長久以來,圖形卡市場就有專業顯卡和娛樂顯卡之分,兩者既相互關聯,又涇渭分明。關聯者,兩者都是計算機強大圖形顯示能力的有效保證,且有時均由同一廠商提供,在芯片研發方面相互借鑒關聯;分明者,兩者針對不同用戶,娛樂顯卡針對消費娛樂市場,提供對游戲、影音、商用圖形的支持,而專業顯卡則針對專業圖形設計用戶,且由于專業卡大多安裝在圖形工作站平臺內,因此也被稱為工作站圖卡。用戶定位不同,導致專業卡和娛樂卡在品質精度、軟件驅動和價格等方面有著較大差別。本文將在今年剛剛發布的Autodesk公司的Inventor 2009/AutoCAD 2009專業三/二維機械設計平臺上,引領讀者感受專業顯卡在專業圖形軟件中的出色表現。
Autodesk Inventor 2009/AutoCAD 2009與測試平臺
1.自AutoCAD問世25年來,在全世界已經有數百萬專業用戶使用AutoCAD平臺,進行二維設計工作,包括概念設計、二維制圖和工程設計,AutoCAD對于現代工業的發展起到了巨大推動作用,也為后續眾多CAD應用軟件的出現鋪墊了道路。2008年4月,Autodesk發布了全新的AutoCAD 2009版軟件,其用戶界面進行了重大改進,顯著提高用戶制圖的效率,同時其在與三維平臺的集成方面也邁上了新的臺階,符合三維創新設計的趨勢。

當然,功能的強大意味著對硬件系統需求的提高,要想流暢地運行AutoCAD 2009,用戶需要一臺跟得上潮流、足夠強大的計算機系統。如果在32位系統下運行,需要一顆主頻不低于2.2 GHz的處理器,且最好是雙核;需要至少1 GB的內存。如果在64位系統下運行,需要一顆支持64位技術的處理器,且主頻不低于2.2 GHz(多核),需要至少2GB的內存。如果您在最新的Microsoft Windows Vista上運行AutoCAD 2009,系統的內存無論如何不能低于2GB,否則運行表現就會令人無法忍受。
無論是32位系統還是64位系統,無論是Windows XP還是Windows Vista,要流暢地運行AutoCAD 2009,一片足夠強大的專業顯卡都是必需的,因為AutoCAD 2009對圖形系統的要求大幅度提高了。這片專業顯卡要具備如下的條件:(1)提供OpenGL或Direct3D支持。在Windows XP下,能支持2.0版本的OpenGL專業顯卡是實現AutoCAD 2009全部圖形功能的基礎,而在Windows Vista下,DirectX和OpenGL都能獲得良好的支持。(2)至少128MB顯存。AutoCAD 2009已經不是單純的二維軟件,而集成了大量的三維功能,特別是在三維渲染、光源和動畫方面,因此,128MB顯存的顯卡是底線。考慮到大顯示器、高分辨率的專業圖形運行環境,顯存更大些也是必要的。
2.Autodesk Inventor軟件是AutoCAD軟件用戶增添三維設計能力,同時保護二維設計數據和AutoCAD技術專業知識投資的最佳選擇之一。2008年4月,Autodesk在發布AutoCAD 2009的同時發布了Autodesk Inventor 2009版,在原有版本的基礎上新增或增強了許多功能。
Autodesk Inventor是Autodesk公司AIS系列軟件的核心,是真正的“三維派”,它和AutoCAD一起才能成為最強的二三維機械設計平臺。在Autodesk Inventor的安裝光盤內就提供了AutoCAD,AutoCAD可以作為三維設計在工程圖創建和編輯方面的有力補充。而且,Inventor也支持用戶將二維設計集成到三維設計環境下,Inventor能無縫地共享AutoCAD DWG文件和三維設計數據。
Autodesk Inventor 2009在處理超大型三維裝配時具備明顯優勢,他可以通過詳細等級表達的方式,控制在打開模型時將項目中的哪些零件加載到內存中,避免內存的過度消耗,導致系統運行表現下降。而且,Autodesk Inventor 2009具備實時渲染能力,能讓設計者在設計前期就體驗真實的產品狀態,對汽車等工業品、消費產品的設計工作有突出作用。
相比AutoCAD 2009,Autodesk Inventor 2009的硬件需求又上了一個臺階。要在Autodesk Inventor 2009中設計1000個零配件以下的產品,系統必須安裝不低于1GB的內存和主頻不低于2GHz的處理器,而顯卡必須支持Direct3D 10或OpenGL接口,顯存不低于128MB。實際上,如果用戶在這樣的系統上運行復雜產品模型的設計任務,還是會感覺系統資源捉襟見肘,建議的系統是2GB以上內存(很多用戶建議使用4GB以上)和主頻2GHz以上(3GHz以上更好)的多核處理器,顯卡最好采用中高端專業產品,如Quadro FX 3***、Quadro FX 4***、Quadro FX 5***系列,其中內存和顯卡的選擇對系統的流暢性至關重要。
