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在2077的光影里,我看到了顯卡數(shù)十年的沉與浮

 2020-12-28 09:50  來(lái)源: 闌夕   我來(lái)投稿 撤稿糾錯(cuò)

  域名預(yù)訂/競(jìng)價(jià),好“米”不錯(cuò)過(guò)

最近,萬(wàn)眾矚目的《賽博朋克2077》已經(jīng)發(fā)售了,然而,由于游戲頂級(jí)的畫(huà)質(zhì),導(dǎo)致現(xiàn)在一大批主流顯卡集體陣亡,上次出現(xiàn)這樣的情況還是在14年底《刺客信條:大革命》問(wèn)世的時(shí)候,而現(xiàn)在——當(dāng)大部分玩家因?yàn)?0系顯卡缺貨而望眼欲穿時(shí)——有的玩家制作了各種略帶調(diào)侃的對(duì)比圖,來(lái)嘲諷自己因配置不足而只能以最低特效運(yùn)行游戲的窘境。

 


不過(guò),在嘲諷之余,部分玩家卻對(duì)2077如此高的配置要求感到不解,難道加了光線追蹤畫(huà)面效果就是讓眾多顯卡難以高企的理由?

況且,這個(gè)光追效果還需通過(guò)各種“對(duì)比圖”才能仔細(xì)看出,所以很多理性玩家都在掂量:為了那么點(diǎn)提升不甚明顯的畫(huà)質(zhì),花個(gè)幾千元升級(jí)配置,真的值得嗎?

其實(shí),當(dāng)下的“光線追蹤”技術(shù)與顯卡發(fā)展過(guò)程中邁過(guò)的許多檻一樣,雖然無(wú)法在當(dāng)時(shí)迅速地為游戲畫(huà)質(zhì)帶來(lái)巨大的提升,然而卻在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間里為顯卡贏得了更大的發(fā)展空間。

為什么這么說(shuō)?答案就藏在顯卡這幾十年來(lái)不斷演變的過(guò)程中。

因2D圖像而激動(dòng)的時(shí)代

其實(shí),顯卡的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜,但運(yùn)行原理卻很容易理解。

我們?cè)诒O(jiān)視器上看到的圖像是由很多個(gè)小點(diǎn)組成的,這些小點(diǎn)稱(chēng)為“像素”。在最常用的分辨率設(shè)置下,屏幕顯示一百多萬(wàn)個(gè)像素,電腦必須決定如何處理每個(gè)像素,以便生成圖像。為此,它需要一位“翻譯”,負(fù)責(zé)從CPU獲得二進(jìn)制數(shù)據(jù),然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人眼可以看到的圖像。而這位負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像的“翻譯”,就是顯卡。

然而,這一看似簡(jiǎn)單的步驟,卻耗費(fèi)了人們數(shù)十年的光陰。

如果問(wèn)現(xiàn)在的90后一代,他們最早接觸的游戲是什么?很多人可能都會(huì)回想起《超級(jí)馬里奧》這類(lèi)童年經(jīng)典,盡管在今天看來(lái),那個(gè)身著水管工制服拯救公主的游戲在畫(huà)面上相當(dāng)粗糙和簡(jiǎn)陋,但許多人也許不知道,對(duì)于顯卡誕生之初的那一代玩家而言,這樣的畫(huà)面已經(jīng)算是有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

上世紀(jì)80年代,在那個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期,IBM在1981年推出兩種顯卡:?jiǎn)紊@卡(MDA)和彩色繪圖卡(CGA)。

在當(dāng)時(shí),計(jì)算機(jī)的用途主要是文字?jǐn)?shù)據(jù)處理,沒(méi)多少人想到會(huì)用電腦來(lái)玩游戲,所以當(dāng)時(shí)MDA的解析度只有可憐的720 X 350,這對(duì)于玩游戲而言還是有點(diǎn)太勉為其難了,在如此薄弱的算力下,誕生于那個(gè)年代的遠(yuǎn)古游戲無(wú)一例外都只有2D圖像。對(duì)玩家而言,別說(shuō)3D畫(huà)面,即使是一款少見(jiàn)的彩色游戲,就已經(jīng)足夠讓他們激動(dòng)。

這款名為《國(guó)王密使》的彩色游戲,著實(shí)讓80年代的玩家驚艷了一把

這是因?yàn)樽钤绲娘@卡類(lèi)型只能認(rèn)別出黑白兩色,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,PC上出現(xiàn)了一些和圖形相關(guān)的軟件,開(kāi)始有人在PC上設(shè)計(jì)一些圖形。最早的就是CAD,那時(shí)的程序員們?yōu)榱俗约洪e暇的消遣也開(kāi)始編寫(xiě)一些小游戲,或是移植一些游戲機(jī)上的Gam到PC上來(lái)。人們對(duì)于PC圖形界面的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈,為此才出現(xiàn)了彩色顯卡。

