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OpenGL加速卡评论（上）

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2002年01月08日16:17

在上面的几篇文章中，大部分谈论的都是面向家庭用户的中低档显卡。然而，机械CAD（MCAD）和数字内容创作（DCC）的专业用户却不得不花费大量的时间来操作线框，并对模型和物体加阴影。即使简单地旋转仅有10万个面的多边形模型时，你将花费所有的CPU和显卡时间，因为普通的CPU（包括Pentium 4 和Athlon XP）和显卡对此并无特别优化。这也是为什么专业OpenGL显卡是任何MCAD和DCC工作站得重要组成部分之一的原因。

在这篇评论里，我们将向大家展示几款不同的OpenGL显卡在3D Studio Max 4， Maya 4和其他高端应用程序里的表现。我们也将用Indy3D 和SpecViewPerf 基准程序来测试MCAD的性能。这几款不同的显卡是：

• 3DLabs Wildcat II 5110
• 3DLabs Wildcat II 5000
• ATI FireGL 2
• Elsa Gloria III (Nvidia Quadro II)
• Geforce 2 GTS
• Geforce 3

为了让测试更有趣，显卡中也包含了Gloria II (Nvidia Quadro)。这样，你就能大概估计升级购买更传统的高端3D显卡，如Wildcat，Gloria III或FireGL带来的性能提升了。

有些让人奇怪的是，我们的测试中也包含了像GeForce 2 GTS这样的游戏用显卡。这类3D加速卡已经为多重纹理做了优化，他们甚至比OpenGL的T&L还要厉害。而高品质的驱动程序让这些显卡在一些应用程序的测试中领先，但这些程序仅仅是专业高端CAD/CAM程序中的一角。当然，考虑到一块典型的基于GeForce 2的显卡可以用100美金或更低的价格买到，再相对于传统的3D解决方案10倍于这样的价格，这些的显卡的价值就能体现出来。

一些分析家认为OpenGL显卡的购买者并不十分关心价格标签，但实际上并非如此。仅有极小的一部分市场（最高端的用户）愿意付一笔巨大的额外费用来换取OpenGL 性能和准确性轻微地增高。对此很好的证据就是：一个典型 “低位” 的OpenGL卡，像Elsa的Gloria III和3Dlabs的 Wildcat II 5000仅仅花大概750美金就能买到， 而几个月前，它们要花上千美金。

以下先介绍几款大家比较陌生的显卡：

Elsa的Gloria III

NVIDIA和Elsa成功的推出了一些以前从未在专业OpenGL硬件市场上看到的高性价比的显卡。从我们收集的数据来看，我们相信Elsa已经占据了1/3的专业3D OpenGL显卡市场。注意到我们谈论的是“3D”市场，因此我们排除了Matrox显卡（G400, G450, G550），这个典型的2D工作站显卡。现在，考虑到Sun拥有25%的3D工作站市场，而且Sun卖的所有工作站中用的不是自己的加速卡就是那些基于Wildcat芯片的显卡。因此一个保守的说法就是Elsa已经牢牢地抓住了x86工作站市场，因为Elsa的市场占有率已经接近50%。 Elsa已经完全征服了这个市场的“低端”。

Elsa的Gloria III是从NVIDIA的Quadro II改进而来。Quadro II是一款稍加改进，拥有特殊OpenGL驱动的频率更高的GeForce 2显卡。现在，Elsa已经发布了基于GeForce 3“工作站版本”Elsa Gloria DCC显卡。这块显卡特别瞄准了3DS Max的用户。我们希望在不久的将来可以测试这张显卡。

Gloria III一个重要的优势就是能在最高分辨率和最高刷新状态下支撑高负荷的图形运算。

ATI的FireGL-2

基于IBM几何和光栅引擎的ATI FireGL-2是被Sonic Blue公司第一次引入市场的。在2001年4月3日，ATI正式从Sonic Blue获得了FireGL图形芯片。FireGL-2有两个更昂贵的兄弟：FireGL-3和FireGL-4。FireGL-3几乎和FireGL-2一模一样，除了它有双头显示功能和更高的显存（128 MB，FireGL-2只有64 MB）。而FireGL-4可以被认为是更高时钟频率的FireGL-3。不过，FireGL-2仍然是三者中最有吸引力的一款：它并不向其它两块显卡一样要求AGP Pro插槽，而且它的价格很诱人。

FireGL显卡在这次测试中表现一般：根据我们的工业报告它仅有5-7%的市场占有率。不过几周前，ATI发布了新的FireGL 8800。我们倒是很有兴趣想看看这块新的显卡能在市场方面有多大作为。

