重量級對決NVIDIAAMD專業(yè)顯卡橫評

1、重量級對決！NVIDIA/AMD專業(yè)顯卡橫評第1頁：如何選擇專業(yè)顯卡？泡泡網(wǎng)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(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建（DCC）人員來說，一塊專業(yè)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(yè)圖形卡的價格少則幾千，動輒數(shù)萬。僅從硬件架構上來看，消費級顯卡和專業(yè)顯卡并沒有太大區(qū)別，無非是核心經(jīng)過個手工挑選，并配備了更多的顯存。專業(yè)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(shù)據(jù)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(qū)動設置以及軟件支持。專業(yè)顯卡在諸如3DS M

2、ax、Maya、Softimage、AutoCAD和SolidWorks等專業(yè)圖形軟件中可以有著數(shù)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(wěn)定性也大大增強，專業(yè)顯卡在這些程序中出現(xiàn)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(xiàn)問題，它們都會盡快被解決。專業(yè)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(zhuǎn)換，在GPGPU程序接口比如CUDA、OpenCL、DirectCompute的支持下，它們的性能表現(xiàn)更為出色?？偠灾瑢I(yè)顯卡的最大賣點就是軟件和服務。那么，如何挑選一塊專業(yè)顯卡呢？國外著名網(wǎng)站CGchannel對今年的專業(yè)卡進行了一次全面測試及

3、總結，對于專業(yè)計算機設計、數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建用戶來說絕對有參考價值，因為參測產(chǎn)品相對來說很全面，測試內(nèi)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。第2頁：參測顯卡：囊括高中低端產(chǎn)品和消費級市場一樣，專業(yè)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(chǎn)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 Qu

4、adro 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(yè)顯卡型號。按照產(chǎn)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(chǎn)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

5、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(guī)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(chǎn)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(chǎn)品中推出了兩款新型號:Quadro4000、5000。Q

6、uadro 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(chǎn)

7、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(chǎn)品為FirePro V9800，但是由于測試者沒有這款產(chǎn)品，很遺憾未能參與評測。本次參測的全部產(chǎn)品參數(shù)如下：第3頁：特性解析：DP接口、多屏的重要性繼續(xù)評測之前，我們先

8、來看看專業(yè)卡一些重要特性、規(guī)格的意義所在。DisplayPort：DP接口正迅速稱為專業(yè)圖形卡的標配輸出接口。它擁有如下優(yōu)勢：接頭小巧、更好的信號穩(wěn)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(zhuǎn)接器是很有必要的。但是這就需要額外購買，DP to Single-link DVI轉(zhuǎn)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(nèi)置芯片的主動式轉(zhuǎn)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

9、。雖然麻煩多多，但是在工業(yè)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(chǎn)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

10、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(xiàn)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(nèi)容。但是如果你想要在NVIDIA顯

11、卡上實現(xiàn)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(tǒng)下最多可以支持24臺顯示器。那么你可以在多屏環(huán)境下進行極有效率并且舒適的工作。第4頁：通用計算：引導未來發(fā)展的技術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(tǒng)所需執(zhí)行的計算任務。這項技術擁有令人興奮的潛力，我們現(xiàn)在看到的應用僅僅是這項技術的初級成果。這也是專業(yè)顯卡最重要的價值。專業(yè)卡上擁有更高的顯存容量，可以進行更多的估算執(zhí)行。除非任務可以在存儲

12、器上完整的執(zhí)行，否則數(shù)據(jù)必須要在顯存和系統(tǒng)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(xié)助處理器進行渲染，如果場景太大，那么GPU就會忽略渲染，轉(zhuǎn)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(yè)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(guī)范，而CUDA是NVIDIA獨有的技術，只有NVIDIA的產(chǎn)品能夠支持。NVIDIA是首家開始推行GPU通用計算并研發(fā)出完整技術的硬件制造商，在2

