重量級對決！NVIDIA/AMD專業顯卡橫評

    泡泡網顯卡頻道12月16日 一般玩家購買顯卡通常都是用來玩3D游戲，不過顯卡并非僅能用來娛樂，對于計算機輔助設計（CAD）和數字內容創建（DCC）人員來說，一塊專業圖形顯卡可以幫助他們更有效率的完成工作。和普通顯卡相比，專業圖形卡的價格少則幾千，動輒數萬。僅從硬件架構上來看，消費級顯卡和專業顯卡并沒有太大區別，無非是核心經過個手工挑選，并配備了更多的顯存。專業圖形處理用戶需要的并不是很需要一顆很高頻率的核心來進行數據填充和渲染計算，而是扎實的基本性能、豐富的拓展功能以及最關鍵的：驅動設置以及軟件支持。

    專業顯卡在諸如3DS Max、Maya、Softimage、AutoCAD和SolidWorks等專業圖形軟件中可以有著數倍于普通顯卡的性能提升，而除了處理速度的提高之外，運行穩定性也大大增強，專業顯卡在這些程序中出現錯誤的頻率要大大低于普通顯卡，同時強大的技術支持也保證了一旦出現問題，它們都會盡快被解決。專業顯卡并不追求填充率和渲染速度，它們更多的工作是頂點計算和幾何轉換，在GPGPU程序接口比如CUDA、OpenCL、DirectCompute的支持下，它們的性能表現更為出色。總而言之，專業顯卡的最大賣點就是軟件和服務。

    那么，如何挑選一塊專業顯卡呢？國外著名網站CGchannel對今年的專業卡進行了一次全面測試及總結，對于專業計算機設計、數字內容創建用戶來說絕對有參考價值，因為參測產品相對來說很全面，測試內容也極為豐富。對于看慣了普通卡跑3D游戲的朋友們來說，本次評測換了個口味，可以讓讀者更加了解GPU在其他領域中的性能。

    和消費級市場一樣，專業顯卡市場的主要供應商依然是AMD和NVIDIA兩家。本次測試中包括了2010年市場中主流產品：AMD ATI FirePro V3800/V4800/V5800/V7800/V8800，NVIDIA Quadro FX 3800/5800，新加入了4款今年的新品：AMD FirePro V5900/V7900；NVIDIA Quadro 2000/4000/5000/6000。這個陣容囊括了市售全部中端到高端級別的專業顯卡型號。

    所有新型號都支持當前圖形工作和通用計算API，包括Shader Model 5，OpeGL 4，DirectX 11.OpenCL 1。NVIDIA產品還獨家支持CUDA。而上代產品比如FX3800/FX5800和V8750則僅支持Shader Model 4、OpenGL 3和DirectX 10。

    按照產品定位，參測顯卡可分為三個級別，包括：

    入門級2款：AMD FirePro V3800、4800。NVIDIA在這個級別的產品包括Quadro 400/600，不過本次測試中并沒有這兩款型號的加入。

NVIDIA Quadro 2000、AMD FirePro V5800/V5900

    主流級4款：其中NVIDIA Quadro 2000是今年上市的新品，擁有1GB GDDR5顯存。128Bit顯存位寬，最大帶寬可達41.6GB/s。核心頻率為625MHz，擁有192個CUDA核心。視頻輸出包括1個Dual-link DVI、2個DP接口，功耗62W。AMD方面的新品包括FirePro V5900，它在顯存規格上相比前輩V5800翻了一倍：包括2GB GDDR5顯存、256Bit位寬，64GB/s帶寬。核心頻率600MHz，擁有512個流處理器。輸出包括1個Dual-lnk DVI和2個DP接口，功耗75W。而去年上市的主流產品包括FirePro V5800和Quadro FX3800。

