它是一个高级的面向对象的图形库,可作为OpenGL的上一层来使用,其增加的新特征有几何造型、运动和光照，以及材质编辑器。像OpenGL一样，Open Inventor已提供给其它公司，例如用于InternetVR中的VRML格式就是基于Open I nventor。
(2)QD3D最初作为MAC OS的图形扩展，现已包括对Windows的支持，因为QD3D是完全面向对象的，新的对象事例能够继承复杂的特征(包括光照、几何形状和纹理等)，从而简化了3D图像的构造。
QD3D用称为3D元文件(3DMF)的格式存储场景和对象信息。它有压缩二进制和可读两种选择格式，并可以用剪裁板实现3D对象的剪切和粘贴。同时也可以存储QD3D对象到图像库中，利用拖放技术从图库抓放到3D场景中。
QD3D包括标准的3D图元，但它能比OpenGL处理更复杂的几何形状，如非均匀有理B样条(N URBS)等，它的可扩展结构使你能够增加新的软件渲染引擎和存取硬件加速器。另一个优点是它支持并互式渲染，即在设计时就能看到和直接操纵对象。对程序开发者来说，可能宁肯选用更低级的硬件独立的3D API进行开发。Apple提供了渲染加速虚拟引擎(RAVE)，它包含基本的图元，但不支持高级的函数调用。如对象输入/输出等。像QD3D那样,RAVE支持Mac和Windows。
(3)Microsoft的Direct 3D是其Direct X家族中最新的成员,是三层接口界面中的中间层。其中最低层的HAL面向硬件和设备驱动程序，其上较低层的API被授于硬件独立的存取特性，最高层也可以接受来自其它的API调用，包括OpenGL等。
用Direct X系列创建的应用能够确定系统中哪些部分的功能可由硬件实现。对那些硬件不支持的功能，可以用简单的算法加以取代。同时，Direct 3D也能用软件仿真任何功能,这得归功于硬件仿真层(HEL)。
像QD3D那样，Direct 3D支持清晰的、面对对象的可扩充结构，相对QD3D而言，Direct 3D缺少一些基本的3D对象，如柱、球、圆锥等,但它的动画特征超过OpenGL，这对游戏开发而言相当有用。目前，Direct 3D的最大局限是只能用于Windows 95。
3D的未来发展趋势
最终我们会理所当然的采用3D显示技术，使之运行于千兆位的硬盘和16M以上内存的平台中。然而,由于3D给应用程序所带来的复杂性，使得程序员必须花费相当长的时间来掌握该技术。因此，我们将看到在今后较长的时间内，3D还不能占据主流应用。首先在3D应用中投注大量资金开发并获利的将是那些游戏开发商们。
正如GUI界面曾给用户带来似乎是碍手碍脚的感觉一样，3D也将面临3D应用和3DUI元素(如GUI中的对话框和滚动条)的接受过程。当3D应用日益广泛时，商业应用也必将对其性能有更高的要求。
图形加速芯片与图形加速卡
当PC电脑进入多能奔腾时代后，电脑在CPU的运算速度、内存容量、显示分辨率等方面已经超过PS(Play Station)等次世代游戏机，但在3D游戏的图形方面却总不如PS游戏机，主要原因就是PS游戏机里有一块专门处理3D图形的芯片，而一般的PC电脑中却没有。在PC电脑中，CPU的负担太重，对于有大量数据运算的3D图形处理，感到力不从心。于是，迫切需要专门的3D图形加速卡，用来实时处理大量真彩色、高分辨的3D图形。在市场需要的呼唤下，美国的著名显示卡生产厂商S3公司最先推出以S3 ViRGE芯片为核心的3D图形加速卡，从而引发了一场有数十家厂商参加、时间长达两年的争夺游戏3D图形加速卡标准的大混战。下面我们结合一些典型图形芯片，介绍这方面的技术。
显示卡与图形加速卡的基本知识
1.普通显示卡和3D图形加速卡的区别
普通显示卡的缓存器没有图形处理功能，它对图形的处理工作需要通过CPU运算来完成之后将数据通过总线传给显示卡上的缓存器,再完成图形显示，因此图形显示速度慢，CPU运算负担重，显示分辨率及刷新率低。而3D加速卡上有专门处理图形、图像的芯片，可以直接画线、画图、填充等，可直接从卡本身的存储器调用有关图形资料，减少了CPU计算的工作量和通过总线输出的过程，加快了图形显示速度。
2.动画制作、工程设计需要高性能的3D图形加速卡
大多数PC机配备的显示卡显示内存容量较小而且速度较慢，没有三维图形加速及Z缓冲等图形处理功能，所以无法实时将三维图形快速旋转、消隐、变换等。而且在三维实时建模设计过程中，图形处理的工作量大，而硬件加速又无法支持，只能靠CPU和软件模拟来实现，以至于在处理复杂的图形时，连高能奔腾也无法承受计算量，因而需要在PC机上安装带有3D硬件加速的高速图形卡。某些加速卡上甚至装有专门的几何运算引擎，如3D LABS GLINT500TX的配套产品DELTA芯片，可以极大地减轻CPU和PCI总线的负担，可承担CPU约70％的浮点运算任务。
