48

更新時間: 2013-08-29

3dfx公司的基本概況
3dfx公司的發展歷程
一、霸業初成—VOODOO
對於大多數老一代遊戲玩家來說,談到3DFX相信都會感嘆萬千。正是這家公司真正把我們的視覺帶入了3D世界,它是PC領域3D加速設備的光輝典範,由VOODOO面世而領導的這場革命的一個重大意義,就是使PC機從此具有了和街機幾乎同級的3D處理能力,開創了PC界3D處理技術的先河。其實3DFX並不是3D顯卡時代的開創者,它只不過是一位後來者。
第一代3D顯卡應該是以S3 VIRGE和ATI 3D RAGE為代表,前者整體性能稍有優勢,後者則提供了對光源的處理能力,是當時3D性能最全面的顯卡。S3後來推出Virge/DX,在3D性能方面有很大提升,但在高端平面圖形方面弱於S3 Trio64V2/DX,這個期間內Matrox的MGA系列開始粉墨登場。
拋開其高昂的價格不談,MGA的3D性能的確十分出色,但與S3 Virge 和ATI 3D RAGE 相比仍顯不夠全面。Trident 9685是另一種風格在單晶元的顯卡上集成了TV視頻處理,提供視頻輸出,軟解壓方面非常出色,3D性能一般。IGS CyperPRO2000集成了TV視頻處理和編碼晶元,性能與S3Trio 64V+相仿。3D Labs Permedia 64在3D方面表現搶眼,但2D性能較低,不夠全面。
同樣的STG也是同樣專門的3D晶元,顯卡上帶波表音效。后兩塊顯卡是實實在在的3D遊戲卡。雖說這一階段顯卡的3D性能尚未成為世人關注的焦點,顯卡的綜合性與兼容性顯然佔了上風,但所有這些初級3D顯卡卻為不久之後的3D浪潮席捲全球奠定基礎。
慢慢地,多媒體的概念越來越深入人心,人們對遊戲畫面的要求也不再局限於2D的水平上,特別當一批「准3D」遊戲(如Tomb Raider、Need For Speed、Quake)出現的時候,人們被一些前所未見的3D特效深深地吸引住了!圖形晶元廠商似乎也都發覺了這個充滿無限商機的領域。
來自SGI公司的Scott Sellers、來自Mediavision的Gary Tarolli和Ross Smith三個技術工程師靠550萬美元的風險投資於1994年3月共同創立的3DFX 。經過3DFX的三位創始人—Scott Sellers、Gary Tarolli和Ross Smith的不懈努力,3DFX公司在1995年11月發布了其第一代、具有劃時代意義的顯卡—VOODOO,也走進3D時代。
相信VOODOO顯示卡在每個DIY心中有多大的份量了,這是一款1996年的時候最強大的3D顯示卡,支持硬體霧化;鏡面高光(Specular Hilight),色鍵透明處理(Color-Key-Transparency);阿爾法透明處理(Alpha Transparency),雙線性過濾(Bi-Linear filtering),三性線過濾(Tri-Linear filtering),貼圖過濾(MIPMAP Linear),抖動處理(Dithering),透視校正(Perspective Correction),動畫貼圖(Animated texturing),抗鋸齒(Anti-alasing),高氏調節(Gouraud modulation),次級像素矯正(Sub-pixel correction)等劃時代的3D效果,使得我們第一次感到了3D時代的來臨。
當時VOODOO使用了容量非常大的4MB EDO內存,核心晶元的工作頻率為50/55Mhz,使得像素填充率達到了45M/s,雖然這個速度在現在是沒有任何意義的,但在當時,這可是最強大的性能了。Voodoo的成功除了傑出的硬體性能以外,軟體技術的作用同樣功不可沒。
Voodoo支持所有主要的3D的介面程序,包括Glide、D3D和OpenGL。Glide使其專用的3D API,不僅性能出色,且易用性極佳,在D3D沒有被廣泛接受之前,3DFX正是憑藉這個介面程序戰勝各路競爭對手,得到軟體廠商的青睞。Glide在當時被公認為最好的3D介面程序,特別是它的易用性和穩定性都是程序師最喜歡的東西;Voodoo 在設計的時候就針對D3D進行了優化,很多人對D3D的認識都是從它開始的,不過到達DirectX 5.0 以後,Voodoo的性能已經被完全壓榨出來。不過,對OpenGL的強力支持更是Voodoo 制勝的法寶。