AMD FirePro V7800/8800、NVIDIA Quadro 4000/5000/FX5800

    高端級共5款：NVIDIA今年在高端產品中推出了兩款新型號:Quadro
 4000、5000。Quadro 4000擁有2GB GDDR5顯存、256Bit位寬、89.6GB/s帶寬，核心頻率475MHz，256個CUDA核心，輸出為1個Dual-link DVI和2個DP，功耗142W。Quadro 5000則為2.5GB GDDR5顯存，320Bit位寬、120GB/s帶寬。核心頻率513MHz，352個CUDA核心。輸出接口同樣為1個Dual-link DVI和2個DP。功耗為152W。AMD方面今年的新品為FirePro V7900，擁有2GB GDDR5顯存、256Bit位寬、160GB/s帶寬，核心頻率725MHz、1280個流處理器。輸出為4個DP接口，功耗150W。而老產品則包括FirePro V7800、V8800及Quadro FX 5800。

NVIDIA Quadro 6000/FX5800

    旗艦級2款：NVIDIA的Quadro FX5800、6000。其中Quadro 6000為今年推出的新品，它擁有6GB GDDR5顯存、384Bit位寬、144GB/s帶寬。核心頻率574MHz、448個CUDA核心、輸出為1個Dual-link DVI和2個DP，功耗204W。AMD方面這個級別的產品為FirePro V9800，但是由于測試者沒有這款產品，很遺憾未能參與評測。

    本次參測的全部產品參數如下：

    繼續評測之前，我們先來看看專業卡一些重要特性、規格的意義所在。

    DisplayPort：DP接口正迅速稱為專業圖形卡的標配輸出接口。它擁有如下優勢：接頭小巧、更好的信號穩定性、更高分辨率的支持。不過不是所有人都在使用DP接口的顯示器，因此DP to DVI轉接器是很有必要的。但是這就需要額外購買，DP to Single-link DVI轉接器的價格還不算貴，但是當你使用30寸顯示器的時候，高分辨率下必須使用Dual-link DVI輸入。那么，如果需要使用DP輸出如2560x1600分辨率的信號到只有DVI接口的顯示器，就需要購買內置芯片的主動式轉接器，除了價格昂貴之外，還需要額外占用一個USB接口來提供所需電力。雖然麻煩多多，但是在工業應用中DP接口可以提供諸如30bit顏色、AMD Eyefinity多屏支持等技術，讓一塊顯卡可以支持最多達6臺顯示器。

    多屏輸出是一項很強大的技術。Eyefinity是一個很好的功能，我認為NVIDIA應該效仿這項技術并應用到自己的產品中。V4800、V5800、V5900和V7800可以通過1個Dual-link DVI和2個DP輸出支持3個2560x1600分辨率的顯示器，而V7900、V8800可以支持4個，V9800可以支持6個，并且可以在3x2的顯示器排列下支持到7680x3200的分辨率。當你需要使用多臺顯示器的時候，如果只有NVIDIA顯卡，那么就需要安裝多張Quadro顯卡來支持，每張顯卡僅能支持兩臺顯示器，這還需要額外的電源供給，增加了一次性投入和使用成本。那么用戶是否需要很多臺顯示器呢?筆者現在就使用了3到4臺顯示器，可以說，一旦你嘗試過，就不再想用回2臺了。舉個例子，如果你有2臺30寸顯示器和一臺22寸顯示器以及一個WACOM Cintiq平板，你可以在一臺顯示器上使用3DS MAX或Maya軟件，另一臺打開PhotoShop，在Cintiq平板上運行ZBrush或Mudbox，最后還可以在那臺22寸顯示器上打開瀏覽器隨時查看資料。不需要按Alt+Tab切換，不需要堆疊多個串口，你同時就可以看到所有內容。但是如果你想要在NVIDIA顯卡上實現同樣的效果，就得要買更多的卡，占用更多的PCI-E x16槽位，高端顯卡的功耗更是會導致你的電源成本要成倍的增加。如果錢不是問題，你甚至可以買4塊V9800顯卡，Win 7系統下最多可以支持24臺顯示器。那么你可以在多屏環境下進行極有效率并且舒適的工作。