13、006年，首個采用統(tǒng)一渲染單元的革命性GPU架構：G80誕生了，這款產(chǎn)品就是經(jīng)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(yè)技術人員的角度出發(fā)，原作者更希望看到OpenCL更加成熟，對于開發(fā)人員來說，擁有一個統(tǒng)一的工業(yè)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 Tec

14、hnologies" 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(jīng)破產(chǎn)，但是依然可以下載并使用它。然而，目前在計算

15、機繪圖工業(yè)領域中，對于GPU加速計算有著兩種態(tài)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(zhì)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(xiàn)和效果，CPU進行后處理。第5頁：測試平臺及測試項目說明本次測試的系統(tǒng)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(tǒng)，擁有18GB DDR3內(nèi)存，裝備了15000

16、轉(zhuǎn)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 ima

17、ges"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(jié)處理測試所用的圖片為圖中所示。每款產(chǎn)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(tǒng)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。第6頁：測試項目：Maya 2012Maya 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O

18、penGL接口開發(fā)并且為其進行了重度優(yōu)化。測試中，F(xiàn)irePro的性能要更好一些，除了旗艦級的Quadro 6000之外，其余產(chǎn)品中FirePro系列顯卡要表現(xiàn)的更好。其中V5900、V7900的驅(qū)動針對Maya有特別優(yōu)化，則測試中也得以體現(xiàn)。三項測試的平均成績最終排名如下：Quadro 6000FirePro V7900FirePro V5900FirePro V8800FirePro V7800Quadro 5000FirePro V5800FirePro V4800Quadro 4000Quadro FX 5800Quadro 2000Quadro FX 3800FirePro V380

19、0第7頁：測試項目：3DS Max 20123DS 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(yōu)化驅(qū)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。第8頁：測試項目：Softimage 2012Autodesk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(zhì)量損失。最終性能排名

20、如下：FirePro V8800FirePro V5900FirePro V7800FirePro V5800FirePro V4800Quadro 6000Quadro 5000Quadro 4000Quadro FX 5800Quadro 2000Quadro FX 3800FirePro V3800第9頁：測試項目：Mudbox 2012Mudbox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工作時建立了超多數(shù)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(shù)量也在2-5百萬之間。所以，這款軟件對高顯存容

21、量很敏感，專業(yè)卡可以發(fā)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?？梢钥吹?，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。第10頁：測試項目：LightWave 10LightWave 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 V7900FirePro

22、V5900Quadro 6000FirePro V8800, V7800 (tied)Quadro 5000, FirePro V5800 (tied)Quadro 2000Quadro 4000, FX 5800, FirePro V4800 (tied)Quadro FX 3800FirePro V3800第11頁：測試項目：Mari 1.3v2Mari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(xiàn)在已經(jīng)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32

23、768x32768分辨率、數(shù)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(zhì)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?jīng)]有，Quadro 200由于顯存不足一運行就崩潰了。第12頁：綜合性測試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 modeMAYA: Viewport 2.0

24、, shaded and textured with ambient occlusion enabledSoftimage: shaded and textured modemodo: Advanced OpenGL, shaded modeCinema 4D: Enhanced OpenGL, shaded modeLightWave: 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(qū)別，這項測試僅為體現(xiàn)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。第13頁：測試項目：CineBench R11.5這款軟件不必多介紹了吧？C

25、PU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(yōu)：Quadro 5000Quadro 6000FirePro V7900Quadro 4000FirePro V8800FirePro V7800Quadro FX 5800FirePro V5800FirePro V4800Quadro FX 3800FirePro V5900Quadro 2000FirePro V3800第14頁：測試項目：渲染工具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?qū)絹碓蕉?。首先是iray，這是一個基于3DS MAX中的渲染組建

26、，目前僅支持CUDA。使用A卡的話將會由CPU來完成運算?？梢钥吹侥呐率亲钊腴TQuadro顯卡也可以提供比雙路六核CPU還要好的性能。而頂級的Quadro 6000處理時間僅需CPU的1/3。要知道測試系統(tǒng)中使用了12核心的3.33GHz處理器，這已經(jīng)是非常頂級的處理器了。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(yè)領域內(nèi)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，