S3 ViRGE

ViRGE，全称为"Video and Rendering Graphics Engine"（视讯描写图形引擎），是第一代电脑的2D／3D加速卡，于1995年由S3公司推出，是 S3 在 3D 图形领域的首次尝试。S3/Virge 是成功的 Trio64V+ 的继任者。

ViRGE为2D及DRAM帧缓冲显卡带来了新标准，而一个循环的EDO计时使得当时的ViRGE/325成为了最高评分的DRAM基础2D加速卡。但在3D加速方面，ViRGE使不少用家感到失望。

ViRGE/325 与 Trio64 芯片引脚兼容，保留了 DRAM 帧缓冲器接口（最高支持 4MB），并将核心和内存的时钟频率均提升至 80 MHz。在 Windows 环境下，Virge 被基准测试为当时最快的基于 DRAM 的加速器。基于 VRAM 的版本 ViRGE/VX 在低分辨率下的速度实际上较慢，但它拥有更快的 RAMDAC，以支持 325 版本所不具备的高分辨率模式。

## 支持

S3 为 ViRGE 制定的营销计划的一部分包括“S3D”标准，声称 ViRGE 系列的产品都搭载了 S3D 图形引擎。支持 ViRGE 的游戏会直接在包装盒上印上该标志，以便 3D 显卡用户知道这些游戏可以在他们的电脑上获得尽可能佳的运行效果。尽管其 3D 速度平平，但由于 S3 在那个时期的品牌声望，ViRGE 确实获得了一些 S3D 增强版游戏。ViRGE 增强版的例子包括：《终端速度》(Terminal Velocity)、《下降 II》(Descent II)、《怪兽卡车狂热》(Monster Truck Madness)、《古墓丽影》(Tomb Raider)、《机甲战士 2》(MechWarrior 2)、《FX Fighter Turbo》、《Terracide》、《POD》、《Incoming》以及《绝地武士》(Jedi Knight)。

## 性能表现

随着索尼PlayStation家用游戏机的成功上市，PC市场面临着整合能够与实时3D图形渲染领域竞争的硬件的压力，而这正是仅靠基于软件的主CPU渲染无法很好完成的任务。也就是说，基于主CPU的软件渲染可以实现实时3D图形渲染——正如《Descent》等游戏所展示的那样，它仅使用主CPU和标准VGA硬件就能实时渲染具有六自由度运动的全屏3D视频——但其分辨率、多边形数量以及着色、平滑等质量方面，都无法与专用3D渲染硬件相竞争。虽然市场需求显而易见，但实时3D图形渲染对于S3及其许多硬件竞争对手来说仍是一个全新且陌生的领域。由于ViRGE的大部分硬件资源已经分配给了其他关键功能（如VGA控制器、2D/BITBLT引擎、RAMDAC、PCI和内存接口），并且需要兼顾传统的2D应用，导致最终的3D功能既受限又缓慢。

在仅进行带有纹理映射且无其他高级功能的的基础3D渲染时，ViRGE的像素吞吐量比当时最优秀的软件优化（基于主机的CPU）3D渲染略快一些，并且具有更好的（16bpp）色彩保真度。但当多边形负载中增加了额外的渲染操作（如透视校正、Z轴深度雾化和双线性过滤）时，渲染吞吐量就会下降到入门级CPU上的软件渲染速度。由于VX的核心和内存时钟频率较低，基于高端VRAM的ViRGE/VX (988) 的3D渲染速度甚至比价格较低的ViRGE/325还要慢。升级后的ViRGE/DX和ViRGE/GX型号确实提高了3D渲染性能，但在它们推出时，仍无法让ViRGE系列在已经拥挤的3D市场中脱颖而出。