3.基于S3 VIRGE系列芯片的各种显示卡的主要不同点
VIRGE芯片是S3公司推出的第一代3D加速芯片,是第一批将3D硬件加速引入主流图形加速卡的产品。按芯片推出的顺序来看,S3 VIRGE系列主要有VIRGE、VIRGE/VX、VIRGE/DX、VIGE/GX、VIRGE/GX2。目前基于S3 VIRGE系列芯片的显示卡有多种,主要是根据显示芯片和支持的显示内存类型来区别,当然它们的性能也有很大区别。
◇VIRGE芯片:S3公司基于DRAM/EDO DRAM的第一个3D加速芯片,使用135MHz RAMDAC。采用此芯片的显示卡最多,如丽台WINFAST 3DS600、皇朝KT－3000、中凌ATC－2325B等。
◇VIRGE/VX芯片:支持VRAM且采用了220MHz RAMDAC。采用此芯片的显卡有DIAMOND的STEALTH 3D 3000、丽台WINFAST S510等。
◇VIRGE/DX芯片:支持EDO DRAM且采用了170MHz RAMDAC。联讯的VIRGE 3000系列、皇朝KT－3100、中凌ATC－2345B、映泰(BIOSTAR)CRUX375、宏基(AOPEN)PT70等显示卡均采用了此芯片。
◇VIRGE/GX/GX2芯片:支持EDO DRAM/SDRAM/SGRAM且采用了170MHz RAMDAC。如丽台WIF AST 3DS 680(GX2)和耕宇GENESIS GX/GX2显示卡使用该芯片。
4.AGP对于显示卡和3D应用的发展产生的影响
由于三维应用比传统的2D绘图需要更大的图形记忆体来满足3D要求，且3D图形大量的资料传输也已经超过原来PCI总线设计的负荷，所以PCI总线已成为3D图形处理的瓶颈。而从AGP的定义上看来，其主要是为了解决PC机处理三维图形能力不足的问题，像动态储存纹理映射数据在主内存中、533MBPS的数据传输率等，可以解决目前一般3D应用所遇到的问题。
5.使用AGP技术需要哪些条件
◇基于Intel 440LX和440BX芯片组的主板,如联想、梅捷、精英、微星、浩鑫、大宇、技嘉、中凌、宏基、华硕等公司都向市场推出了大量这类芯片的主板。VIA公司已经开发出可在奔腾主板上支持AGP接口的APOLOV P3芯片组,迈肯甚至已推出了基于该芯片组的主板AI5VG,友通(DFI)推出了P5BV3,磐英(POX)推出了P55－VP3。
◇采用AGP接口的显示卡。目前主要有丽台WINFAST 3D L2300(基于3D LABS PERMEDIAⅡ芯片)、TRIDENT 3D IMAGE 9750、DIAMOND FIREGL 1000 PRO(基于3D LABS PERMEDIAⅡ芯片)、DIAMOND VIPER(NVIDIA RIV A128位芯片)系列、微星MS－4415、华硕AGP－V3000、PRO RAPHICS 3D AGP等。采用S3 VIRGE/GX2芯片组的显示卡也支持AGP。
注：某些显示卡有PCI/AGP两种版本，如丽台WINFAST 3D L2300,用户购买时应注意。
◇安装驱动程序。目前的大多数操作系统还未提供支持AGP的驱动程序，需主板和显示卡驱动程序支持（Windows 98和Windows NT 5.0中提供有AGP的驱动程序）。
6.3D图形加速卡要求配置的内存容量
显示内存除了可以提供颜色和分辨率外，还要保留一些显存供硬件切换、Z缓冲及材质快取等使用，所以显示内存加大是未来显示卡的发展趋势。由于1M显存仅支持640×480下的真彩色，所以1M显存根本无法供3D加速卡使用，要2MB显存才能保证最基本的3D加速。由于4MB显存可以支持1024×768下的24位真彩色，并还有剩余的显存来处理3D图形，所以经常使用1024×768以上分辨率的用户应在显示卡上配4MB以上显存，而使用800×600以下的用户最好配2MB以上显存。
7.专业级3D加速卡的主要特点
◇采用专业级的3D图形加速芯片。如丽台3D L2200使用了3D LABS的PERMEDIA NT芯片，3D L2300使用了PERMEDIAⅡ芯片，3D L2500使用了GLINT500TX芯片,3D L2520使用了GLINTMX芯片,而3D L3000使用了两块3D LABS的GLINT500TX芯片。L2200、L2300、L2500、L3000均使用GLINT DELTA作为几何流水线加速处理器。DIAMOND公司的FIRE GL3000显示卡使用GLINTD LTA作为几何流水线加速处理器,使用GLINT500TX作为渲染加速器。
