加速器出現前的時代:軟件渲染與鋸齒像素

在 1990 年代中期,PC 上的三維運算受到 CPU 的嚴重瓶頸限制。主機的 Intel Pentium 必須同時計算多邊形幾何圖形、透視分割和光柵化,迫使遊戲只能在 320×200 的像素化畫布上運行。

諸如 S3 ViRGE 等早期的 2D/3D 混合晶片惡名昭彰地緩慢,甚至被諷刺地稱為「3D 減速器(3D Decelerator)」。當時的 PC 生態系統迫切需要專門用於分擔 3D 光柵化負荷的專用晶片。

「運行軟件 3D 會將主機處理器耗盡到 100%,產生一片令人頭暈目眩的像素海洋。專用矽片是我們唯一的救贖。」(斯科特·塞勒斯,3dfx Interactive 共同創辦人)

SST-1 架構:為什麼專用擴充卡重新定義了遊戲

Silicon Graphics(SGI)的元老斯科特·塞勒斯(Scott Sellers)、加里·塔羅利(Gary Tarolli)和羅斯·史密斯(Ross Smith)選擇不在擁擠的 Windows 2D GUI 市場中競爭。相反,他們設計了一款由雙晶片 SST-1(PixelFX 格局緩衝處理器與 TexelFX 材質管理單元)驅動的專用 3D 專用 PCI 加速卡。

Voodoo 需要一條連接到主 2D VGA 卡的短外接直通電纜,它以一聲難忘的機械繼電器喀噠聲標誌著自身的啟動。瞬間,混濁的像素在硬件雙線性過濾、即時阿爾法混色(alpha blending)和 16 位元 Z 緩衝下消失得無影無蹤。

搭載 3dfx SST-1 晶片組的傳奇 Diamond Monster 3D 加速卡。
搭載 3dfx SST-1 晶片組的傳奇 Diamond Monster 3D 加速卡。

Glide API 的魔法:約翰·卡馬克與 GLQuake 的分水嶺

3dfx 的秘密武器是 Glide——一個從 OpenGL 衍生而來的精簡、貼近硬件的 API,它繞過了繁瑣的作業系統驅動程式開銷,直接與 SST-1 硬件暫存器對話。

1997 年 1 月,約翰·卡馬克(John Carmack)推出了《GLQuake》。在 3dfx 硬件上運行時,《Quake》以 640×480 的解像度流暢渲染每秒 60 格的畫面,並帶有動態彩色火箭閃光,帶來了一個立即使 CPU 軟件光柵化過時的互動式歷史分水嶺。

「當 GLQuake 透過 Glide 在 Voodoo 上流暢運行的那一刻起,CPU 軟件渲染的時代便不復存在了。」(約翰·卡馬克,id Software 首席程式設計師)

致命的傲慢:STB 收購案與 Nvidia GeForce 巨獸

憑藉著 85% 的市佔率,3dfx 高層做出了災難性的戰略失誤。在 1998 年底,他們停止向 Diamond 和 Creative 等主板合作夥伴銷售晶片,反而斥資 1.41 億美元收購了硬件製造商 STB Systems,以便在內部自行製造完整的顯示卡。

被疏遠的合作夥伴紛紛投入 Nvidia 的懷抱。1999 年秋天,Nvidia 推出了配備硬件幾何轉換與光源處理(T&L)的 GeForce 256,給了對手致命一擊。陷入企業債務泥沼的 3dfx 於 2000 年底宣告破產,其資產隨後被 Nvidia 全面收購。