除了3D渲染之外，ViRGE在DOS VGA和Microsoft Windows等熟悉任务中的表现非常稳健。在这里，S3在高性能Windows加速方面的丰富经验得到了体现，ViRGE在基准测试中位列竞争对手中基于DRAM的VGA显卡的前列。在OEM PC市场中，ViRGE作为S3极其成功的Trio/64系列的直接替代品销售良好。ViRGE系列在与前代产品相同的物理尺寸下提供了更快的Windows加速性能。

随着竞争硬件（3dfx的Voodoo Graphics和Rendition的Verité）以及游戏作品（如Id Software广受欢迎的Quake引擎）的引入，引发了全行业的洗牌。S3以及PC市场中其他此前地位稳固的VGA厂商都无法适应快速发展的PC 3D图形市场，被迫转向销售那些对3D图形功能要求不高的细分市场。尽管ViRGE在OEM市场销售良好，但糟糕的Direct3D性能和缺乏OpenGL支持阻碍了ViRGE进入利润更丰厚的3D图形领域进行竞争。

## 衍生型号

从1995年诞生到2000年左右退役，ViRGE系列经历了定期的升级。ViRGE/DX通过改进透视校正并实现全速三线性过滤，提升了原始ViRGE/325的性能。ViRGE/GX增加了对更现代的SD/SGRAM的支持。ViRGE/GX2是首批支持AGP的VGA芯片组之一，尽管其支持程度仅限于电气合规性。对AGP功能集的实质性利用要等到Savage 3D时代。

1998年，在S3的高端图形领域，ViRGE最终被不支持S3D API的Savage 3D所取代。然而，即使在Savage 3D停产后，ViRGE至少还有一个衍生版本（Trio3D）仍在生产中。

## 硬件特性

- 64位 2D/3D 图形 S3d 引擎，集成 135 MHz (325 和 MX)、170 MHz (DX/GX/GX2) 或 220 MHz (VX) RAMDAC 及时钟合成器
- 用于加速视频的 S3 Streams 处理器
- 对主 RGB 流与 RGB 或 YUV（视频）次级流进行实时拉伸和混合
- 每个流可以具有不同的色彩深度
- 带有水平插值的硬件辅助视频播放
- 支持 Indeo、Cinepak 以及软件和硬件加速的 MPEG-1 视频
- S3 Scenic Highway，用于直接连接实时视频和 MPEG-1 外设
- 2D GUI 加速（BitBLT、直线绘制、多边形填充）
- 3D 纹理映射
- 透视校正、平滑着色 (Flat Shading) 和 Gouraud 着色。ViRGE/DX 及后续型号具有“并行处理”透视校正功能，以获得更好的性能
- 双线性与三线性纹理过滤、MIP Mapping、Alpha 混合以及视频纹理映射。在 ViRGE/DX 及后续型号上，三线性过滤可全速运行，称为“SmartFilter”技术
- 深度提示与雾化效果、Z-缓冲
- 1600×1200（16色，VX型）、1280×1024（256色，75 Hz刷新率）、1024×768（64K色，75 Hz刷新率）、800×600（16.7M色，75 Hz刷新率）（这些是非隔行扫描模式；支持更高色彩深度的隔行扫描视频）3
- 64位 DRAM 或 VRAM (VX) 显存接口，2、4 和 8 (VX) MiB 显存，单周期 EDO 操作
- 免胶合 PCI 2.1 总线接口和 VESA VL-Bus (325) 接口
- 支持显示列表处理和视频捕获的 PCI 总线主控功能
- 支持主流操作系统及 API 的驱动程序：Windows 95、Windows 3.1x、Windows NT、IBM OS/2 2.1 和 3.0 (Warp)、AmigaOS、ADI 4.2、Direct3D、BRender、RenderWare 和 OpenGL
- 完全支持 VESA 显示器电源管理信号 (DPMS) 的硬件及 BIOS 监视器节能模式
- DDC 监视器通信
- 325 使用 208 引脚 PQFP 封装。VX 使用 288 引脚 BGA 封装
- ViRGE 325 引脚与 S3 Trio64V+ 兼容