1.专业图形卡与游戏卡在图形处理器硬件设计中采用不同的理念。一般来说，游戏卡目前虽然可以都可以很好地支持各种OpenGL和Direct3D游戏，但是，它们更多地专注于游戏中需要的那些功能。为节约成本而计，对于在游戏中明显不会用到的那些功能如线框模式的抗混淆（反锯齿）、双面光照、3D动态剖切（3D Windows Clipping）等功能一般是不会在硬件中予以支持的。而专业图形卡则不然。与游戏总是运行在全屏幕、只用于表现完全渲染好的场景的情况不同的是，专业应用软件中往往更多的时间是在显示模型正在创建和编辑状态中的情形，因此线框模式、阴影模式下的性能也是至关重要的，各种专业软件所涉及到的功能都应该在硬件上予以支持。另外，从性能上来说，游戏运行需要足够快的速度，而且游戏的场景往往不太复杂，因此游戏的性能瓶颈大多出现在像素或者纹理处理速度上；专业应用中，像高级场景渲染、CAD/CAM、影视用三维动画等应用领域往往会遇上非常大规模的模型和许多光源，因此图形系统的几何与光线处理能力是至关重要的。这两者的区别造成游戏卡与专业卡在硬件设计上各有侧重。 2.专业图形卡与游戏卡在驱动程序上也有本质区别。对于游戏卡来说，在驱动程序中只需要对游戏中常用到的部分OpenGL函数能够提供很好支持就可以了，而专业图形卡由于面向范围广泛的专业应用软件，因此它必须要能够对所有OpenGL函数都予以支持。正是这些原因，在游戏中性能很好的游戏卡在运行专业软件时经常会出现性能剧烈下降的现象。 3.专业卡和游戏卡在应用软件的兼容性方面有许多重大的区别。首先，专业卡的驱动程序完全针对OpenGL的所有函数进行优化，同时，针对各个不同的应用程UD,胪?r9gZ41KeD8别之处采用专门的解决办法，如在驱动程序里面提供各??濚 ZjtF岴[??件的优化设置选项，提供专门的驱动程序（如ELSA专业卡附带的增值驱动Maxtreme、Powerdraft以及QuadroView等）。而游戏卡在这方面没有采取Cx稉潲时On觉^v"}B施，因此采用游戏卡来运行专业软件的时候经常会出现各种奇怪的兼容性问题，如显示错乱（如部分游戏卡运行Inventor、Alias等软件）、性能突然下降（如许多游戏卡运行SolidWorks打开多个3D窗口时）以至于死机（如游戏卡在SolidWorks中编辑复杂模型时）等等问题。 4.专业卡在硬件和驱动程序方面均经过十分严格的测试，可以最大程度降低在运行时出现不稳定的情况；而游戏卡则将主要精力放在快速运行游戏方面，在稳定性方面没有过多的要求。 5.专业卡的开发和经销商一般都具有高水平的技术保障队伍，在用户运行过程中发生的问题可以给予准确和即时的解答，同时，专业图形卡开发和经销商往往和各个ISV保持有紧密的联系，可以相互协助解决用户碰上的问题。而游戏卡则在这些方面几乎没有任何力量投入，因此碰上用户在专业软件方面出现的问题一般没有任何解决办法。 6.专业卡作为一种生产力工具，在软硬件生产开发、技术支持等方面需要投入比游戏卡多得多的资金，但是在销量上远小于消费市场的游戏卡，造成专业卡的售价较高。 由上面可得出以下几点。 第一：专业3D显卡和家用显卡在应用的侧重点上完全不同。早期的3D专业卡甚至自带CPU，好加快某些支持双CPU运用的专业软件的处理速度，现在GPU的概念提出和CPU的频率高速提升后，带CPU的显卡是没有了。 专业卡主要的注重点在于两个： （1）：硬件可支持的特效多，家用显卡一般不具备; （2）：对常用的3D设计软件的支持好，应用这些软件时处理速度更快，这是由专业软件和专业显卡相互配合才能做到的，而对于游戏的优化是根本不考虑的。而家用显卡侧重于（1）：支持的特效比较少，一般只具备常用和家用软件支持的一般特性; （3）：针对视频、游戏等家用功能进行优化，对于专业设计考虑甚少甚至几乎不考虑，搭配使用专业软件时无法完全发挥作用。 