    在查看測試結果之前，我們再最后看看GPGPU計算。所謂GPGPU計算是指通過顯卡的GPU來做為主要處理器完成系統所需執行的計算任務。這項技術擁有令人興奮的潛力，我們現在看到的應用僅僅是這項技術的初級成果。

    這也是專業顯卡最重要的價值。專業卡上擁有更高的顯存容量，可以進行更多的估算執行。除非任務可以在存儲器上完整的執行，否則數據必須要在顯存和系統之間交換，這會使得計算過程變慢。

    舉個例子來說明，在目前的光線追蹤計算中，完整的3D場景需要通過顯存來協助處理器進行渲染，如果場景太大，那么GPU就會忽略渲染，轉而讓CPU進行處理，這樣會大大增加渲染時間。而2-6GB的超大顯存容量可以讓專業顯卡進行渲染時更加得心應手，大大提高效率。

    目前有兩種主要的GPU計算程序接口（API）：CUDA和OpenCL。OpenCL是一種開放標準，NVIDIA和AMD都支持這一規范，而CUDA是NVIDIA獨有的技術，只有NVIDIA的產品能夠支持。

    NVIDIA是首家開始推行GPU通用計算并研發出完整技術的硬件制造商，在2006年，首個采用統一渲染單元的革命性GPU架構：G80誕生了，這款產品就是經典的GeForce 8800GTX。這種技術上的領先導致早期大量的程序支持CUDA而不兼容OpenCL。從一個專業技術人員的角度出發，原作者更希望看到OpenCL更加成熟，對于開發人員來說，擁有一個統一的工業標準肯定要比有多個API接口要好。

    在渲染工作中，有很多應用可以使用GPU來加速運算，無論是基于CUDA還是OpenCL。比如基于CUDA的Mental images''iray，Arion隨機控制，Refractive Software的Octane Render軟件，支持OpenCL的Glare Technologies’ Indigo Renderer, Chaos Group’s V-Ray RT和Art And Animation Studio的 FurryBall 渲染器。GPU加速在一些開源軟件比如LuxRender、cebas''s finalRender 4也將獲得支持，相信都會在OpenCL下良好運行。目前可以免費使用的軟件有StudioGPU的MachStudio Pro，一款同時兼容CUDA和在DirectX支持下OpenCL的軟件。這是一款原作者極力推薦的軟件，由于它完全免費，導致其入不敷出已經破產，但是依然可以下載并使用它。

    然而，目前在計算機繪圖工業領域中，對于GPU加速計算有著兩種態度。一些工作室認同GPU加速技術，認為它可以很好的進行運算工作并大力支持；同時還有一部分人認為GPU渲染在輸出品質上無法與CPU處理相比。一種比較折中的做法是由GPU進行單獨的視覺預覽或特殊工作，最終處理工作保留并交由CPU進行。一個典型的例子就是Sony Pictures Imageworks，由GPU進行渲染、實現和效果，CPU進行后處理。

    本次測試的系統為HP Z800工作站。它配備了雙路32納米六核至強處理器，主頻為3.33GHz。運行與Windows 7 64位系統，擁有18GB DDR3內存，裝備了15000轉的希捷SAS硬盤，提供了極為強大的性能。顯示器為兩臺30吋屏幕，原生分辨率為2560x1600，合并后桌面分辨率為5120x1600。

    軟件方面，本次測試中使用到的程序包括Autodesk 3DS MAX 2012、Maya 2012、Softimage 2012和Mudbox 2012，以及NewTek''s LightWave 10。還使用了一些多應用測試工具包括Luxology''s Modo 501和Maxon''s Cinema 4D，Maxon''s Cinebench綜合測試工具，The Foundry''s Mari,mental images''iray，Art And Animation Studio’s FurryBall renderer， StudioGPU’s Mach Studio Pro。

    除非另有說明，測試成績單位為幀率，進行幾何計算或紋理細節處理測試所用的圖片為圖中所示。每款產品的測試中會去掉最低和最高成績后取平均值。抱歉的是，所有測試圖片為專用，并不開放下載。當然如果你想比較自己系統的性能，同樣我也進行了Cinebench的綜合測試工具，這是一個開放的軟件。