有趣的是，FireGL-2和一块相当大的散热器（不是风扇）一起出售。用散热器的设计使它散热的效果非常好，也非常稳定。FireGL-2另一项优势是它硬件支持16个光源，这是它重要竞争对手Elsa Gloria III的两倍。

3DLabs Wildcat II 5110/5000（野猫）

3Dlabs的Wildcat II 5110简直就是一个超级的猫科动物！非常高的双优化OpenGL 管道（两个独立的几何和两个独立的光栅化CPU）让3DLabs 5110 成为了现今最强劲的OpenGL显卡。这个“笨重”的显卡占据了ATX主板结构的整个宽度，而且它的功耗超过了50瓦特。如果没有强劲电源和AGP Pro插槽的支持，你甚至不能启动这头野兽。但这块显卡并不是那些想建立便宜工作站的3D艺术家或工程系学生能轻易得到的。不仅因为它接近2000美金的售价，更主要是它仅仅通过OEM，例如Dell和Compaq的工作站来发售。

强劲的能力让3Dlabs的Wildcat卡非常流行，跟据我们最近的数据表明：3Dlabs大约占据了15-20%的3D OpenGL显卡市场。然而，十分明显的是3Dlabs正在同低价高性能的Elsa产品做竞争。

3Dlabs同非常受欢迎的Gloria对抗的产品Wildcat II 5000，刚好是Wildcat II 5110去掉了一半。这个单管道的Wildcat II 5000非常显著的优势就是它仍然能处理24个硬件光源。比Wildcat II 5110更受DIY工作站用户的兴趣，因为这只猫可以从零售市场上买到，而且价格令人吃惊仅为750美金。

Wildcat II 5000最受人关心的是纹理填充率，因为它只有166百万/秒，而对应的Quadro III有2000百万/秒。虽然纹理填充率并不是传统OpenGL 显卡优先考虑的地方，但它可能成为有纹理和阴影应用的动画预览中的瓶颈。Wildcat II 5000和5110一样巨大，而且也一样要求AGP Pro插槽。我们注意到Wildcat II 5000是运行在AGP 2x的模式下，这可能使它在运算大量多边形时性能产生部分下降。

显卡参数

*** Powerstrip测试表明是AGP 2x

下面从上到下是Elsa Gloria III，ATI FireGL-2和3DLabs Wildcat II 5000。

Wildcat II 5000和Wildcat II 5110结构完全相同，事实上，你可以清楚地看到显卡上属于第二块几何和光栅的芯片位置。

几乎所有的都是在以下的配置上进行的，除非有另外说明。

• 双1.2 GHz Athlon MP（双1800+ 则另外说明）
• 主板：Tyan Tiger MP - Tyan Thunder K7（用于 Wildcat II 5000/5110） 注：这块主板国内的朋友可能比较陌生，但在在国外却是常有名的双芯片主板。
• 512 MB (PC2100, 266 MHz) Samsung ECC DDR SDRAM CAS2
• AMI MegaRAID express 500 Ultra160 controller, 32 MB SDRAM cache
• Seagate Cheetah 18 GB Ultra160 ST318451LW (15,000 RPM)
• Mitsumi 48xFX4830T IDE-CDROM
• Allied Telesync 2700-TX NIC
• Creative Labs Soundblaster Live!
• Windows 2000 Service Pack 1

所有的测试都是再Windows 2000下进行，因为我们相信大多数的公司和专业用户仍然在使用Windows 2000。

驱动程序：

• 所有Elsa显卡使用NVIDIA的21.81正式版驱动
• 所有Wildcat显卡使用3Dlabs的05.03.00.15驱动
• FireGL-2显卡使用ATI的5.12.2195.2070驱动

对于Maya测试的，我们也包括了用于参照的Dell Precision 530（双1.7 GHz Intel Pentium 4 Xeon芯片）。这套系统也使用了完全相同的显卡和磁盘子系统，而且拥有512 MB的PC800 ECC RDRAM。

所有的测试都在1024x768x32bpp，85 Hz的刷新频率下进行。

我们的评测是从一些CAD基准开始。毕竟，CAD应用程序是这些显卡的应用的主要地方。第一个测试是Indy3D，它是一个跨平台的OpenGL和CAD工业标准基准。其CAD150子测试旋转了一个有150,000多边形的引擎，并在测试的最后对模型进行了光影细化。

Indy3D CAD150（越大越好，单位为：帧/秒）

在2000年中的主流显卡，如Intense3D Wildcat 4110或3DLabs Oxygen GVX210即使用目前最快的CPU也仅仅能达到每秒6到8帧的水平。而现在Wildcat II 5110可以像玩一些第一视角射击游戏一样旋转拥有150,000个多边形的模型，真是太激动人心了。3Dlabs的双头怪物很明显的赢得了这场测试，而the Wildcat II 5000也表现得相当不错。

