丽台nVIDIA QuadroFX 4600/1500 图卡

    □ 数据支持/北京奔驰-戴姆勒•克莱斯勒汽车有限公司BBDC产品工程部

    2007年6月19日——

    一、测试背景

    北京奔驰-戴姆勒•克莱斯勒汽车有限公司（简称BBDC）成立于2005年8月，其前身北京吉普汽车有限公司创立于1983年5月5日，是中国汽车行业第一家中外整车合资企业。

    BBDC是北京汽车工业控股有限责任公司与戴姆勒•克莱斯勒股份公司、戴姆勒•克莱斯勒（中国）投资有限公司组建的合资合作企业，是一家具有世界汽车制造业领先技术与制造水平，融汽车研发、制造、销售和售后服务为一体的现代化企业。BBDC生产梅赛德斯-奔驰、克莱斯勒、Jeep和三菱等众多国际知名品牌的轿车和越野车，并为中国军队定点生产拥有完全自主知识产权的“勇士”第二代军用轻型越野车。

    提供测试数据的BBDC产品工程部造型组负责公司自主品牌车型的造型设计及合资品牌车型的国产改型设计等工作，主要设计的车型有：“勇士”二代军用越野车、Jeep 2500系列换代车型、合资品牌国产改型等。

    造型设计部门常用的设计软件主要包括：

    二维设计类：AdobePhotoshop CS、Alias Sketchbook Pro；

    三维设计类：Alias StudioTools、Rhinoceros、CATIA V5、Geomagic Studio；

    三维渲染类：Cinema 4D。

    硬件平台方面，设计部门配置的图形工作站主要以Dell品牌为主，包括Dell Precision 350、Dell Precision 650和移动工作站Dell Precision M60、Dell Precision M90等，此外还有专用于平面设计的Apple G5电脑。平时常用的设备包括Dell Precision650和Dell Precision M60两款图形工作站。

    由于软件版本更新，工作任务复杂，包括Dell Precision 650在内的图形工作站已经不能很好地满足三维设计的工作需要，内存、处理器和图卡，都有性能不够的感觉。

表1     测试平台配置比较

    此次BBDC利用部分汽车设计数据，在Alias StudioTools 13.0软件环境下，对丽台公司的丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500两款图卡进行了应用测试。一方面，评估、探寻汽车设计工作所需的计算机硬件综合需求；另一方面，与公司现有Dell图形工作站进行简单对比，测试、评估丽台nVIDIA QuadroFX 4600/1500图卡对效能的提升程度。表1是测试机型的基本配置情况。

    测试样机采用了时下比较标准的工作配置，包括中端图形工作站常采用的Intel Core 2 Duo E6400处理器（2.13GHz，双核）和2Gb 内存。图卡部分，则分别采用了丽台nVIDIA Quadro FX 4600（768M DDR3 显存）和丽台nVIDIA Quadro FX 1500（256Mb DDR3显存）。

    丽台NVIDIA Quadro FX 1500是定位于中端主流专业三维设计应用的图卡，配有256bit的 256Mb DDR3显存，提供两个Dual-link DVI输出，具备40.0Gb/s内存频宽。在测试前，我们预想，价位适中、性能优良的丽台NVIDIA Quadro FX 1500是比较适合汽车设计行业应用的“普及型”专业图卡。

    丽台NVIDIA Quadro FX 4600是目前市场上性能超高的专业图卡之一，价格自然不菲。它板载384bit的768M DDR3显存，能提供高达67.2Gb/s的显存带宽，最高支持2560x1600@60HZ的单个显示器分辨率。除高显存带宽外，FX4600支持最新的Shader Model 4.0、OpenGL 2和DirectX 10，因此在任何三维应用环境下都能保持最好的画面品质。 FX 4600还是首个具备NVIDIA整合运算系统的专业图卡，其1.35GHz的核心处理器能综合进行顶点着色和像素着色工作，动态调整两者的性能分配，大幅度提高了GPU的运算效率。根据以往的测试数据和硬件配置情况，FX 4600应该比较适合大规模的渲染工作，用于一般的汽车设计任务则有些牛刀杀鸡之嫌。