◇强大的RAMDAC(RAM数模转换器)支持。由于显示器只能接收模拟信号,而PC只能处理数字信号,所以显示卡的RAMDAC芯片负责将PC能够处理的数字信号转换成用于显示的模拟信号，其转换速度越快，得到的屏幕刷新率就越高。专业级的3D图形加速卡几乎全部使用220MHz以上的RAMDAC芯片，如上面提到的3D L2200、L2300、L2500、GIRE GL3000、MILIENIUM专业系列/MILLENIUMⅡ(最高达250MHz)超级系列等。
◇使用高速显示内存且容量多在4MB以上。如丽台3D L2200使用4MB SGRAM,可以扩充到8MB，3DL2500带有8MB VRAM(帧缓冲)＋8MB EDO DRAM(32位Z缓冲)，3D L2520和3D L3000带有 8MB VRAM(帧缓冲)＋16MB EDO DRAM(32位Z缓冲)。MGA的MILILENIUMⅡ最大支持16MB WRAM, IRE GL3000最大支持32MB Z缓冲(扩展板)，而科环公司的GRAPH－EXPRESSMD甚至支持32MB帧缓冲和48MB Z缓冲(定制)。
◇强大的3D图形处理能力。大多数专业级3D加速卡均固化了OPENGL的几乎所有函数，以100％支持OPEN GL硬件加速，因此这些显示卡均具有强大的3D图形处理能力，如丽台3D L220和DIAMOND的FIRE GL3000每秒均可以处理50万个以上的多边形，丽台3D L2500每秒可以处理75万个以上的多边形，科环公司的GRAPH－EXPRESS MD甚至可以每秒处理100万个多边形纹理映射。
8.3D图形加速卡常见的功能
◇Texture Mapping(纹理映射):在3D物体上贴上位图或图像,使物体具有真实感，例如，当游戏中的对象在沙丘上运动时，3D加速卡不断地将沙地位图贴上去，以使沙丘场景看起来更真实。
◇Z－BUFFER(Z缓冲):存放场景中各个像素深度的内存缓冲区。
◇Perspective Correction(透视修正)：在不同角度和距离情况下都能使纹理贴图3D对象看起来更真实。
◇MIPMAP(MIP映射):此功能在内存中以不同分辨率、不同尺寸大小来保存一幅纹理图形，以适合对象的不同尺寸，对显示正在移动的纹理贴图对象很有帮助，3D芯片不必压缩或放大纹理图形来适应对象尺寸大小变化，而根据对象大小来快速选择更大或更小的纹理图形，使得镜头靠近对象时纹理可以光滑变化。
◇Billinear Filternig(双线性过滤)和TRILINEAR FIL TERING(三线性过滤):一种纹理映射技术，可减少纹理缩放时的块状图，使图像层次更加分明。
◇ALPHA混合:一种颜色混合方法，可以将两个重叠的纹理图像进行混合，使其中一个看起来是透明的。
◇Dithering(抖动):变化颜色象素的排列以得到一种新颜色的过程。
◇FLAT:一种基本的绘制技术，用它绘制的每个三角形内部都使用同种颜色。
◇Point Sampled(点抽样):一种简单的纹理映射技术，用最近的纹理元素来决定当前点的颜色。
◇滤波:消除3D图像中的色块感，使其看起来更平滑。
◇雾化:当3D对象移动时，将3D对象与固定的颜色进行混合，使其看起来像正在消失或者正从雾里或黑暗中出现。
◇Gouraud Shading:用三角形顶点的颜色来进行插值得到三角形内部每个点的颜色。
◇颜色内插值:当放大一个视频窗口而又没有使用插值处理时，图像边缘会变成锯齿状,因此加速卡应在X方向和Y方向进行插值处理,以使图像看起来更平滑。
9.图形加速卡常使用显示内存的类型
◇EDO DRAM:对DRAM的访问模式进行了一些改进,提高了内存有效访问的时间，大多数基于S3 TRIO64/64V＋/64V2DX/VIRGE/VIRGE DX系列芯片的显示卡使用EDOR AM作为显示内存。
◇VRAM:专门为图形应用优化的双端口存储器，常用于中高档显示卡，如DIAMOND的STEAL TH 3D等。
◇EDO VRAM:对VRAM的访问模式进行了一些改进，性能比VRAM有所增强,丽台WINFAST S4000、S430、S510均使用此种显存。
◇WRAM:VRAM内存的增强型,可加速常用的视频功能，如位块传输和模式填充等，WRAM性能比VRAM可提高50％。MGA的MILLENIUMⅡ即使用此种内存。
◇SDRAM:与系统总线同步工作，避免了在系统总线对标准DRAM进行存取时所需的额外等待时间，理论上可以使图形处理速度加倍。中凌ATC－2465A4使用SDRAM作为显示内存。
