S3 ViRGE

ViRGE，全稱為"Video and Rendering Graphics Engine"（視訊描寫圖形引擎），是第一代電腦的2D／3D加速卡，於1995年由S3公司推出，是 S3 在 3D 圖形領域的首次嘗試。S3/Virge 是成功的 Trio64V+ 的繼任者。

ViRGE為2D及DRAM幀緩衝顯示卡帶來了新標準，而一個循環的EDO計時使得當時的ViRGE/325成為了最高評分的DRAM基礎2D加速卡。但在3D加速方面，ViRGE使不少用家感到失望。

ViRGE/325 與 Trio64 晶片引腳兼容，保留了 DRAM 幀緩衝器接口（最高支持 4MB），並將核心和記憶體的時鐘頻率均提升至 80 MHz。在 Windows 環境下，Virge 被基準測試為當時最快的基於 DRAM 的加速器。基於 VRAM 的版本 ViRGE/VX 在低解析度下的速度實際上較慢，但它擁有更快的 RAMDAC，以支持 325 版本所不具備的高解析度模式。

## 支持

S3 為 ViRGE 制定的營銷計劃的一部分包括「S3D」標準，聲稱 ViRGE 系列的產品都搭載了 S3D 圖形引擎。支持 ViRGE 的遊戲會直接在包裝盒上印上該標誌，以便 3D 顯卡使用者知道這些遊戲可以在他們的電腦上獲得儘可能佳的運行效果。儘管其 3D 速度平平，但由於 S3 在那個時期的品牌聲望，ViRGE 確實獲得了一些 S3D 增強版遊戲。ViRGE 增強版的例子包括：《終端速度》(Terminal Velocity)、《下降 II》(Descent II)、《怪獸卡車狂熱》(Monster Truck Madness)、《古墓麗影》(Tomb Raider)、《機甲戰士 2》(MechWarrior 2)、《FX Fighter Turbo》、《Terracide》、《POD》、《Incoming》以及《絕地武士》(Jedi Knight)。

## 性能表現

隨著索尼PlayStation家用遊戲機的成功上市，PC市場面臨著整合能夠與實時3D圖形渲染領域競爭的硬體的壓力，而這正是僅靠基於軟體的主CPU渲染無法很好完成的任務。也就是說，基於主CPU的軟體渲染可以實現實時3D圖形渲染——正如《Descent》等遊戲所展示的那樣，它僅使用主CPU和標準VGA硬體就能實時渲染具有六自由度運動的全屏3D影片——但其解析度、多邊形數量以及著色、平滑等質量方面，都無法與專用3D渲染硬體相競爭。雖然市場需求顯而易見，但實時3D圖形渲染對於S3及其許多硬體競爭對手來說仍是一個全新且陌生的領域。由於ViRGE的大部分硬體資源已經分配給了其他關鍵功能（如VGA控制器、2D/BITBLT引擎、RAMDAC、PCI和記憶體接口），並且需要兼顧傳統的2D應用，導致最終的3D功能既受限又緩慢。

在僅進行帶有紋理映射且無其他高級功能的的基礎3D渲染時，ViRGE的像素吞吐量比當時最優秀的軟體優化（基於主機的CPU）3D渲染略快一些，並且具有更好的（16bpp）色彩保真度。但當多邊形負載中增加了額外的渲染操作（如透視校正、Z軸深度霧化和雙線性過濾）時，渲染吞吐量就會下降到入門級CPU上的軟體渲染速度。由於VX的核心和記憶體時鐘頻率較低，基於高端VRAM的ViRGE/VX (988) 的3D渲染速度甚至比價格較低的ViRGE/325還要慢。升級後的ViRGE/DX和ViRGE/GX型號確實提高了3D渲染性能，但在它們推出時，仍無法讓ViRGE系列在已經擁擠的3D市場中脫穎而出。

除了3D渲染之外，ViRGE在DOS VGA和Microsoft Windows等熟悉任務中的表現非常穩健。在這裡，S3在高性能Windows加速方面的豐富經驗得到了體現，ViRGE在基準測試中位列競爭對手中基於DRAM的VGA顯卡的前列。在OEM PC市場中，ViRGE作為S3極其成功的Trio/64系列的直接替代品銷售良好。ViRGE系列在與前代產品相同的物理尺寸下提供了更快的Windows加速性能。

隨著競爭硬體（3dfx的Voodoo Graphics和Rendition的Verité）以及遊戲作品（如Id Software廣受歡迎的Quake引擎）的引入，引發了全行業的洗牌。S3以及PC市場中其他此前地位穩固的VGA廠商都無法適應快速發展的PC 3D圖形市場，被迫轉向銷售那些對3D圖形功能要求不高的細分市場。儘管ViRGE在OEM市場銷售良好，但糟糕的Direct3D性能和缺乏OpenGL支持阻礙了ViRGE進入利潤更豐厚的3D圖形領域進行競爭。

## 衍生型號

從1995年誕生到2000年左右退役，ViRGE系列經歷了定期的升級。ViRGE/DX通過改進透視校正並實現全速三線性過濾，提升了原始ViRGE/325的性能。ViRGE/GX增加了對更現代的SD/SGRAM的支持。ViRGE/GX2是首批支持AGP的VGA晶片組之一，儘管其支持程度僅限於電氣合規性。對AGP功能集的實質性利用要等到Savage 3D時代。

1998年，在S3的高端圖形領域，ViRGE最終被不支持S3D API的Savage 3D所取代。然而，即使在Savage 3D停產後，ViRGE至少還有一個衍生版本（Trio3D）仍在生產中。

## 硬體特性

- 64位 2D/3D 圖形 S3d 引擎，集成 135 MHz (325 和 MX)、170 MHz (DX/GX/GX2) 或 220 MHz (VX) RAMDAC 及時鐘合成器
- 用於加速影片的 S3 Streams 處理器
- 對主 RGB 流與 RGB 或 YUV（影片）次級流進行實時拉伸和混合
- 每個流可以具有不同的色彩深度
- 帶有水平插值的硬體輔助影片播放
- 支持 Indeo、Cinepak 以及軟體和硬體加速的 MPEG-1 影片
- S3 Scenic Highway，用於直接連接實時影片和 MPEG-1 外設
- 2D GUI 加速（BitBLT、直線繪製、多邊形填充）
- 3D 紋理映射
- 透視校正、平滑著色 (Flat Shading) 和 Gouraud 著色。ViRGE/DX 及後續型號具有「並行處理」透視校正功能，以獲得更好的性能
- 雙線性與三線性紋理過濾、MIP Mapping、Alpha 混合以及影片紋理映射。在 ViRGE/DX 及後續型號上，三線性過濾可全速運行，稱為「SmartFilter」技術
- 深度提示與霧化效果、Z-緩衝
- 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）（這些是非隔行掃描模式；支持更高色彩深度的隔行掃描影片）3
- 64位 DRAM 或 VRAM (VX) 顯存接口，2、4 和 8 (VX) MiB 顯存，單周期 EDO 操作
- 免膠合 PCI 2.1 總線接口和 VESA VL-Bus (325) 接口
- 支持顯示列表處理和影片捕獲的 PCI 總線主控功能
- 支持主流作業系統及 API 的驅動程序：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 顯示器電源管理信號 (DPMS) 的硬體及 BIOS 監視器節能模式
- DDC 監視器通信
- 325 使用 208 引腳 PQFP 封裝。VX 使用 288 引腳 BGA 封裝
- ViRGE 325 引腳與 S3 Trio64V+ 兼容