Bộ tăng tốc đồ hoạ
Tạp chí Tin học và đời sống tháng 8/1999
Những trò chơi hàng đầu như Tomb Raider III có thể vắt kiệt máy tính của bạn nếu nó không
được trang bị một card màn hình tăng tốc đồ họa 3D thật sự. Hãy cùng xem xét và đánh giá 15
loại card mới và mạnh nhất đang có trên thị trường.
Với sự gia tăng của nhu cầu chơi game và các ứng dụng truyền thông đa phương tiện, các loại
card đồ họa cao cấp hiện đang được chờ đợi hơn bao giờ hết. Những loại card 2D tẻ nhạt chỉ hỗ
trợ hình ảnh 2 chiều đang bắt đầu lùi vào quá khứ, nhường chỗ cho các loại card 3D hùng mạnh
hỗ trợ tăng tốc đồ họa 3 chiều có hầu hết trong những ứng dụng mới nhất mà một bộ vi xử lý dù
nhanh và mạnh vẫn không đáp ứng nổi. Không những thế, trong khi có thể mua một bộ tăng tốc
đồ họa 3D hiện khá dễ dàng, việc có một quyết định khôn ngoan và đúng đắn lại khá khó khăn
khi phải chọn lựa giữa quá nhiều chủng loại của các nhà sản xuất khác nhau. Và, tất nhiên khi
mọi công ty đều cho rằng phần cứng của mình là tốt nhất với cách chọn tên đầy khoa trương cho
các chipset cũng như cách đánh giá tốc độ bằng các biệt ngữ khó hiểu để bán hàng, hy vọng
những phân tích sau đây có thể giúp các bạn đỡ bối rối hơn trong "khu rừng đồ họa" khó hiểu
này, trả lời các thắc mắc của bạn và chỉ ra các sản phẩm "Best Buys"
Đồ hoạ 2D/3D hay chỉ 3D
Điều đầu tiên cần làm khi nâng cấp phần cứng đồ họa là làm sao xác định chính xác loại card
nào bạn thực sự cần. Nếu nói chung bạn không thật hài lòng với chất lượng đồ họa mà bạn đang
có, vậy bạn có thể chỉ muốn tìm kiếm một card mới với các tính năng tăng tốc đồ họa cả 2 chiều
và 3 chiều cùng một lúc. Mặt khác, nếu bạn chỉ muốn tăng cường thêm một chiều cho chiếc card
sẵn có như để chơi game chẳng hạn, lúc đó bạn chỉ cần cân nhắc mua bộ tăng tốc đồ họa 3D để
phối hợp thôi.
Giải pháp 2D/3D phối hợp là chọn lựa phổ biến nhất, với 13 trên 15 card thử nghiệm. Điều
thuận lợi là do bạn chỉ dùng một khe cắm mở rộng duy nhất cho giải pháp đồ họa này và bạn sẽ
có cả hiển thị 3D trong cửa số Windows và toàn màn hình. Các loại card 3D thuần túy, trên nền
tảng chip 3Dfx Voodoo II, thì không hỗ trợ tăng tốc trên cửa sổ desktop và phải chiếm trọn màn
hình hiển thị để làm việc.
Phần mềm hỗ trợ
Khi thử nghiệm, ngoài việc đánh giá dựa trên các tính năng hiển thị mà các nhà sản xuất công
bố cho loại card của mình, điều quan trọng ở đây là còn phải xem xét các card này có thật sự
tương thích với các phần mềm ứng dụng mà bạn cần tăng tốc không? Thật vô nghĩa nếu chọn
mua loại card nhanh và mạnh nhất nhưng lại không hỗ trợ cho những phần mềm yêu thích của
bạn.
Đa số các ứng dụng 3D trên Windows và các trò chơi được viết theo hệ thống Direct 3D của
Microsoft, một phần của phần mềm multimedia DirectX của Windows và hầu hết các card tăng
tốc đồ họa tốt đều hỗ trợ chuẩn này. Do đó, các bạn không nên mua các bộ tăng tốc không hoàn
toàn tương thích với DirectX và nên chỉ lựa chọn card nào có trình driver làm việc với phiên bản
mới nhất của DirectX là 6.1.