◇SGRAM:是SDRAM的增强型，速度比EDO DRAM快8倍，具有图形增强方面的特性，支持图形处理中两个最有用的操作，写掩码和块写，写掩码减少或消除了对内存的读－修改－写操作，块写则有利于前景或背景的填充。丽台的WINFAST 3D S680、中凌的ATC－2415A和MGA的MYST IQUE(米斯泰克)系列等使用此种内存。
◇MDRAM:依靠多个独立的有效区段使得每个进程在进行显示刷新或图形加速时不会有时间损耗。基于TSENG LABS ET6000芯片的显示卡使用此种显存,如中凌ATC－2165、联尚AIR－ET6000、映泰MARS6000等。
◇RDRAM:主要用于高速突发操作，访问速率可高达500MHz，而传统内存只能以50MHz或75MHz进行访问,如创通公司的图霸卡3D MA334和微星的MS－4415显示卡。
3Dfx图形加速卡
美国3Dfx公司后来居上，在这场3D图形加速卡标准的大混战中，以精湛的技术和周到的服务，最终赢得了广大游戏开发公司的青睐。用3Dfx公司生产的VooDoo（巫毒）系列芯片制作的3D加速卡，已成为电脑游戏3D图形加速卡事实上的标准。它不但已经超越了世嘉的土星、索尼的PS等32位次世代游戏机，而且将继续超越任天堂的N64和世嘉的土星64游戏机。
1.3Dfx加速卡的性能
目前最能直观反映3D加速卡性能的是多边形生成速度和像素填充率两项指标。3Dfx VooDoo加速卡的数据为：
◇多边形生成速度：1，000，000个三角形／秒
◇像素填充率：45，000，000个／秒
上面的数据大大超过了S3公司的S3 ViRGE系列等著名3D图形加速卡。
3Dfx VooDoo图形加速卡支持各种标准的3D特技处理,除了具有卓越的硬件性能外，3Dfx加速卡还支持众多的3D应用程序接口，如OpenGL、Direct3D、Criterion Rendware、Realitylab2．0、Intel 3DR、Multigen GameGen、Autodesk 3D Studio等。
2.3Dfx系列加速卡的选择
3Dfx VooDoo系列芯片包括VooDoo、VooDoo Rush、VooDoo2等芯片。其中VooDoo和VooDoo2是单独的3D图形加速芯片，没有2D图形处理能力，必须与其它显示卡配合使用；而VooDoo Rush芯片同时具有2D／3D图形加速功能，可以单独使用，不过为了兼顾2D图形处理的原故，其3D加速性能比VooDoo芯片稍微差一点。
VooDoo芯片支持4MB显存，最高可支持640×480真彩模式下的3D加速功能。使用时，要用一根随卡附带的电缆将3Dfx加速卡的输入插座与电脑显示卡的输出插座联接，然后将3Dfx加速卡的输出插座与显示器的视频信号输入插座相连。当工作在2D图像模式时，是原来的2D图形显示卡在工作，3Dfx加速卡只起一根导线的作用；当工作在3D模式时，3Dfx加速卡自动切换进行3D加速。
VooDoo Rush芯片支持4MB～8MB显存，最高可支持1024×768真彩模式下的3D加速功能，使用时与一般显示卡一样，其价格与采用VooDoo芯片的3D加速卡接近。
VooDoo2芯片是3Dfx公司新推出的超级3D加速芯片。一方面向下兼容VooDoo芯片，另一方面在3D图形处理速度和3D特技功能上有很大的提高。目前它的显示内存最高可达到12MB，4MB作为Frame Buffer(帧缓存)，另外两个4MB分别分配给两个材质处理单元。在使用Z－buffer时，最高解析度可达到800×600，而在使用SLI模式串接时，则最高可达到1024×768。由于Voodoo2的处理速度实在是太快了，以致于在整个3D成像的过程中，如果没有与其速度匹配的足够快的CPU，所有效果可能出现的瓶颈反应倒成了CPU在“暗中作崇”。因此，如果你有一块Voodoo2，那自然要有一台PentiumⅡ 266以上的机器才能算作“好马配好鞍”。否则，在一般的机器配置上，如Pentium 166/200等，虽然在画质等方面的效能仍会比Voodoo有所提升，但提升的幅度就远远没有高速主机那么明显了。Voodoo2的速度远远超过其对手RIVA128，比任天堂的N64快10倍，比索尼的PS快8倍。更厉害的是VooDoo2竟然支持多个VooDoo2加速卡插在一起，对3D图形进行并行处理。
3D加速芯片MGA－G200