第二：专业软件对于特效的要求很高，要能够支持非常多花样的特效，这不是普通家用显卡的什么多顶点光照、超采样、FASS、还有例如很低效率的即时渲染能满足的。专业显卡不单在软件上充分和专业软件进行配合充分优化，而且还能更好的配合多CPU系统的工作，家用显卡配合多CPU工作一般效率不高。 第三：专业显卡的像素填充率等指标要求比普通家用显卡要求高，通常高档的专业显卡可能有多片显示处理芯片用以提高性能，同时为了处理更大的材质和在更高分辨率下工作，通常配备更多的显存。这也使得它的价格非常的高，最便宜的几千块钱，贵的超过十万，当然了，这里面也有产量较少所以标价很高的原因。 可见，专业显卡在处理专业软件的工作上有更大的优势，能够在硬件层上支持很多需要用到的特效，由于专业软件的配合以及对多CPU系统的良好支持数者并用能够得到更快的处理速度和更好的处理效果，但是由于对于游戏的支持无论是在硬件方面还是在软件驱动方面的考虑很少，所以游戏速度不会很快，甚至可能有某些游戏根本不能玩的情况。而家用显卡在游戏方面问题不大，因为它的设计和驱动都是针对普通家庭应用，包括游戏，当然，在专业软件方面的问题也不是很大，一般都能用，但是处理速度和效果就略逊一筹. 这么说来，选用专业显卡的话用专业软件应该没问题，但是对于家用范围的应用可能会有兼容性问题。选用家用显卡的话，在家庭应用方面没有问题，同时在专业设计方面也能用，问题只是特效不够丰富速度稍微缓慢，这点一般可以用更高频率的CPU甚至多CPU以及加大内存等方法进行一定程度上的弥补。 当然，普通显卡有时候通过更换其它版本的显卡驱动，或是安装OMEGA（加速版，驱动之家可以下载到）的驱动也许能勉强运行一些专业作图软件，不过最根本的解决办法还是使用专业作图卡。 游戏显卡与专业显卡的区别: 随着各种专业图形创作软体的不断推陈出新，与之相配合的硬体图形工作站也得到了广泛关注。而在图形工作站配置中，专业绘图卡的优劣直接关系到图形创作素质的好坏，所以更被誉为专业绘图人士的创作基础。一块专业绘图卡的价格不菲，大家有目共睹，动辄五、六千元，甚至高达上万元也并不罕见。如此高昂的价格，使最新发布的高端游戏显卡也自叹不如。于是，很多人便开始利用游戏卡与专业卡之间在晶片上的“亲密”关系，将一些高端游戏卡进行硬体改装，以此来实现游戏卡到专业卡的“质”变，从而节省大笔开销。的确，通过改装后的游戏卡可能在系统识别上显示出了专业绘图卡的特有标识，也似乎得到了性能的提升。但是，这样的改装，真的能使“乌鸡”变成“凤凰”吗？ 乌鸡当然不能变成凤凰，因为它们仅仅同类而不同种！首先，有一种流传的很凶的说法，游戏卡和专业卡所采用的显示晶片设计理念相同，专业卡仅仅是普通家用卡的加强版，而这一观点却并不正确。造成这种错误的认识是由于消费者对专业图形晶片的研发模式的理解不十分清楚。一般来讲，像ATi等厂商在进行晶片研发时，大都是先进行游戏晶片的研究，待量产以后才在该游戏晶片的基础上进行专业绘图晶片的研发，因而导致二者间的理念不同。 二、名词解释 在前面介绍专业显卡时，提到了Global Illumination、Ray Tracing等专业名词，下面就对它们的含义作一些简单的解释。 什么是Global Illumination？ Global Illumination（全局照明）是一个和Local Illumination（局部照明）相对的概念。绝大部分简单的3D软件都能提供Local Illumination的支持。但是Local Illumination在应用上有极大的局限。Local Illumination只考虑光源对目标物体的改变，而不去考虑该光源对其他对象的影响。而在Global Illumination中光线对于目标对象以外的影响将会被同时计算。