Có một hệ thống chuẩn 3D hay còn gọi là API (Application Program Interface) phổ biến khác là
OpenGL (Open Graphics Language) đang được phát triển bởi các chuyên gia của Silicon
Graphics. Có một số trò chơi cung cấp cho các bạn lựa chọn để chuyển sang hệ thống đồ họa
này như Quake & Quake 2, Hexen 2, Heretic 2 và game mới nhất Half Life của Sierra. Trong hầu
hết các trường hợp, chơi game trong môi trường OpenGL sẽ có hiệu ứng đồ họa đẹp hơn rất
nhiều so với chuẩn Direct3D. Bộ tăng tốc đồ họa Millenium G200 của Matrox là card duy nhất
không hỗ trợ toàn diện cho OpenGL.
Bên cạnh hai API chính này, 3Dfx còn phát triển một chọn lựa khác là Glide cho các loại card
của họ trên nền chip Voodoo và các game tương thích như Turok, Shadows of Empire và Unreal
nhưng hiện chuẩn này có xu hướng thu hẹp bởi vì ngày càng có nhiều nhà phát triển phần mềm
hỗ trợ OpenGL.
Chip đồ hoạ
Trái tim của tất cả các card chính là chipset, điều quyết định phạm vi phân giải màn hình, các
tính năng 3D và các hiệu ứng đặc biệt khác. Ngày nay, hầu hết các card được thiết kế quanh một
trong 4 chipset phổ biến nhất: Voodoo Banshee và Voodoo 2 của 3Dfx, Riva TNT của NVIDIA và
Savage của S3. Tuy nhiên, có một vài công ty như Matrox và ATI vẫn phát triển các card với
chipset riêng của mình.
Loạt chip Voodoo cho đến giờ đang là phổ biến nhất và bộ xử lý đồ họa Voodoo nguyên gốc
chính là tiêu chuẩn mà dựa trên đó chúng ta đánh giá các loại card khác. Loạt chip này sau đó lại
được thay thế bởi dòng Voodoo 2 hùng mạnh hơn, thậm chí có cả tính năng xử lý đồ họa song
song - 2 card Voodoo 2 của cùng một nhà sản xuất có thể được sử dụng cùng lúc để có hiệu suất
cao hơn.
Voodoo 2 là bộ tăng tốc 3D thuần túy và các loại card sử dụng chip này phải làm việc phối hợp
với card đồ họa có sẵn của bạn. 3Dfx cũng đã tung ra chip 2D/3D phối hợp có tên là Voodoo
Rush chỉ một thời gian ngắn sau khi tung ra Voodoo 2 nhưng bị thất bại do thua sút về tính năng
và tốc độ so với các loại card của các nhà sản xuất khác. Do đó, dòng 2D/3D hiện nay của họ
được thay thế bởi dòng chip Voodoo Banshee có trong các card Diamond Monster Fusion, Pace
3D Edge, STB Lightspeed và Maxi Gamer Phoenix.
Dòng chip Banshee này tương thích hoàn toàn với Voodoo 2 nhưng cung cấp hiệu quả 3D tổng
quát kém hơn chút ít do Voodoo 2 có đến 2 đơn vị bộ nhớ TMU (Texture Memory Unit) giúp mô
phỏng các cảnh 3 chiều phức tạp một cách nhanh hơn trong khi dòng Banshee chỉ có một. Tuy
nhiên, chip Banshee lại có khả năng lấp đầy màn hình với các pixel nhanh hơn "ông anh" của nó
và còn cung cấp khả năng tăng tốc 3D lên tới độ phân giải 1600 x 1200 và 2D là 1920 x 1440
pixels.