但是3DFX也為了避免於Matrox,ATi,S3等這些老牌勁旅正面交鋒,決定自己的產品以附加子卡的形式出現(需要配合其他2D顯卡才能工作),即使是這樣VOODOO子卡的成本高出當時最貴顯卡的1倍多。不過,幸好當時(1996年)存儲器價格狂跌,這樣原來價格居高不下的VOODOO顯示卡就變得容易接受多了,加上當時Diamond鼎力支持,首款VOODOO核心的顯示卡-Diamond Monster 3D就這麼推出了。
同時3DFX還引入了獨有的3D API—Glide,奠定了3DFX 3D加速之王的地位。Eidos的《古墓麗影》首先採用了此API,也正是由於《古墓麗影》的成功,3DFX成為了當時效果最好的3D顯示卡,後來3DFX又得到Quake的支持,至此VOODOO一發不可收拾,成為當時真正顯示卡的王者,而且EA、Westwood等受到VOODOO強大功能的吸引和Glide免費授權的誘惑,進一步鞏固了3DFX的地位。
雖然VOODOO讓3DFX這個顯卡領域的新秀獲得了巨大的成功,但3DFX公司也看到僅僅憑藉單純的3D加速子卡並不能壟斷顯卡市場,整合2D/3D才是以後顯卡發展的方向,於是就推出了VOODOO Rush。如果光從純粹的技術指標上看,VOODOO Rush絕對要勝過VOODOO。
因為它不但擁有當時最優秀的3D性能,並配備了6MB(4MB 3D,2MB 2D)或4M(2MB 3D,2MB 2D)顯存,同時還整合了Alliance的AT3D圖形晶元以提供2D功能,使它無需2D子卡配合,即可單獨工作。從而提供了硬體MPEG-I解碼、軟體MPEG 2解碼和TV-OUT輸出的功能,但雖然VOODOO和VOODOO Rush都是採用3DFX公司自家的晶片,但由於Rush必需將2D晶元和3D晶元整合在一起,所以得修改其控制晶元,以便驅動2D和3D功能。
但Alliance AT3D和VOODOO晶元兩者的整合性似乎不是挺好,造成2D顯示效能普通,而3D部分則同一些軟體存在兼容性問題,這是因為Rush的控制晶元在某些指令上為了和2D晶元兼容而做了些修正,造成某些支持3DFX顯示卡的遊戲在VOODOO上執行一切正常,但在VOODOO Rush上則有可能無法兼容。因此VOODOO Rush在曇花一現之後就草草收場。
二、獨孤求敗—VOODOO2
在3DFX發布了VOODOO之後,眾多顯示芯廠商看到了未來3D市場的生機,不久S3、Trident、3Dlabs、Number Nine、Matrox、Cirrus Logic 、nVIDIA、ATi等公司都先後發布了他們各自的3D顯示晶元,都想從這個美好的3D世界中分得一杯羹。3DFX為了保持領先優勢,於97年11月推出了其第二代產品—VOODOO2了。在當時來說,VOODOO 2仍然是一個不可思議的硬體產品。
VOODOO 2顯示卡的工作頻率達到了90Mhz(填充率達到90M/s,達到了VOODOO的一倍),雖然沒有nVIDIA後來推出的TNT高,但是在當時也是出類拔萃的了。另外其RAMDAC的工作頻率為135Mhz,在當時也是非常不錯的了。其首先提出的「單周期雙紋理」技術與「SLI(交錯互連)」技術使VOODOO2較前兩代產品在性能方面有了質的飛躍。
VOODOO 2顯示卡上一共具有3塊顯示晶元,一塊是負責像素處理的3DFX 500-0009晶元,和兩塊負責材質的500-0010晶元組成,最後通過一塊主控晶元來協同這3塊晶元的工作。這個設計在一個優點:在當時核心效率低的情況下可以彌補核心的很多不足。當時,第一人稱射擊遊戲Quake 2風靡全球,VOODOO2憑藉「單周期雙紋理」技術成為3D遊戲的速度之王,更成為Quake類遊戲的標準配置。
在nVidia發布了Riva TNT之前根本沒有圖形晶元可以和VOODOO2較量,3DFX也因此迎來其顛峰時刻!其它廠商的產品都在VOODOO2下黯然失色,用當時媒體的話來說,VOODOO2簡直是處於獨孤求敗的境地!