    Maya 2012是Autodesk推出的三款主要3D建模、動畫和渲染軟件之一。它基于OpenGL接口開發并且為其進行了重度優化。

    測試中，FirePro的性能要更好一些，除了旗艦級的Quadro 6000之外，其余產品中FirePro系列顯卡要表現的更好。其中V5900、V7900的驅動針對Maya有特別優化，則測試中也得以體現。三項測試的平均成績最終排名如下：

Quadro 6000
FirePro V7900
FirePro V5900
FirePro V8800
FirePro V7800
Quadro 5000
FirePro V5800
FirePro V4800
Quadro 4000
Quadro FX 5800
Quadro 2000
Quadro FX 3800
FirePro V3800

    3DS MAX是Autodesk旗下另一款建模、動畫、渲染工具。這款軟件也是本次測試中唯一給用戶提供了三種顯示模式的軟件，包括Nitrous模式、DirectX模式和OpenGL模式。如果AMD和NVIDIA推出自己的優化驅動，那么將擁有第四種模式。本次測試選擇了Nitrous模式進行。

    3DS MAX測試中NVIDIA Quadro系列顯卡性能稍稍領先。

    Autodesk的最后一款軟件。和Maya一樣，這款軟件基于OpenGL，不過相比其他軟件，這款軟件的運行速度要快很多，并且沒有任何質量損失。

    最終性能排名如下：

FirePro V8800
FirePro V5900
FirePro V7800
FirePro V5800
FirePro V4800
Quadro 6000
Quadro 5000
Quadro 4000
Quadro FX 5800
Quadro 2000
Quadro FX 3800
FirePro V3800

    Mudbox是一款和Maya、Softimage類似的軟件，容樣使用OpenGL技術。不過和其他程序不同，Mudbox工作時建立了較多數量的多邊形，一個普通場景也要擁有800萬個或更高。一款典型應用中多邊形數量也在2-5百萬之間。所以，這款軟件對高顯存容量很敏感，專業卡可以發揮其作用。

    在此，筆者還要說明一些為什么沒有選擇ZBrush進行測試。原因很簡單：與Mudbox會依賴顯卡進行計算不同，ZBrush完全使用CPU機型計算，而顯卡對于性能的影響非常小。

    測試進行了兩種模式，一種是處理時間，一種是軟件相應速度。

    可以看到，對于512MB和1GB顯存的顯卡來說，3千多萬個多邊形是難以消化的，性能會嚴重降低。因此一些中低端顯卡將不能很好的完成工作。

    LightWave 10是一款老牌3D軟件，廣泛用于廣播的視覺效果。依然是基于OpenGL APU的程序。

    性能排序如下：

FirePro V7900
FirePro V5900
Quadro 6000
FirePro V8800, V7800 (tied)
Quadro 5000, FirePro V5800 (tied)
Quadro 2000
Quadro 4000, FX 5800, FirePro V4800 (tied)
Quadro FX 3800
FirePro V3800

    Mari是一款新推出的3D紋理染色程序，有點類似于Maxon''s BodyPaint 3D。這款軟件最初由Weta制作，現在已經被The Foundry收購。它采用大量多邊形計算來為3D模型上色，使用極高分辨率的紋理進行填充，最高可達32768x32768分辨率、數百萬個多邊形的紋理模型。

    這也使得Quadro 6000/5000這兩款顯卡很受用，這款軟件對顯存的最低要求為1GB，而使用中即使1.5GB的顯存也會迅速被高分辨率材質填滿。

    目前為止，Mari是一款NVIDIA專用軟件，只能在NVIDIA的顯卡上運行。

    看到沒有，Quadro 200由于顯存不足一運行就崩潰了。

    接下來是一組多應用測試，使用一個模型通過不同程序和運行模式來對比。這個模型有760萬個多邊形，使用了以下模式：

3ds Max: Nitrous viewport, realistic shading mode
MAYA: Viewport 2.0, shaded and textured with ambient occlusion enabled
Softimage: shaded and textured mode
modo: Advanced OpenGL, shaded mode
Cinema 4D: Enhanced OpenGL, shaded mode
LightWave: shaded and textured mode