Matrox在1998年5月初发布了MGA－G200图形加速芯片，该芯片针对Intel的Pentium II进行了优化，使用独一无二的128位双总线结构，最多支持16MB的高带宽同步显示内存，并带有一个集成的230/250MHz RAMDAC以提供最高档的性能，这些都使它性能变得非常不错,下面介绍它的一些特点。
1.2D加速功能
MGA－G200是第一块使用128位双总线结构、单端口内存和集成230/250MHz RAMDAC的高性能图形加速芯片。其中230MHz版本用于家用市场，250MHz版本用于高端市场。ZD WinMark 98的测试结果表明，在Windows95下，MGA－G200在1024×768的分辨率、24位色下的得分值为160，比其他显卡在16位色下的得分值还要高。128位双总线结构的性能已超过了普通128位总线，更不用说64位总线了。MGA－G200的128位总线采用了两条独立的64位总线，并且在图形引擎内部并行使用，使许多2D图形操作的速度几乎加快了一倍。除此之外，128位双总线结构使用双指令管线（Dual Command Pipelining），允许两个连续命令的读和写周期重叠并被同时执行。
2.3D加速功能
MGA－G200集成了一个相当强大的3D引擎，在运行3D应用程序时可以达到很高的性能，MGA－G200能够加速Direct3D和OpenGL API。除此之外，MGA－G200还支持大多数3D功能，也支持在游戏中用于产生一些特殊效果的Multiple Texture Rendering（多纹理贴图）。
MGA－G200内置可编程的浮点安装和填充引擎。安装引擎能够完成全功能的Direct3D和OpenGL三角形、条形、扇形和矢量计算任务，能够升级3D管线。MGA－G200还使用了一种称之为Vibrant Color Quality Rendering(VCQ)的技术，可在渲染管线中准确使用32位色，并且能从源材质图中渲染32位色的图像，即使在设置为16位色的情况下，所有的内部操作仍然以32位方式进行，只是在最后才经过抖动处理转变为16位色，因此，VCQ结构能够提供高质量的彩色输出。
MGA－G200支持高精度的32位Z－Buffering（Z缓冲），这个功能是众多CAD软件盼望已久的。Z－Buffering能够提供很高的深度精度和增强的图像质量，也将成为下一代3D游戏中必备的东西。
MGA－G200还采用了一个新的Symmetric Rendering Architecture（SRA，对称渲染结构），以充分利用AGP 2×总线带来的所有技术上的优势。通过允许在帧缓冲区和主内存之间高速传输位图，以及在主内存中直接进行所有的绘图操作，SRA还能够帮助提高2D加速和视频操作的性能。绘图引擎可用的内存的容量也大大增加了，可以给位图存储和其他一些操作提供足够的缓冲空间。Windows也会使用到一些在系统内存中实现的特殊的2D绘图功能，而这些功能都可以被SRA加速。
3.AGP接口
MGA－G200芯片支持所有的AGP 2×功能。它采用了一种独特的总线控制技术：Intelligent Scatter Gather Bus Mastering（智能散点聚合总线控制技术），通过使用该技术，G200可以从整个内存中收集散布的数据，不需要CPU或AGP芯片组的干预。与其他的一些AGP芯片不同，MGA－G200支持从主内存读取数据和向主内存写入数据。
MGA－G200充分支持Windows 98操作系统，而Windows 95对AGP 2×的支持是相当有限的，而且只能够通过使用Vgart驱动程序实现这些功能，并且Windows 95保留了12MB内存，这些内存不能被AGP使用。但Windows 98就不同了，它全面支持AGP 2×，而且可用的AGP内存取决于当前的空闲的内存，使AGP能够充分发挥性能。
在DirectX 6.0、Windows 98和Windows NT 5.0中增加了许多新的功能，而MGA－G200能够支持这些新功能。MGA－G200被设计成一个超级DirectX 6.0加速器，支持API的扩展功能集。
3D加速芯片S3 Savage 3D
S3公司1998年5月推出的Savage3D加速芯片，采用了128位总线结构及单周期三线性（Trilinear）结构，处理速度达到了前所未有的125百万个像素／sec，5百万个三角形／sec。内置250MHz RAMDAC，通过S3新设计的AGP引擎和微软认证的纹理压缩（Texture Compression）技术，它可以提供4×AGP的性能。S3公司自己认为，Savage3D将打败Nvidia、Intel、3Dfx和ATI现有的和下一代的3D芯片。