在當時,Pentium 2+ VOODOO 2是眾多遊戲玩家所夢寐以求的夢幻配置。如果你覺得這樣的3D加速都不夠的話,你可以再加上一塊,然後運行在SLI模式下,從而擁有雙倍的3D性能,VOODOO2 的特性和它的前輩VOODOO基本相似,但是它又提供了Z-buffering 還有Anti-Aliasing功能。不過,VOODOO 2仍無法擺脫VOODOO一樣的缺點—VOODOO 2仍只是一塊子卡,需要一塊2D卡支持才能實3D功能。
雖說3DFX在推出其第一代2D/3D顯示晶元-VOODOO Rush以失敗等告終,但3DFX並沒有放棄這個想法。在推出VOODOO2之後,3DFX發布其第二代整合2D/3D引擎的顯示晶元—VOODOO Banshee(即赫赫有名的巫毒女妖)。像Rush一樣,它整合了2D/3D引擎,最高支持16MB顯存,100MHz的核心頻率,125MHz的內存頻率,而RAMDAC頻率也高達250Mhz。不把3DFX把VOODOO2顯示卡的兩條渲染流水線縮減到了一條。
因此雖然Banshee較VOODOO2在指標上超過了VOODOO2(填充率達到100M/s、300萬每秒的三角形生成率,VOODOO 2為180萬每秒,但由於精減了渲染流水線降低了Banshee在遊戲中性能。不過還是由於內建了2D引擎加上不錯的超頻能力,最終Banshee在市場上也取得了不錯的成績。
三、危機四伏—VOODOO3時代
憑藉VOODOO2、VOODOO Banshee,3DFX再一次向世人證明了它的實力。而此時,nVIDIA宣布了它的革命性產品TNT—填充率為 180M 像素/秒,而且支持32位渲染,憑著不俗的性能獲得了市場一定的認可!此後不久,nVIDIA發布功能更強勁、支持特效更多的新一代圖形處理晶元—TNT2,大有取代3DFX的繪圖晶元領域霸主地位之勢。但是3DFX似乎並沒有對nVIDIA投以足夠的重視。
由於感覺如果不擁有顯卡生產線則會不時受制於顯卡生產廠商,3DFX於是1999年初收購了著名的顯示卡生產廠STB,從此開始了自產自銷的發展路線。在TNT2已經發布大半年之後,3DFX才發布其第三代產品—VOODOO3,而VOODOO3也是STB工廠的首款產品。不過雖說發布時間遲於nVIDIA的TNT 2,但VOODOO3在技術、支持特效方面並沒有帶來新的突破—大體之上可以看作VOODOO2+Banshee的結合體。
VOODOO3核心採用了0.25微米技術生常工藝和128位數據通道設計,首次把顯存容量支持到32MB(但所有產品基本都是16MB的)。不過VOODOO 3首次增加了材質壓縮的特點,這樣就可以在具有大材質貼圖場景中得到更好的效果,不過由於不支持AGP的DIME工藝,因此材質壓縮的作用並不大。
最先VOODOO 3有兩個型號VOODOO3 2000和VOODOO3 3000 兩者之間的區別也僅僅是工作頻率的不同(RAMDAC也不同,前者為300Mhz,後者為350Mhz。),2000的工作頻率為143Mhz,而3000則為166Mhz,並且從一些非官方的渠道的來的消息,VOODOO3 2000和VOODOO3 3000的核心是一樣的,VOODOO3 3000是超頻版本,因此覆蓋了大型的散熱片,並且可超頻能力很小。
VOODOO3 2000就不同了,通過改善顯示卡的散熱VOODOO3 2000很輕鬆的就可以工作在VOODOO3 3000的頻率下,因此市場上VOODOO3 2000的銷售量大大高於VOODOO3 3000,當然這除了價格的因素,可超頻性也是一個重要的因素。