但是當(dāng)時(shí)的制作工藝仍然無(wú)法滿足人們對(duì)于顯卡芯片的需求,因此顯卡依舊整合在主板上以一塊單芯片的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。而這等于是鎖死了顯卡的發(fā)展空間。不過(guò),技術(shù)總是應(yīng)需求而生,當(dāng)許多游戲制作商發(fā)現(xiàn),無(wú)論他們將2D的游戲畫(huà)面雕琢得再怎么精致也無(wú)法吸引審美疲勞的玩家的時(shí)候,一場(chǎng)圖形顯示領(lǐng)域的變革就開(kāi)始悄然醞釀。

這場(chǎng)變革的意義,相當(dāng)于是顯卡發(fā)展史上的“工業(yè)革命”,因?yàn)樗_(kāi)啟了顯卡的3D時(shí)代。

開(kāi)啟3D時(shí)代的霸主

90年代,第一款獨(dú)立顯卡Trident 8900/9000顯卡誕生了,到了這時(shí),顯卡第一次作為一個(gè)獨(dú)立的配件出現(xiàn)在電腦里,而不再是集成的一塊芯片。這意味著顯卡贏得了更大的發(fā)展空間,更強(qiáng)的算力,從而也打開(kāi)了3D時(shí)代的大門(mén)。

當(dāng)時(shí)間到了1995年,這是顯卡領(lǐng)域里程碑的一年,3D圖形加速卡正式走入玩家的視野,也就是在這個(gè)時(shí)期,大量如摩托英豪、德軍總部3D、Doom在內(nèi)的經(jīng)典3D游戲開(kāi)始集中涌現(xiàn),在這一時(shí)期穩(wěn)坐3D游戲?qū)氉娘@卡制造商,不是今天我們熟知的老黃的NVIDIA,也不是AMD,而是當(dāng)時(shí)一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的小公司——3Dfx。

對(duì)于當(dāng)時(shí)初出茅廬的3Dfx而言,能讓他們大殺四方的法寶就是他們推出的業(yè)界第一塊真正意義的3D圖形加速卡:Voodoo。

這款顯卡不僅將人們帶入了真正的3D時(shí)代,并且它當(dāng)時(shí)標(biāo)配為4Mb 的EDO顯存,可以在640×480分辨率下提供最華麗的3D畫(huà)面,對(duì)當(dāng)時(shí)的游戲玩家而言,能在那個(gè)年代用一千多塊到電腦城買(mǎi)上一塊丐版的Voodoo顯卡,并能夠由此玩上當(dāng)時(shí)最火爆的游戲摩托英豪,那種感覺(jué)估計(jì)能和現(xiàn)在買(mǎi)到30系光追卡并體驗(yàn)一把2077的快感相提并論。

然而,盡管Voodoo帶給了3Dfx一段顯赫的輝煌歲月,但好景不長(zhǎng),1999 年,3Dfx推出了 Voodoo3,雖然當(dāng)時(shí)這款顯卡配置了 16Mb 顯存,支持 16 色渲染。在畫(huà)質(zhì)上無(wú)可挑剔,但昂貴的價(jià)格以及與市場(chǎng)格格不入的標(biāo)準(zhǔn)——不支持32位渲染、不支持大紋理貼圖等,這最終阻礙了它的普及。

而更為致命的是,當(dāng)時(shí)自視甚高的3Dfx仗著自己擁有顯卡生產(chǎn)工廠以及龐大的市場(chǎng)占有率,在DirectX幾乎一統(tǒng)天下的局面下仍堅(jiān)持不開(kāi)放Glide的源代碼,使得昔日的盟友紛紛改投老黃的NVIDIA門(mén)下,再加上自身的產(chǎn)能不足,3Dfx的市場(chǎng)急劇萎縮。

這一系列的失誤,最終使得山窮水盡的3DFX走向衰落,最終在 2000 年被老黃以 7000 萬(wàn)美元收購(gòu),一代3D時(shí)代的霸主就此隕落。

在新世紀(jì)初,顯卡的輝煌留給了NVIDIA,隨著一款具有革命性意義的顯卡Geforce 256的推出,NVIDIA在顯卡性能上最終完全超越了3Dfx,與此同時(shí),一直在暗中發(fā)力的ATI 也憑借自身的HYPER-Z 技術(shù),大幅提升了顯卡的 3D 速度,拉近了與NVIDIA的差距。