下面我们就来谈谈S3公司这块顶级芯片的特点。
1.单周期三线性多重贴图（Single－Cycle Trilinear Mip－mapping）
在3D图像技术中，被普遍应用的是纹理贴图，它可在3D场景中提供高质量的着色细节，而且对最终用户也很便宜。但原来那种在3D构件表面只有一个画面的做法已经过时了，需要给3D物体提供其它的细节。为了减少3D物体表面的粗糙视觉，许多技术被开发出来，目前使用最广泛的是双线性过滤技术（Bilinear Filtering），但它还不能解决纹理贴图的景深锯齿（Depth Aliasing）问题。
景深锯齿现象是当一个物体远离视点时产生的，当一个物体正在远离视点时，贴在越来越小的物体上的纹理图像，也会被逐渐压缩，以致最后会产生视觉像。这些视觉像在动画中特别令人讨厌，它会给一幅稳定的图像带来闪烁现象。
为了消除景深锯齿，使图像更符合实际情况，即远处物体的细节比近处物体的细节要少，另一个技术被使用了，它就是多重贴图（Mip－Mapping）。多重贴图是一系列的经过预处理的不同大小的图像，当视线移近物体时，就以较高细节的图像显示，反之就以较低细节的图像显示。不过，虽然多重贴图解决了景深锯齿的问题，但它又带来了新的视觉问题，这就是当一个物体向远处移动过程中，在图像切换的时候会出现称为Mip－Banding的现象，它在动画中会表现得非常严重，而人的眼睛对这种现象又很敏感。
三线性过滤（Trilinear Filtering）技术就是用来消除Mip－Banding问题的，通过采用这种技术，在图层切换的时候可以对已打底的物体进行平滑着色，因而能够解决绝大部分的景深锯齿和Mip－Mapping带来的问题。三线性过滤技术比传统的双线形过滤（Bilinear Filtering）技术能更明显地增强图形质量，通过去掉运动物体像，使图形更平滑。S3公司认为，Savage3D是第一个使用了三线性过滤技术但性能没有下降的3D加速芯片，因此，它的填充速率最高能够达到每秒显示125百万个经全功能三线性过滤的像素。而目前软件开发商正在寻找诸如三线性多重贴图（Trilinear Mip－mapping）这样的新3D技术，为消费者提供高水平的更加真实的交互游戏。出于对图形质量的追求，PC市场上支持三线性过滤的3D加速技术将会在大流量数据输出方面取代双线形过滤技术。
2.S3纹理压缩（S3TC）
纹理贴图是应用在3D物体上的位图，在3D场景中被用作增加物体的表面细节，纹理可以是任何东西，如木质纹理、大理石纹理等，可以合成复杂的图像如人、建筑物、树等。要模仿现实生活的场景，就需要巨大数量的细节纹理，因而存放这些数据的地方大小（主内存或显示内存）是很重要的，但为了适应有限制的存储量和带宽，程序开发者不得不使用较少数量的纹理细节。
虽然AGP使系统可以从主内存中读取纹理数据，从而提高了总体存储量，但是AGP和主内存接口是共享的资源，除了纹理数据，AGP还被用于传输几何数据，同时系统内存还要被操作系统和其他应用程序使用。因此，纹理数据的读取不可能占用所有的主内存带宽，但最大限度地使用带宽对图形子系统来说非常重要。
S3TC纹理压缩技术可以帮助解决这两方面的问题，允许存储更多的纹理数据，同时减少了对带宽的要求，且压缩后图像质量仍然很好。
Savage3D是第一款包含S3TC技术的3D加速芯片，微软已把S3TC作为DirectX6.0中的标准压缩技术，它可以把数据容量压缩到原先的1／6。本质上可以通过存储更多的材质数据，使芯片的帧缓存大小加倍，从而使Savage3D达到4×AGP的性能。
3.AGP性能
为了达到前所未有的AGP性能水平，Savage3D被特别设计为真执行模式（True Execute Mode），同时为Intel 440 LX／BX AGP芯片组进行了特别优化。另外，Savage3D专有的AGP Texture Look Ahead方案可以使贴图引擎预先对所需的纹理数据进行读取，因此可以减少贴图引擎在AGP潜伏期（AGP latency）的等待状态，同时结合S3TC技术，使之达到了目前产品中最高的AGP性能。
通过真彩色着图，Savage3D可以产生生动而真实的图像，这块芯片包含了S3专有的抖动（Dithering Algorithm）技术，可使那些运行16位色的游戏以真彩色方式运行，这在绝大多数3D游戏仍支持16位色模式的今天，这项独特功能是非常有用的。
4.DVD软解压方案