不久3DFX又推出了VOODOO3 3500。VOODOO3 3500是一款多功能顯示卡,其具有一個TV接受器,可以提供視頻接受和輸出功能,並且此TV調諧器也是首次使用單晶元設計的產品。如果與TNT2相比,不支持32位渲染、不支持大紋理貼圖、不支持直接內存調用是VOODOO3最大的缺點,這也是3DFX在技術上首次落後於其對手。
這並不是最致命的,而最大的失誤是3DFX的市場策略。狂妄自大的3DFX自認為自己擁有了顯卡生產工廠,在DirectX幾乎一統天下的局面下仍堅持不開放Glide源代碼,使得昔日的盟友紛紛改投NVIDIA的門下,再加上STB的產能不足,3DFX的市場急劇萎縮。
而nVidia隨後又發布了GeForce 256更給了3DFX致命的一擊—GeForce 256採用了全新設計的架構,是首款支持硬體幾何和光影(T&L)轉換的顯示晶元,nVidia也是在此時引入了GPU的概念。此時的3DFX終於驚醒,並開始作出相應的對策如開放VOODOO 3 2000顯示卡的授權,準備推出具備32位色和4X AGP支持的VOODOO3 4000,但這一切都為時已晚,而VOODOO3 4000也永遠停留在了紙上。
四、最後一搏—VOODOO 4 5000
面對nVIDIA的節節緊逼,3DFX不得不推出了更新一代的產品。在幾經跳票之後,3DFX終於推出了其第四代產品—VOODOO 4 4500。而此時,3DFX首次引入了其獨創的VSA-100架構。VSA的全稱為:VOODOO Scalable Architecture,意思就是可升級VOODOO架構,這種架構可以進行更彈性的顯示卡設計,其架構最高支持同時32塊核心協處理。
VSA-100晶元採用了0.25微米的製造工藝,繼承了140萬個晶體管,內置350MHz的RAMDAC,運行頻率為166MHz,最高支持64MB顯存。VSA-100終於使3DFX邁入了32位渲染的行列,其支持先進的T-Buffer功能(但必須有成對的晶元才能實現),並且焦點模糊(Depth of Field Blur)、柔和陰影(Soft Shadows)、柔和反射(Soft Reflections)等特效。
由於VOODOO 4 4500的市場定位是針對中低端顯卡市場,採用更具成本優勢的單VSA-100晶元方案,所以不支持T-Buffer的功能和低下的填充率,根本不是TNT 2的對手。因此VOODOO 4 4500在曇花一現之後就從市場上消失了。(註:VOODOO 4 4500擁有32MB,16MB和8MB顯存的三個不同版本。)
針對VOODOO 4 4500的不足,3DFX不久發布了採用2塊VSA-100晶元的VOODOO V 5000。由於配備了兩塊VSA-100晶元,VOODOO5 5000能夠實現VOODOO4 4500兩倍的幀速率以及T-Buffer,並且採用了PCI介面設計,在工作站方面還是很有市場的。不過,VOODOO 5 5000的功耗十分大,需要外接電源才可以正常運行,而且只支持32MB的顯存也是VOODOO5 5000的不足(因為兩枚VSA-100分別只能用到16MB顯存容量)。
隨後,3DFX發布了採用64MB顯存的VOODOOV 5500。這款產品在技術之上同VOODOOV 5000沒有很大差別,仍採用VSA-100架構,不同之處是採用了64MB的顯存和以AGP作為匯流排界面。VOODOOV 5500由於採用了AGP介面和採用容量更大的顯存,性能都有所提升。在推出前期VOODOO5 5500還是取得了一定的市場成績,但2000年STB工廠的產能很低,遠遠不能滿足市場需要,因此最終還是改變不了3DFX的最終下場。