Thử nghiệm về các card đồ họa này cũng dành cho loại chip thế hệ mới nhất của 3Dfx là
Voodoo 3 dù nó chỉ đang ở giai đoạn thử nghiệm beta và chắc là hiện nay vào thời điểm bài viết
được in, đã có mặt trên thị trường. Kết quả thử nghiệm của Voodoo 3 cực kỳ ấn tượng do cấu trúc
chủ yếu của nó là nền tảng của Banshee với 2 đơn vị bộ nhớ TMU, cho ra một hiệu suất 2D/3D
nhanh và đẹp hơn nhiều so với Voodoo 2.
TNT
Các card Creative Graphics Blaster, Diamond Viper V550, Hercules Dynamite và STB Velocity
4400 đều được thiết kế trên nền tảng chip Riva TNT của NVIDIA. Về lý thuyết, họ TNT không hề
thua kém đối thủ Voodoo nếu không muốn nói là vượt trội khi hỗ trợ độ phân giải lên đến 1920 x
1200 (dù 1024 x 768 là quá đủ cho chơi game) và trên thực tế cung cấp hình ảnh chi tiết hơn
nhiều so với các bo mạch Voodoo 2. Điều này là do chip Riva TNT hỗ trợ giả lập đồ họa 32-bit
màu trong khi tất cả các chip 3Dfx chỉ làm việc ở 16-bit màu. Ngoài ra, cấu trúc TNT còn có thể
cho tỷ suất lấp đầy màn hình nhanh hơn dòng Banshee nhưng các nhà lập trình cần phải tối ưu
hóa phần mềm của họ để có thể lợi dụng tối đa hiệu quả chip này.
Card Hercules Terminator Beast là card duy nhất được thiết kế trên nền tảng chip Savage 3D
của S3. Lại một lần nữa, S3 chứng tỏ mình có một sản phẩm khá tốt và đây là chip đầu tiên của
S3 giới thiệu hệ thống nén hình ảnh TC (texture compression) đầy uy lực khiến cho các nhà phát
triển phần mềm có được khả năng lưu trữ hình ảnh có độ phân giải cao hơn bình thường trong bộ
nhớ bằng cách nén dự liệu hình ảnh xuống chỉ còn 1/4 đến 1/6 kích thước nguyên gốc. Do đó khi
xả nén, chúng ta sẽ có được những hình ảnh đẹp hơn nhiều trên màn hình. Ví dụ khi chơi Quake
hay Unreal, chúng ta thường thấy hình ảnh các bức tường hay vật thể khác hơi nhòa do hình ảnh
đồ họa được lọc để tránh cho ta thấy các gờ hay mép lởm chởm, gồ ghề nhưng nếu các nhà viết
phần mềm sử dụng kỹ thuật nén hình thì hình ảnh có được sẽ sắc nét hơn nhiều và có chất lượng
tương đương ảnh chụp. Do đó, S3TC đã được Microsoft cấp phép như là một phần của DirectX.
Các nhà sản xuất như Matrox và ATI cũng phát triển công nghệ 3D của riêng họ. Card
Millennium G200 của Matrox có độ phân giải 2D lên tới 1920 x 1200 ở 16-bit màu và x 864 khi giả
lập 3D ở 32-bit màu. Ngoài ra, công ty cũng thêm vào các chức năng 3D tiêu chuẩn công nghệ
mới VCQ (Vibrant Colour Quality) làm cho các hiển thị ở 16-bit màu tươi sáng và rực rỡ hơn ở các
sản phẩm khác.
Cuối cùng, card ATI Rage Fury được xây dựng trên nền bộ xử lý mới nhất Rage 128 với các
tính năng giả lập 3D 32-bit màu, tăng tốc và giải mã phần cứng DVD và single-pass multi-
texturing.