此后長(zhǎng)達(dá)二十年的顯卡市場(chǎng),就成了NVIDIA與ATI兩強(qiáng)相爭(zhēng)的天下。

決定差距的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

進(jìn)入新千年以后,NVIDIA與ATI可以說(shuō)是互有攻守,打得有來(lái)有往。但總體來(lái)說(shuō),NVIDIA背靠在研發(fā)上的優(yōu)勢(shì),在最開(kāi)始的幾年曾短暫壓制了ATI。

但ATI也接二連三地通過(guò)各種性能爆炸的新卡,給了NVIDIA幾次難忘的下馬威。比如在DX8時(shí)代,ATI推出的Radeon 8500就因?yàn)槠鋸?qiáng)大的性能一舉登頂,占領(lǐng)了此前由NVIDIA把持的高端市場(chǎng),以至于逼得老黃不得不推出了GeForce 4 Ti系列這樣價(jià)格只有旗艦產(chǎn)品一半,但性能卻能達(dá)到其80%的顯卡,這在NVIDIA發(fā)布的顯卡中可以說(shuō)是絕無(wú)僅有的一次——相當(dāng)于今天我們用2080ti的價(jià)格買(mǎi)到了3090。

當(dāng)然,顯卡領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng),絕不僅僅只是產(chǎn)品性能上的比拼,3Dfx衰亡的命運(yùn)已經(jīng)揭示了,只有能不斷順應(yīng)時(shí)代并具有普適性的產(chǎn)品,才能最終在市場(chǎng)上取得取得優(yōu)勢(shì)。

而到了DX9時(shí)代,再次逆襲的ATI又給NVIDIA好好上了這一課。

在Geforce 4 Ti發(fā)布僅僅4個(gè)月后,ATI突然發(fā)布了能完美支持DirectX 9.0的Radeon 9700Pro,相較于采用DirectX 8.0架構(gòu)的NVIDIA產(chǎn)品Radeon 9700Pro,ATI切換軌道超車(chē),通過(guò)搶占市場(chǎng)先機(jī),在3D時(shí)代第一次真正意義上的領(lǐng)先NVIDIA,更在此后較長(zhǎng)一段時(shí)間里都保持了領(lǐng)先地位。

如果形勢(shì)照此發(fā)展,恐怕今天的玩家們?cè)谶\(yùn)行各種3A大作時(shí),在開(kāi)場(chǎng)界面將更多次地看到ATI而不是NVIDIA的LOGO,但現(xiàn)實(shí)卻并非如此,這是因?yàn)樵贏TI被AMD收購(gòu)之后,情況發(fā)生了變化。

簡(jiǎn)單地說(shuō),這一切都源于兩大廠商對(duì)玩家群體的不同態(tài)度,盡管兩大顯卡廠商的技術(shù)實(shí)力非常接近,但相較于NVIDIA從2012年發(fā)布的GTX680開(kāi)始大幅加強(qiáng)GPU的圖形游戲性能,并縮減掉大量與游戲無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu),成為了純粹為游戲設(shè)計(jì)的顯卡,AMD執(zhí)掌下的ATI更強(qiáng)調(diào)性能計(jì)算,更適合多媒體、做圖等工作需求。

基于此,同一代NVIDIA和ATI相比,往往呈現(xiàn)出NVIDIA工藝稍微落后,但是架構(gòu)設(shè)計(jì)方面保有巨大優(yōu)勢(shì),所以在同等功耗的情況下,NVIDIA性能更好。

更重要的是,由于NVIDIA在專(zhuān)業(yè)軟件和游戲方面長(zhǎng)期與軟件廠家優(yōu)化適配合作,所在在增值技術(shù)和兼容性方面表現(xiàn)也優(yōu)于ATI。

反觀ATI雖然在同等理論性能下更加便宜,但是用戶想要享受到同樣的顯卡性能,就意味著ATI比NVIDIA耗電更多且兼容性稍微落后。

無(wú)論如何,計(jì)算卡和游戲卡分開(kāi)發(fā)展成為了往后N卡的既定設(shè)計(jì)理念,也成為了拉開(kāi)N卡與A卡差距的一個(gè)最重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

必將惠及大眾的新技術(shù)

N卡“游戲優(yōu)先”的設(shè)計(jì)理念,使得越來(lái)越多的玩家為了追求更好的游戲效果而紛紛選擇N卡,NVIDIA的市場(chǎng)占有率也隨之越來(lái)越高,這也讓作為軟件方的游戲公司更傾向于NVDIA的硬件進(jìn)行優(yōu)化。