按原計劃,3DFX還將向市場推出一款VOODOO 5 6000產品。VOODOO 5 6000採用多達4片VSA-100晶元,搭載183 MHz 的128MBSDRAM顯存,填充率達到了1.33—1.47 千兆像素/秒,同樣需要外接電源。在性能VOODOO 5 6000支持效果更好的T-buffer功能,並且支持創記錄的8X FSAA功能,但由於設計較複雜,生產成本居高不下(當時的售價預計在600美元左右),而且元件短缺的問題和3DFX財政原因,這款怪獸級的顯卡幾經跳票之後最終沒有發布。
結語—巨星最終的隕落
由於VOODOO 4的性能太差,而VOODOO 5的價格又居高不下,促使3DFX的支持率急劇下降。到2000年,NVIDIA的羽翼已經豐滿,3DFX已經無力阻止NVIDIA進行的步代。面對這個不利局面,3DFX將所有希望放在了Microsoft身上—以1.8億美元的價格準備收購Gigapixel公司、希望獲得Microsoft將要推出的X-BOX的圖形晶元訂單。
但是Microsoft最終卻選擇了nVIDIA,3DFX的股票再次下挫,而且計劃中RamPage也被無限期地擱置!毫無生機3DFX最終被NVIDIA僅以一億美元的低價收購了,並且收購后的3DFX公司將被解散,今後其品牌不再保留,至此3DFX公司劃上了一個句號!從此,一個極具傳奇色彩的顯示晶元廠商最終僅僅留存在眾多硬體發燒友的腦海中!
3dfx重生-Voodoo 590(4月1日的愚人節笑話,國內小白不要信以為真)
2011年4月1日,NVIDIA還突然拋出一顆重磅炸彈,宣布了基於Voodoo架構的新卡「Voodoo 590」,擁有驚人得233顆核心,「強大得有些荒謬」。
NVIDIA表示,3dfx被收購的十餘年來,其實在NVIDIA內部一直有一個前3dfx專家組成的團隊過著秘密的生活,白天是NVIDIA公司員工,設計、製造、推廣GeForce顯卡,空閑時間就在公司的默許下基於3dfx技術開發革命性的顯卡。經過十年的雙重生活,他們終於準備好向全世界展示自己的成果了。
3dfx創始人之一兼首席科學家、現仍留在NVIDIA公司的Gary Tarolli表示:「我們從來沒打算放棄。Voodoo技術有著無窮的潛力。這個世界從來沒有認識到它的真正實力。」
隨後他展示了「Voodoo 590」並解釋說:「我們將它命名為590是因為它在填充率方面堪比GeForce GTX 590,這是圖形性能的一個關鍵指標。兩塊卡都能每秒鐘填充7770萬像素,唯一的不同就在於Voodoo 590使用3dfx十年前的技術打造的。這套古老的架構延伸到了與NVIDIA Fermi架構同樣的高度。看看3dfx是多麼超前吧!」
從架構圖上看,Voodoo 590集成了233顆VSA-100晶元(3dfx最後的作品Voodoo 5 5500隻有兩顆),核心頻率仍是166MHz,每一顆都擁有兩個像素管線,整塊卡上還搭載了7456MB嵌入式SDRAM顯存,每個核心32MB,以及一個Tile Distributor。
技術方面,該卡沒有T&L、Shader和其它沒用的東西,完整支持Glide API、3dfx T-Buffer緩存、466x RGSS旋轉柵格超級採樣抗鋸齒以及專利的單向單循環多重紋理。
它甚至還引入了新的SLI機制,可以讓兩塊乃至四塊卡並聯,也就是同時擁有932個VSA-100核心,不過技術細節暫時保密。
曾經的3dfx產品營銷總監Tony Tamasi還透露,其實Voodoo 590也引入了NVIDIA的一些技術,比如散熱方案就源於NV30並進行了適當拓展,但是功耗情況誰也不肯說。
Tarolli宣稱:「可編程著色器的實現方式很多,T-Buffer技術就能達到CGI級別的景深、動態模糊和抗鋸齒,只需要足夠的採樣即可。Voodoo 590擁有233顆VSA-100核心,也就有了466個採樣,最終獲得的圖形質量足以超越皮克斯動畫。」