Savage3D为MPEG－2回放和交互DVD程序及视频会议提供了理想的架构，Savage3D合并了“Sub－Picture Blending，子图混合”且包含一个Highly－Tuned运动图像补偿块，与其它3D加速器相比，只占用最低的CPU资源。Savage3D具有多级缩放功能，支持多个第三方的软件解码程序，可以得到最大的灵活性和性能。另外，为了达到强有力的视频播放能力，Savage3D还提供了VIP视频端口，可以达到最高的60MB／s的数据传输率，多视频窗口和图像映像为视频会议提供了理想的解决方案。
这块芯片集成了视频输出功能，可以减少图像闪烁。NTSC／PAL编码，编码器支持复合视频及S－Video信号输出。可编程的3－Tap闪烁过滤器和垂直过扫描补偿技术可以达到非常好的TV输出质量。
5.丰富的3D和2D功能
这些功能包括：Specular and Diffuse Shading（反射和散射）、Alpha Blending（Al pha混合）、Multiple Textures（多重纹理）、Palletized Textures（衬底纹理）、Edge Anti－aliasing（边缘抗锯齿）、Vertex and Table Fog（雾化）、16／24位Z－buffering。另外，Savage3D也支持Bump Mapping、Anisotrophic Filtering、Reflection Mapping 、Shadows、Texture Morphing、Procedural Textures等效果。
Savage3D将采用0.25微米工艺制造，支持125MHz SGRAM和所有现有的操作系统。
Intel i740图形加速芯片
Intel i740是一套高度集成的图形加速芯片，它提供了3D、2D和影像显示性能，完全支持多媒体应用，其中包括软件和硬件DVD、Inercast(VBI)、TV I/O及视频捕获。
1.性能特点
i740图形加速器采用具有突破性的3D架构，可利用尽可能大的内存带宽，获得令人震惊的3D性能和高品质的图形显示，使用i740可以在运行商业及消费应用程序的主流平台上获得实时的3D性能。i740图形加速芯片特别适合于家庭用户的娱乐系统、小型商业图形创作平台以及各大公司的数据密集型系统。
i740是Intel首次采用自己的HyperPipelined 3D(超级管道3D)架构研制的第一款图形加速芯片。
除了令人惊叹的3D性能外，i740还提供了全方位的图形方案，其中包括出色的2D显示、流畅的视频播放、电视信号输入/输出以及对PC家庭影院的完全视频支持。i740图形加速器的硬件辅助特性改善了用软件播放DVD的能力，而且它的VMI端口提供了一个无缝接口，直接支持硬件形式的DVD回放。使用i740，电脑系统的设计变得更加灵活，可使用2MB、4MB或8MB的卡上内存，从而得到强大的图形性能。
2.技术特点
i740的“超级管道3D”架构是一项很有创意的发明，它能获得易于平衡、易于扩展及非常出色的3D性能。同时，也能让用户享受流畅的影像和突出的2D图形显示。这个架构主要有以下技术特点：
◇精确像素插补PPI（Precise Pisel Interpolation）
PPI与Intel独特的纹理引擎协作运转，在像素值和颜色值的插补过程中，能得到非常精确的计算结果。这种精确的像素处理在每一帧都能实现图形高质量。
◇并行数据处理PDP（Parallel Data Processing）
PDP是一种并行3D运算方法，允许在图形管道中同时执行几个命令。这样一来，无论在一个帧中需要实现多少数量的特性，都能连续保持高性能。
◇直接内存执行DME（Direct Memory Execution）
DME技术允许图形加速器在系统主内存中保存与处理纹理，而不是在卡上显存中进行。由于采用AGP的技术，可以保证获得528MB/sec的带宽。这样便提供了高性能、理伦上无限制的纹理大小以及丰富多彩的渲染效果。
3.规格
支持AGP 2×；峰值情况下每秒钟110万个三角形；Z缓冲；双线性过滤MIP映射；彩色阿尔法透明混合；实时纹理分页和视频纹理映射；雾化和大气效果反射光源；边缘修补（柔化）；支持纹理颜色、色度的调节；集成有硬件调色板；全屏幕、全帧的视频加速；支持廉价的软件DVD与硬件DVD；支持视频端口、TV I/O及视频捕获；支持电视会议、Intercastt和VBI。
4.测试情况
华硕推出的采用i740的显示卡??V2740，初看此卡，那巨大的散热片引人注目，卡上有8M SGRAM，卡的布线和选材一般。实际使用该卡与Intel的介绍有一定的出入。