而且很多游戲還會(huì)對(duì)N卡的某一款中低端顯卡做特別優(yōu)化。比如一代神卡750ti。這是因?yàn)?,?duì)于游戲廠商而言,籠絡(luò)住了當(dāng)前使用主流游戲配置的群體,就等于籠絡(luò)住了市場(chǎng)上的大部分玩家。

一個(gè)很簡(jiǎn)單的道理是,對(duì)于顯卡性能需求的主力用戶群體就是游戲玩家, 而非工作用戶。

與之相比,AMD顯卡雖然一直以更出色的性價(jià)比、實(shí)用的性能為賣(mài)點(diǎn),但在針對(duì)玩家群體的態(tài)度上卻出現(xiàn)過(guò)致命失誤。

這是在2014年,AMD推出R9-290x,價(jià)格與NVIDIA GTX770相當(dāng),很快引起了玩家們的關(guān)注。然而,這款產(chǎn)品強(qiáng)大的性能和算力卻并非為了游戲而打造,淪為了當(dāng)時(shí)的“挖礦神器”,由于當(dāng)時(shí)虛擬貨幣采礦的巨大利益,使得R9-290x一經(jīng)發(fā)售就以較高價(jià)格售罄,于是玩家們只能再度轉(zhuǎn)向NVIDIA產(chǎn)品。

這帶來(lái)的市場(chǎng)影響是AMD的游戲顯卡技術(shù)遭到忽略,甚至于無(wú)法有效普及,更大大影響了AMD在游戲開(kāi)發(fā)商、玩家中的口碑。

如此一來(lái),AMD就失去了市場(chǎng)占有率,也失去了游戲廠商的青睞。在這種情況下,AMD只能主動(dòng)去優(yōu)化自己的驅(qū)動(dòng)去更加適應(yīng)游戲。

因此常常會(huì)出現(xiàn)在A卡新卡上市以后,游戲體驗(yàn)特別差的情況,而這一情況又反過(guò)來(lái)再次降低了A卡在玩家群體中的好感和認(rèn)知,形成了一個(gè)惡性循環(huán)。

直到2019年,AMD才宣布也會(huì)采取游戲卡和計(jì)算卡分開(kāi)設(shè)計(jì)的策略,但是想要撼動(dòng)NVIDIA在顯卡市場(chǎng)的領(lǐng)跑地位,仍然有一段很長(zhǎng)的路要走。

縱觀整個(gè)顯卡發(fā)展史,我們不難看出,一味地追求硬件性能與算力的強(qiáng)大,并不能帶領(lǐng)整個(gè)圖形芯片領(lǐng)域走上新的階梯,比單卡性能能重要的,是不斷適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的方向,并降低新技術(shù)的普及難度,使之滿足最廣大用戶群體的最核心需求。

NVIDIA在顯卡領(lǐng)域的成功,正是因?yàn)槠?ldquo;游戲優(yōu)先”的策略,使得各大游戲制作商得以將最先進(jìn)的圖形技術(shù)付諸實(shí)踐,并讓更多的玩家體驗(yàn)到越來(lái)越出色的游戲畫(huà)面。

而最近兩年,NVIDIA最新推出的光線追蹤顯卡,正是為了降低了新圖形技術(shù)開(kāi)發(fā)難度而出現(xiàn)的,在以往的游戲中,玩家們雖然也可以看到鏡面或水面反射的倒影,但那都是預(yù)先渲染好的光照貼圖,是一種“障眼法”,雖然這些造假手段越來(lái)越高明,效果也越來(lái)越好,但是相對(duì)應(yīng)的,成本也越來(lái)越高。在某些3A大作里,角色甚至需要好幾套不同的貼圖來(lái)適應(yīng)不同的光線場(chǎng)景,這無(wú)疑大大增加了游戲設(shè)計(jì)師的負(fù)擔(dān)。

而在光線追蹤技術(shù)出現(xiàn)后,雖然未能像部分玩家想象的那樣,立竿見(jiàn)影地提升反射效果和畫(huà)面質(zhì)感,但卻實(shí)實(shí)在在地解決了游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程中光線復(fù)雜變化的問(wèn)題,從而將設(shè)計(jì)師們從繁雜的圖像技術(shù)限制中解放出來(lái),專(zhuān)注于打造讓玩家沉浸其中的虛擬世界。

因此,當(dāng)我們?cè)?077的夜之城中,贊嘆于那精致而逼真的街道時(shí),不必為了自身的配置不足而開(kāi)不了最高特效憂慮,因?yàn)殡S著顯卡技術(shù)的不斷發(fā)展,這樣出色的畫(huà)質(zhì)有一天必將惠及每一個(gè)普通玩家。

作者:畢安

文章來(lái)源:闌夕(ID:techread),原文鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/yd-oW9sAb1Uzgu7q6uzwPA

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