Bộ nhớ
Số lượng và kiểu bộ nhớ dùng trong card đồ họa có khả năng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả
của chúng. ở mức độ căn bản, lượng bộ nhớ sẽ quyết định độ phân giải và độ sâu của màu sắc,
càng nhiều bộ nhớ, các bạn sẽ vươn tới được những giới hạn cao nhất và sâu nhất tích hợp trong
bộ xử lý đồ họa. Nói chung, hầu hết người dùng không cần hơn 4Mb bộ nhớ card màn hình để có
được những hiển thị thông thường vì thế là đủ cho việc xử lý độ phân giải 1024 x 768 ở 32-bit màu
hay 1600 x 1200 pixel cho hiển thị16-bit.
Nếu 4Mb là đủ cho hầu hết các hiển thị thì tại sao các card hiện nay có từ 8 đến 32 Mb bộ
nhớ? Câu trả lời là đơn giản lượng bộ nhớ thêm ra này được dùng để tăng tốc độ xử lý đồ họa
bằng nhiều cách khác nhau. Ví dụ, chúng có thể được dùng như bộ đệm cho việc vẽ các khung
hình trong bộ nhớ phải hiển thị mà sau đó được chuyển đổi lên màn hình toàn phần cho ra các
hình ảnh nhuyễn hơn (việc xử lý hình ảnh kiểu này được gọi là bộ đệm kép). Lượng bộ nhớ phụ
này cũng còn được dùng để tăng tốc các hình ảnh 2D dạng bitmap như là các icon, nút, thanh
cuộn, hộp đối thoại khiến chúng có thể xuất hiện nhanh hơn.
Việc chạy các tập tin AVI hay MPEG cũng đòi hỏi nhiều bộ nhớ hơn lượng bộ nhớ thực tế để
hiển thị hình ảnh lên màn hình. Hình ảnh video được ghi lại dưới dạng YUV nhưng hiển thị trên
máy tính lại làm việc dưới dạng RGB. Card đồ họa nạp các dữ liệu nguyên gốc vào một vùng bộ
nhớ lưu trữ đồ họa. Sau đó chuyển đổi và sao chép các thông tin lên màn hình.
ở đồ họa 3 chiều, lượng bộ nhớ dư ra sẽ được dùng để lưu trữ hình ảnh cho việc xử lý nhanh
hơn và bộ đệm Z sẽ khiến cho các vật thể đồ họa 3 chiều xuất hiện như thật. Kiểu bộ nhớ cũng
ảnh hưởng đến tốc độ xử lý hình ảnh, một vài loại card trang bị bộ nhớ SDRAM, SGRAM hay
VRAM có tốc độ xử lý nhanh hơn bộ nhớ DRAM truyền thống.
PCI Hay AGP?
Nếu bạn có một máy tính đời mới với khe cắm tăng tốc đồ họa AGP thì nhất thiết bạn phải
chọn mua loại card đồ họa sử dụng cổng AGP này hơn là một card PCI tiêu chuẩn. Được thiết kế
đặc biệt cho nhu cầu đồ họa, khe cắm AGP chạy ở chế độ 64-bit ở tốc độ 66 MHz (so với 32-bit
và 33 MHz ở PCI) cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều. Các lọai bo mạch máy tính đời mới
còn hỗ trợ cho cổng AGP tốc độ 2 và phiên bản tốc độ 4 cũng sắp được tung ra thị trường. Một
vài loại card được thử nghiệm tại đây thậm chí đã được tối ưu hóa sẵn cho việc tương thích với
các cổng AGP tốc độ 4.
Trình điều khiển
Trong khi nhiều nhà sản xuất tập trung vào việc nâng cấp phần cứng, phần mềm điều khiển
card đồ họa cũng không kém quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả làm việc của
chúng. Hầu hết các trình điều khiển đều được nâng cấp khoảng 2 hay 3 lần một năm để đảm bảo
hiệu quả đồ họa tốt nhất và giải quyết các vấn đề không tương thích. Hãng Diamond nâng cấp
trình driver điều khiển ngay trong quá trình thử nghiệm và sự khác nhau giữa chất lượng đồ họa
của phiên bản cũ và mới được cải thiện rất đáng kể.