在Autodesk Inventor 2009中新提供的渲染功能對顯卡的精確硬件渲染能力有很高的要求,而且,2009版本即使在通常的用戶界面下,模型的質感和光感也可以調節成高質量實時渲染狀態,這是Autodesk倡導的“如真實世界般的進行設計”的關鍵基礎,這對于顯卡的處理能力是非常大的挑戰。在Autodesk官方網站上,特別提示用戶選擇Quadro FX一類的專業顯卡,以獲得1000個零配件以上大模型裝配環境下的最佳用戶體驗。不使用專業的Quadro FX圖卡,就無法獲得三維透視剖切、實時真實感渲染等功能,而運行效率也將受到影響。
3.本次測試安裝了Autodesk Inventor 2009和AutoCAD 2009,測試過程以Autodesk Inventor 2009為主,在草圖和工程圖模式下則轉入AutoCAD 2009中。為了保證流程的運行效果,我們的測試平臺如下:
處理器 Intel Xeon 5120雙核,1.86G雙核
內存 4GB ECC DDR2
顯卡 麗臺Quadro FX 3700, 512MB顯存,256bit,支持DirectX 10和OpenGL 2.0,POWERdraft驅動程序
硬盤 160GB SATA2
操作系統 Windows XP PRO 64
測試平臺的配置和大多數企業中常使用的中端主流工作站類似,同時考慮到Autodesk Inventor 2009和AutoCAD 2009對64位的良好支持,以及對大內存的需求,我們使用了Windows XP PRO 64系統,以便應用程序能獲得更好的內存效率。
麗臺Quadro FX 3700
測試采用的麗臺Quadro FX 3700擁有512MB顯存和256Bit顯存帶寬,采用基于65nm工藝的G92GL核心,具備112個流處理器,能輕松地處理大規模圖形數據。
麗臺Quadro FX 3700加入了NVIDIA應用程序組態引擎(ACE),可根據應用軟件自動配置硬件參數,從而在不同軟件下獲得最好的性能表現。Quadro FX 3700支持SLI技術,必要的時候,可以同時安裝兩片Quadro FX 3700,提高系統的圖形表現,并支持多重屏幕顯示。
麗臺Quadro FX 3700支持第二代PCI-Express接口,圖形處理器與芯片組之間的數據傳輸速度增加到了16GB/秒。此外,通過Energy Star 4.0認證的Quadro FX 3700的耗電量少于80瓦,相比上一代產品大幅改善了功耗表現。同時,Quadro FX 3700還支持NVIDIA CUDA技術,讓應用程序開發者可充分發揮GPU巨大的并行運算能力,大幅縮短解決復雜可視化問題所需的時間。
NVIDIA Quadro FX顯卡具有統一渲染架構技術,可讓著色器模擬各式各樣的物理特征,如光源效果中的光源散布、反射、折射及BRDF模型等,又如鑄造物表面效果、多孔表面效果和塑料體表面效果等物質表面的特性。實時著色器可讓這些效果相互結合,并可隨意進行修飾,以實時、真實地顯示模型。統一渲染架構技術的效率和效果是2D靜態材質貼圖所不能比擬的。
特 性 麗臺NVIDIA Quadro FX 3700
顯存數量 512MB GDDR3
顯存位寬 256-bit
顯存帶寬 51.2GB/sec
最高功耗 78W
顯示器連接 2個Dual-link DVI-I,STEREO
支持圖形API OpenGL2.1,Shader Model 4.0,DirectX 10.0
SLI支持 是
幾何處理能力(每秒處理三角形數量) 250 Million
填充率(每秒處理像素數量) 28.0 Billion
作為專業顯卡Quadro FX家族中的一員,麗臺Quadro FX 3700相比娛樂類的GEFORCE顯卡有著本質的不同。
矢量圖形硬件抗鋸齒功能
在CAD軟件中,精確的線條圖不是以像素數據的形式存在,而是以矢量數據定義的形式存在,如此可以保證圖形計算的精確性。但是,顯示器顯示圖形時必須以像素形式。因此,精確的矢量圖形以像素形式近似地顯示就會出現精度降低的問題,表現在屏幕上就是線條和曲面、實體的邊緣不光滑,鋸齒現象非常明顯。對于規模龐大且精細的CAD線條圖形而言,鋸齒對顯示效果的影響是很明顯的。Quadro FX專業顯卡對矢量數據的顯示采用了更為精確的數據模型,在數據量大幅度增加的情況下,減輕甚至消除了鋸齒問題,這就是Quadro FX的硬件抗鋸齒功能。對于GEFORCE顯卡的用戶而言,矢量圖的精確顯示則并不重要。