现代的全局照明往往同时包含了光线追踪渲染和辐射度渲染，渲染器用辐射度计算出全局与视图无关的照明方案，然后Ray tracing使用这个方案渲染跟视图相关的图像并增加镜像高光和反射。现阶段应用最广泛的Mental Ray、Final Render等渲染器都提供了对GI的支持。 什么是Ray Tracing？ 我们将光源分成众多的射线，然后再沿着视点和象素连线射出一条光线，之后根据材质的属性计算出这些光线被物体吸收、折射、反射后最终回到视点中的数值变化，从而获得一个正确光照场景。OpenGL ARB在2005年1月31日宣布，已经有研究组织成功的在Geforce6800 GT GPU上通过Cg和OpenGL API实现硬件光线追踪计算。 什么是Radiosity？ Radiosity（辐射度渲染或光能传递）算法其本质就是将光看作是一种物理辐射，然后计算辐射的传导就能获得加之于每个对象物体上的光照强度，从而获得正确的渲染结果。辐射度渲染通过制定在场景中光线的来源并且根据物体的位置和反射情况来计算从观察者到光源的整个路径上的光影效果。在这条线路上，光线受到不同物体的相互影响，如：反射、吸收、折射等情况都被计算在内。和其他渲染方法相比，Radiosity更接近于光的自然传播原理，因而受到广泛的欢迎。 三、专业图形卡历史简介 10年前专业图形卡市场被几家公司牢牢占据——3Dlabs、Evans & Sutherland、Quantum3D、Diamond。时过境迁，众所周知Diamond已经在几年前倒闭，旗下的FireGL图形卡开发小组被卖给了ATi。3Dlabs被创新收购后一蹶不振，直到Wildcat Realizm系列图形卡才挽回颜面。Evans & Sutherland、Quantum3D两家则彻底退出专业图形卡市场转向可视化模拟领域，Evans & Sutherland和美国军方开发了MCT系统对飞行员进行可视化模拟培训，Quantum3D则和NVIDIA合作为美国军方开发了America Amry可视化模拟训练系统。除了美国军方之外，这两家可视化模拟器产品也被众多公司、机构所采用，两家的产品几乎垄断了整个高端可视化模拟器市场。 在让我们看看3Dlabs。作为OpenGL的起草人之一，3Dlabs和SGI合力搭建了整个3D世界的基石。因此在很长一段时间内，3Dlabs的专业图形卡有着极高的市场份额。与此同时3Dlabs的“半专业”图形卡Premeida2在民用图形卡市场获得了不小的成功。可惜这次的成功使得3Dlabs开始狂妄了起来，Premedia3迟迟无法完成研发，周围的对手却在虎视耽耽，准备瓜分专业图形卡市场。 NVIDIA Geforce256的诞生绝对是计算机图形史划时代的进步。T&L的引入一下子拉近了专业卡和民用卡之间的距离。以往专业卡上昂贵的独立几何处理单元被集成进了GPU内部，这样民用图形卡首次有了和专业图形卡相提并论的机会。NVIDIA随后伙同ELSA共同推出了内核逻辑设计几乎和Geforce256完全相同的Quadro256 GPU。NVIDIA Quadro的成功和曾经辉煌的ELSA密不可分。在Quadro以前ELSA已经在专业市场上占据大量的份额，基于3Dlabs图形芯片的ELSA GLoria系列图形卡成为当时众多DCC工作者梦寐以求的东西。 在Quadro之前，NVIDIA和ELSA试探性的推出基于RIVA TNT2的专业卡ELSA Synergy II图形卡，该卡上市后成为当时性价比最高的产品。也为日后Quadro的成功打下了基础。据称当年ELSA的工程师们单就修改TNT2原始驱动中所存在的Bugs就多达3000多个，更不用说接下来的PCB重新设计及针对软件的优化工作量了。NVIDIA推出Quadro大获成功后不久，为了彻底完善专业图形卡领域的驱动支持，将整个ELSA专业图形卡驱动研发队伍纳入旗下，而ELSA在失去这支精锐队伍之后开始一蹶不振。 