测试中发现散热片上的温度很高，可以把人的手烫起泡，可见其能耗惊人。传说i740很挑主板，特别是Socket 7主板，和其配合的一些低档主板会出问题。如果用一些要求Direct 3D的游戏来测试，i740都能很好地把游戏中的细节表现出来，但总的来说还是不如Voodoo。在3D Bench 98的测试中，i740得了501分，比Voodoo高出了一截，比不上ORCHID RIGHTEO US 3DⅡ(采用Voodoo2芯片)，而且，在3D Bench 98的41项加速功能中有3项不支持，多于Voodoo2(2项)。可见如果是游戏至上的玩家，Voodoo2才是最佳选择。在高端应用中，i740面临着一个更强大的对手，那就是3D LABS Permedia2(以下简称P2)和Permedia2V(以下简称P2V)。P2在Windows NT下的Open GL测试中屡破纪录，所以Intel特意要求与3D LABS合作开发在下一代芯片MERCED上运行的3D显示卡。因此，3D LABS和Intel在3D芯片上的性能高低，明眼人很容易看出。在3DS MAX中(WindowsNT操作系统)对同一个文件渲染时发现，P2比i7 40至少快50％，而且随着P2的增强型产品P2V的上市，差距还会进一步拉大。当然，i740的驱动程序还可以进一步改进，性能也会相应提高，而在高端应用中又比不上3D LABS等大牌专业厂商的专业芯片，可以说是腹背受敌，前景难料。
3D加速芯片RIVA TNT
3D加速芯片RIVA TNT是由著名的3D加速芯片设计厂商NVIDIA推出了新一代超级3D加速芯片。想要知道RIVA TNT有多厉害，只需这样比较：一块使用RIVA TNT单芯片的显示卡，将在3D性能上完全超越两块使用SLI连接的3Dfx Voodoo2，而且其128位的2D加速引擎当然会比RIVA 128有所加强??真是超乎想象！
RIVA TNT最吸引人的地方并不是某项性能的提高，而是其整个体系结构有了很大的发展。RIVA TNT具有两个渲染引擎和两个效果处理引擎，其独特的双引擎、双流水线架构使之肯定能超越Intel刚刚推出的显示芯片i740，甚至很有可能超过3Dfx Voodoo2芯片集。RIVA TNT的设计规范咄咄逼人：2.5亿点/sec的像素填充率和每秒800万个三角形的处理能力。那么RIVA TNT如何能够实现这样惊人的性能呢？这得从它的3D流水线结构说起。
首先，RIVA TNT的高速内核需要一个恒定的数据流供其进行处理，所以，结构中设有预读取队列从AGP或PCI总线读取数据，系统就能以较高的速度向图形流水线输入数据而减少等待时间。预读取队列与一个4KB的节点缓存连接，由节点缓存将多边型数据送给两个并行工作的渲染引擎，每个渲染引擎都拥有浮点运算处理器和像素处理器各一个，它们负责处理全部的像素预处理任务。随后，两个渲染处理引擎将数据输出至各自的效果处理引擎来完成光线和特殊效果的处理(包括纹理贴图)。在效果处理的同时，RIVA TNT另外设有8K的贴图缓存将贴图数据及时地送给效果处理引擎以加快处理速度。紧接着，数据被送进一组独立的FIFO(先入先出)队列，它在双渲染处理引擎和帧缓存之间起着一级缓存的作用。FIFO通过128位的异步帧缓存接口将RIVA TNT内部时钟为100MHz的数据送往时钟可高达200MHz的帧缓存，以进一步提高系统效率。最后，RIVA TNT内建一个250MHz的RAMDAC，可以在较高的分辨率下提供更高的刷新频率。
RIVA TNT支持4MB/8MB/16MB的显示内存，而且全面支持AGP 2×接口和PCI接口。在API方面，RIVA TNT全面支持DirectX 6.0，包括新加入的突起映射(Bump Mapping)、单像素多纹理和模板缓存(Stencil Buffer)等特性，并且针对Direct3D作了完全的优化。NVIDIA还提供了一套通过了兼容性测试的OpenGL ICD驱动程序。此外RIVA TNT具有NTSC/PAL电视输出和CCIR－656视频捕捉接口,能够支持MPEG－1/2、DirectShow和Indeo硬件视频加速。在3D特性方面，RIVA TNT拥有100％硬件三角形发生器，支持逐像素的MIP映射和单像素多材质的贴图模式，而且拥有各向异性的过滤器，即支持沿某个轴向对材质进行过滤，可以较简单地实现三线MIP映射等复杂的过滤器功能。同时，RIVA TNT所有的操作都是32位的，全32位的渲染操作将使32位的色彩模式在程序中更加容易实现，而对于32位的Z－buffer(Z缓存)，其中Z－buffer本身用去24位，剩下的8位则可作为模板缓存使用。
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