Tất cả các card thử nghiệm đều được chạy với phiên bản mới nhất của trình điều khiển và bạn
đừng bỏ lỡ cơ hội kiểm tra trên các trang web của nhà sản xuất card đồ họa của bạn bất cứ lúc
nào để có được các phiên bản mới nhất trên.
Đánh giá chung về hiệu quả
Tất cả card đồ họa đều được thử nghiệm ở phòng thí nghiệm VNU Labs, sử dụng phần mềm
benchmark mới nhất 3D Mark. Cũng giống như chương trình thử nghiệm phổ biến truớc đó là
Final Reality, 3D Mark giả lập những yêu cầu của các game Direct 3D để chỉ ra hiệu quả làm việc
của các card đồ họa trong thực tế. Tất cả card đều được thử nghiệm ở độ phân giải 1024 x 768 ở
16-bit màu.
Dẫn đầu tuyệt đối trong các thử nghiệm sơ khởi với tổng điểm đánh giá 2842 là card Voodoo 3
của 3Dfx phiên bản beta, đạt đến 43.7 fps (frame per second - khung hình trong 1 giây) trong các
game đua xe và 51.3 fps trong các game hành động. Tất cả card cũng đều được thử nghiệm khả
năng Open GL trong trò chơi Half Life của Sierra và một lần nữa Voodoo 3 lại dẫn đầu với tốc độ
72 fps đầy ấn tượng.
Tốc độ không phải là khía cạnh duy nhất khi tìm mua một card đồ họa 3D. Chất lượng hình ảnh
cũng quan trọng không kém và ở đây chip Voodoo 3 không còn gây ấn tượng vượt trội nữa với
chất lượng hình ảnh trong thử nghiệm không hơn gì chip Voodoo 2. Điều này có thể là do 3Dfx chỉ
chú trọng gia tăng tốc độ hơn là chất lượng hình ảnh. Trong khi đó, dù hiệu quả chung của chip
Voodoo 2 khá tốt, đây vẫn không phải hoàn toàn là cái mà chúng ta chờ đợi ở con chip thế hệ mới
này so với các dòng Voodoo trước. Kế tiếp theo Voodoo 3 là hệ thống 2 chip Voodoo 2 với 2151
điểm, sau đó là card 3D thuần túy Maxi Gamer với chip Voodoo 2 có điểm 2023.
Card tăng tốc đồ họa 2D/3D tốt nhất là Viper V550 của Diamond với chất lượng hình ảnh rõ nét
hơn bất cứ hệ thống Voodoo nào, nó đổ bóng nhuyễn hơn và chi tiết sắc xảo hơn. Khá thú vị là
một card khác của Diamond là Monster Fusion cho tốc độ cao nhất so với các card khác xây
dựng trên cùng nền tảng chip Voodoo Banshee, chất lượng hình ảnh xuất ra của nó lại là kém
nhất. Nguyên nhân có thể là do trình driver điều khiển chưa được tối ưu hóa và cần phải xem xét
lại.
Sự tuyên dương cũng đến với card ATI Rage Fury, Pace 3D Edge và Hercules Terminator
Beast với đánh giá chung thuộc vào loại tốt nhất. Card đạt điểm thấp nhất là Matrox Millennium
G200 với tốc độ thử nghiệm trong Half Life thấp nhất là 22 fps. Tuy nhiên chất lượng hình ảnh của
G200 lại khá tốt, nếu không muốn nói rằng còn tốt hơn là các card 3D thuần túy sử dụng chip
Voodoo 2.
Chú ý: trong cuộc bình chọn sản phẩm tiêu biểu cho năm 99, tạp chí PC World (USA) đã đánh
giá Matrox Millennium G200 là card đồ họa tốt nhất với giá 129 USD (theo Tin học và Đời sống số
6/99). Ngoài ra, hiện ở Việt Nam, các loại card tăng tốc đồ họa cao cấp này đã bắt đầu phổ biến
trong giới chơi game và ứng dụng đồ họa cao cấp, phổ biến nhất là card GA 630 của Gygabyte