当时还有另外一家公司于ELSA旗鼓相当，那就是Diamond。和ELSA不同，Diamond的专业图形卡从设计到驱动研发是由旗下一个独立的工作组完成的，该工作组就是FireGL。FireGL从SPEA公司转到Diamond旗下后，无论是产品的推出速度还是产品的竞争力上都有了惊人的提升。在这段时期内，FireGL小组推出了FireGL 1000、FireGL 2000、FireGL 3000、FireGL 4000共4片图形卡。有趣的是这4片图形卡的图形核心竟然来自于3家毫无关联的公司。FireGL 1000采用了3Dlabs Premedia NT+GLint Delta核心，而FireGL 2000的图形核心来自于AVANCE Logic，FireGL 3000同样使用Premedia Avance，最后的FireGL 4000竟然选择了三菱3D PRO 2MP图形内核。 随后因为台湾厂商的加入，板卡制造行业的利润急速下滑。Diamond和ELSA同时遇到经营危机，Diamond被S3收购后改名为Sonic Blue，专门推出S3图形芯片的图形卡。而FireGL小组则采用IBM Rasterizer及RC1000+GT1000等图形核心陆续推出了FireGL 1 ～ FireGL 4共4片专业图形卡和Quadro分庭抗礼。之后的事情相信大家也很清楚了，Sonic Blue再次完蛋，S3被VIA买下，FireGL则被出售给了ATi，拉开了ATi切入专业图形卡市场的序幕。 FireGL并入ATi近一年后，采用ATi Radeon8500 GPU推出了基于DirectX 8的FireGL 8800/8700。但是R200内核设计显然不适合用作专业用途，DirectX 8在专业领域面对OpenGL依然显得太嫩了，所以FireGL 8800/8700最终只能依靠低价占领市场。紧接着3ds max加入了D3D 9支持，而3ds max的D3D执行效率竟然超过OpenGL。ATi的Radeon 9700系列也通过DX9扬眉吐气。基于R300内核的FireGL X1自然也趁势出击给予了Quadro强力的阻击。 四、当今专业图形卡所需具备的特性 在经历了近10年的发展之后，专业图形卡已经非常成熟。在我们以往测试过的所有专业图形卡中都展示了许多一致的特性。对于新一代专业图形卡我们认为它们必须具备以下特性，才能满足我们不断提升的需求。 1. 基于PCI Express Graphic（X16）接口 尽管使用PCI Express Graphic（X16，以下简称PEG）接口的娱乐用图形卡对比相同型号的AGP图形卡在性能上的优势微弱，但这并不代表PEG接口所提供的性能仅稍好于AGP 8X。在绝大部分游戏应用中所需要调用的纹理容量基本很少超过256MB。而在专业应用中，所需要的纹理却经常突破1GB。要高效的对这些纹理进行操作，显然需要1GB以上的显存，可惜的是如此大量显存的显卡价格将会惊人的昂贵。于是将纹理存储在系统内存中会是一个折中的办法，要高效的调用系统内存中的纹理，显然需要高速的接口，此时PEG接口的性能表现绝对超乎你的想象。 2. 完善的I/O接口 Dual DVI－I接口是专业图形卡必然的选择。DVI－I接口的好处是你可以根据需要使用转换头而将他们轻易的变成D-Sub输出，但是如果你仅仅只有1个DVI-I和1个D-sub输出，在连接DVI设备时将会遇到极大的限制。与此同时，图形卡所能提供的最大输出分辨率也需要特别注意。许多设计师喜欢使用22寸甚至更大的显示器，这些显示器的分辨率有1920x1200甚至更高，图形卡能否在如此高分辨率情况下提供清晰稳定的输出和所需刷新率也需要特别关注。 