当然，单独的帧数并不是唯一的标准。当一个操作需要数十秒时，你就会希望CAD软件仍然能保持响应。举个例子：如果模型在一个窗口进行旋转，你也许会希望从另一个窗口的不同角度观看它。Indy3D的套件也包含了当运行CAD150测试时CPU的利用率，它也能帮助我们理解显卡对CPU的消耗是多么的大。

Indy3D CAD150 CPU负荷（越小越好）

除了Wildcat显卡外，其它卡几乎都用尽了所有CPU资源。这让CAD程序（例如菜单） 在密集操作复杂模型时几乎吸取了任何响应。

我们的实验室并没有Solidworks和Pro/Engineer，但是来自SPEC ViewPerf的 medMCAD-01和上面两种MCAD程序执行了非常接近的操作。这个程序主要由线框图测试（40%）和阴影图测试（60%）组成，因此这个测试成了传统OpenGL卡的强项。而这些为阴影效果做优化的显卡在测试中成功的击败了为增强纹理做优化的游戏显卡。

medMCAD-01（越大与好）

Wildcat II 5110在测试中再次夺冠，但是Wildcat II 5000的优势并不明显。这个测试清楚地表明了游戏显卡和OpenGL显卡的区别。而虽然Quadro III和Geforce 2 GTS是基于同一芯片，但Quadro几乎取得了GTS两倍的成绩。导致如此大差距的答案就是Quadro为线框和阴影优化的驱动程序。事实上，Gloria III驱动程序极大的提高了它在测试中的成绩，它仅仅落后于FireGL-2一点点而几乎赶上Wildcat II 5110。

SPEC DRV-07测试运用了Design Review，一个经常被用来设计组成建筑物基础的电子通道和其他管道设备的3D计算机模型包。场景经常被渲染成由三角形或线性所组成的高变换有序物体。这个测试也包括了带有线性过滤和透明纹理材质的模型。而更新的DRV-07阴影模型拥有367,178个顶点和42,821个图元（计算机图形学术语，典型的图元是长方块、线段、多边形等）。

DRV-07（越大越好，单位：帧/秒）

很明显Wildcat卡是领先者，紧随其后的是FireGL-2，而NVIDIA的加速卡则落在了后面。我们将在后面更加细致的讨论这些。

SPEC ProCDRS-03基准测试是用Parametric公司的工业设计软件CDRS。这个测试包含了10个视窗，其中两个用的是线框模式，而另外8个是阴影模式。整个线框模型包含了404,000个顶点和37,000条线条，而全部反锯齿线有388,000条；阴影模型不少于262,000个三角形。在一些阴影模式中，有512x512x24bpp的纹理的到了应用。

再一次的，Wildcat II 显卡成为了领先者，5110第一，而第三位的5000仅仅轻微落后于FireGL-2。 为什么会这样？我决定将线框、阴影、阴影+材质和阴影+顶点着色的结果分开，这样我们就能清晰的看到每块卡的优势和弱点。

上面的图显示了所有的东西。描绘反锯齿多边形的加速能力使Wildcat II和FireGL-2超过了所有基于GeForce的显卡。阴影和材质的测试则是Elsa Gloria III的舞台，而仅仅只有强大的Wildcat II 5110才能稍微领先。在顶点着色中，Wildcat又一次领先。现在我们就能理解问什么Elsa显卡能在一些测试中击败Wildcat II 5000的原因了。

MedMCAD-01测试结果中包含了60%的阴影成绩，这对于对线框加速较慢的Quadro芯片影响较小。Indy3D测试中含有阴影模式帧数的成绩，而较高的帧数对测试的最终结果有不小的影响。而整个DRV-07测试75%的结果由光滑阴影和顶点着色物体决定。因此DRV-07测试确认了我们从CDRS测试中得到的结论：Wildcats在顶点着色中性能超群。

另外一个有趣的测试就是Indy3D中纹理填充率的成绩：

NVIDIA的Quadro III不能否认它是从游戏显卡而来：因为它的纹理填充率在所有的OpenGL显卡中最快。Geforce 3因为拥有bandwidth saving features（带宽节约）的技术优势从而在这个测试中非常耀眼。它的构架既不同于像Wildcat II一样的传统解决方案的专业OpenGL显卡，又不同于现在的游戏显卡。这两类显卡拥有不同的侧重方面，就像白天和黑夜一样，但GeForce 3成功的把他们融合在了一起。

[未完待续]

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