    需要說明的是，由于不同軟件的工作方式、處理過程有所區別，這項測試僅為體現不同硬件之間的性能差異，并不能作為不同軟件之間的性能差別參考。

    這款軟件不必多介紹了吧？CPU渲染性能必備測試工具之一，不過此次測試中會使用其中的OpenGL測試功能。

    測試結果，N卡占優：

Quadro 5000
Quadro 6000
FirePro V7900
Quadro 4000
FirePro V8800
FirePro V7800
Quadro FX 5800
FirePro V5800
FirePro V4800
Quadro FX 3800
FirePro V5900
Quadro 2000
FirePro V3800

    最后一項測試是渲染測試工具。目前相關測試還很少，不過未來基于GPGPU計算的程序將會越來越多。

    首先是iray，這是一個基于3DS MAX中的渲染組建，目前僅支持CUDA。使用A卡的話將會由CPU來完成運算。

    可以看到哪怕是最入門Quadro顯卡也可以提供比雙路六核CPU還要好的性能。而優異的Quadro 6000處理時間僅需CPU的1/3。要知道測試系統中使用了12核心的3.33GHz處理器，這已經是非常優異的處理器了。

    接下來是FurryBall測試。這是一款基于OpenCL的軟冉工具。在Maya下運行的一款組件。

    對于這款軟件來說，影響性能最至關重要的因素是顯存容量。NVIDIA Quadro系列顯卡的性能要更好。FirePro中的V3800在運行時崩潰，無法完成測試。

    MachStudio Pro在CG工業領域內是一個新面孔，它革命性的首先在后處理中使用了GPU運算。這款軟件沒有使用OpenCL或是CUDA、DirectCompute，而是基于DirectX設計了一套程序，以讓GPU可以參與到運算中來。

    顯卡之間的相對性能因測試項目的不同而有所改變，這也使得測試中沒有明顯的勝利者，無法下結論來說NVIDIA或AMD誰的產品是勝利者。

    不過可以看到Quadro 6000無疑是所有卡中性能較好的，它確實是一款怪物級別的產品，擁有超高容量的顯存，甚至比很多電腦的內存容量還要大。結果就是在GPU渲染測試中，它擁有統治性的地位。很令人期待它在未來高負擔下的應用中的表現，相信也能很好勝任。不過強大的性能帶來的是昂貴的價格，這一片卡要4000美元，也令很多人望而卻步。

    總體來說，NVIDIA當前的Quadro產品線非常的榜，性能比前代Quadro FX系列產品有明顯提高，在3DS MAX、Mudbox、Modo和Cinema 4D中性能領先優勢明顯，Quadro 6000是當前的性能王者，不過如果你預算有限，Quadro 5000也是個非常好的選擇。而再往下的價位中，Quadro 4000的性價比就更高了。

    希望今后的Quadro可以支持更多顯示器工作，這樣一來它就更加完美了。

    而AMD FirePro系列產品方面，同樣也很不錯，在Maya、Softimage和LightWave中有些許性能優勢，盡管Quadro 6000擁有最強的性能，但是FirePro V7900卻擁有最好的性價比。如果你沒有重度負載的工作需求，那么并非一定要選擇優異產品。它的價格僅僅和 Quadro 4000相當，但是卻提供了高于Quadro 4000、Quadro 5000的性能，在一些測試項目中甚至接近Quadro 6000。同樣，它也打敗了自家的V8800，價格也僅僅比V7800貴一點。

    AMD和NVIDIA展示了他們強大的專業顯卡產品。最終主導你選擇產品的因素是：應用程序的使用情況和價格承受能力。

    在性能上，NVIDIA在更多的程序中表現的比AMD更好，但是也要更貴一些。FirePro價格實惠，并且在一些項目中還具有性能領先優勢。不過其僅僅能支持OpenCL，面對一些CUDA專用軟件時束手無策，這就限制了其使用范圍。■<