除了视频输出外，集群多屏渲染用户还需要GenLock接口和FrameLock接口以保证所有系统刷新率上同步，从而保证渲染、演示结果的正确。而要求更高的用户恐怕还需要SDI接口直接输出未压缩的SD/HD视频信号和立体眼镜接口。在选购专业图形卡时，我们必须要清楚的了解所需端口。 什么GenLock、FrameLock？ Genlock（Generator Lock）其实就是提供该显卡刷新率信号的端口。在多个显卡/系统连接进行共同输出时（如视频墙、超高清晰度卫星地图显示）多个系统会因为行刷新率的不同导致画面出现闪烁或者条纹。GenLock接口则能够将显卡的内部刷新率型号告知其他系统的显卡，在共同进行连续视频输出时保持行刷新同步，避免这些情况的发生。 在进行集群渲染和可视化模拟时，每个显示系统所分到的任务量并不是一致的，复杂度的不同渲染时间自然也就不同，他们在进行共同输出时就会导致最终画面错误或者破碎。所以我们需要通过FrameLock接口来传输数据缓存同步信号和行刷新信号，以保证整个集群中所有系统最终显示速率的一致和渲染结果的正确。 什么是SDI？ SDI（Serial Digital Interface， 串行数字接口）是一种被广泛应用在专业视频编辑广播领域的接口。该接口的速度为270Mb/s，能够传输10bit精度，未经任何压缩的数字视频信号。是传输质量最高的数字视频接口之一。常用于连接非线性视频编辑系统和线性视频编辑系统，也有用SDI接口进行直接视频输出和录像。随着高清晰电视的来临，SDI接口也发展出了HD-SDI格式。 （SDI产品参见附图） 3. 对OpenGL完善的支持 DirectX是娱乐显卡所必须遵循的规范，而专业图形卡所必须遵循的规范显然就是OpenGL了。OpenGL 1.0尽管已经发表了近十年，但灵活的扩展性和开放性使得OpenGL依然成为更强悍的图形API。事实上，所有关于图形学的研究都涉及OpenGL，所有的专业2D、3D程序都构建在OpenGL之上。专业图形卡只有提供对OpenGL完善的支持，才能正确的运行所有应用。 随着OpenGL 2.0的发布，各专业图形卡制造商也纷纷推出了支持OpenGL 2.0的驱动程序。3Dlabs作为OpenGL的缔造者之一，表现当然是惊人的迅速。而NVIDIA的OpenGL 2.0驱动也紧随其后。至于ATI则步伐相对慢了一点。 4. 更好的稳定性 在几百个小时的工作即将完成时，系统的突然崩溃！这样一次崩溃往往会对用户造成极大的损失。专业工作站基本都是7x24不间断工作的，这样的工作环境对于硬件来说Rq0G?DT?4是个挑战。因此所有的专业图形卡都不惜工本的采用更为高端的元件和较为保守的设计。所以即便是做工远超同系列游戏卡的专业图形卡，其核心/显存频率也可能较之有所降低。 在驱动方面，专业图形卡为了保证渲染结果和精度往往也会牺牲一定的速度。与此同时，为了获得对相应软件的完美支持，各大图形卡制造商还与软件生产商进行相互的合作，甚至有专门对应某软件的驱动版本以便获得速度和稳定性的提升。在厂商认证方面，无论是NVIDIA还是3Dlabs抑或ATi都做的相当好，几乎所有找得到的DCC、CAD等软件都有相应的通过厂商认证的驱动。 5. 足够高的渲染精度 几乎所有的3D工作者都会遇到这样的情况：在3D软件中建模完成之后，发现有些圆弧部分、人体的关节部分有明显闪烁的黑点，或者是直接破裂。这样的情况就是专业图形卡的精度不足导致的。早期ATi的专业图形卡如FireGL X1只有4bit的子象素精度，同时Z-Buffer的精度也较为底下，在渲染大部分圆弧过渡的对象时都会产生破裂和黑点。而3Dlabs和NVIDIA则很早就将子象素精度提高到了12bit甚至是16bit，彻底杜绝了该问题的产生。在我们本次的测试中，所有显卡都没有发生因为子象素精度不足导致的画面错误。