    两块图卡的表现到底怎么样，还要看实际的试用情况。根据测试人员的经验，在三维设计工作中，对计算机性能要求较高的工作是整车三维渲染、整车点云数据处理、复杂的曲面构建和整车部件虚拟装配等方面，下面我们就通过整车曲面处理和渲染工作，来评估丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500的应用性能。

    二、测试过程

    1.三维建模测试

    Alias StudioTools是广泛应用于汽车产品造型领域的大型通用设计软件，其功能强大、完善，多年来一直受到设计师的青睐。本次测试中，笔者采用Alias StudioTools软件基于丽台nVIDIA QuadroFX 4600/1500图卡构建、运行某款概念轿车的1_1整车外饰数模，以此作为评估依据。

    (1)线框模型显示能力

    在实际数模构建、运行过程中，丽台nVIDIA QuadroFX 4600/1500图形工作站对线框模型数据的处理能力均非常优秀，全程均使用Smooth显示模式，旋转、平移和缩放等操作非常流畅。

    在显示公差设定为默认(0.1)和0.01两种状态时，曲率梳图的显示效果均非常良好，且操作依然有很强的流畅感。线框模型如图1所示。

    (2)软件着色显示能力

    应用Alias StudioTools软件所提供的各种着色分析功能，笔者在多种参数设置状态下进行了测试，包括MultiColor(带Re flection)、RandomColor、Curvature Evalution、斑马纹显示和反射纹理显示等项目（如图2~图5所示），结果如表2所示。

    需要说明的是，在表2中最后两行所列参数条件下(即模型的网块均设为Accurate时)，进行模型全部曲面的显示和分析，FX 1500会产生明显的停顿感，但是这种整车数据的高质量显示在实际设计工作中并非十分合理和必要。而在表2中第二行所列参数条件下(即0.01、Fast)的模型全部显示情况，两款图卡的性能效果非常类似。表2中最后一行所列参数条件下，进行模型的局部曲面高质量显示是实际设计工作中经常遇到的情况，两款显卡的表现仍无明显分别。该项测试结果很好地说明：丽台nVIDIA Quadro FX 4600和丽台nVIDIA Quadro FX 1500图卡均能满足日常汽车三维图形设计的工作要求，而丽台nVIDIA Quadro FX 4600的高端性能则在高质量整车图形处理方面具备明显的性能优势。

 
图1 线框模型 

表2 不同精度和参数情况下的测试结果

  
图2 Multi Color（带Reflection）显示

图3 Random Color显示

 图4 斑马纹显示（R＝4mm的过渡曲面局部精细显示）

图5 反射纹理显示

    (3)硬件着色显示能力

    随着计算机硬件，特别是图卡技术的飞速进步，越来越多的三维复杂图形计算工作由图卡的硬件替代软件完成，用以获得实时的效果反馈。我们在测试中也相应地进行了丽台nVIDIA Quadro FX 4600和丽台nVIDIA Quadro FX 1500图卡的硬件着色显示能力考查。

    开启Alias StudioTools软件的硬件着色功能，设置高质量模式，增加地面阴影、反射等特效，添加材质，用于测试的整车模型能非常顺畅地进行各种观察操作，模型各细节均显示正常，无计算错误。我们注意到软件的硬件着色功能并未大量使用处理器的多核心性能，而丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500图卡所配置的大容量高速DDR3显存和出色的硬件渲染性能得到了充分发挥，如图6所示。在渲染时间方面，FX 4600相比FX 1500大幅度领先。

 
图6 利用显卡的硬件着色能力完成实时渲染

表3 渲染耗时 

    2.三维静帧渲染测试

    在三维渲染测试中，笔者采用了Alias StudioTools 13.0和Cinema 4D 9.0软件，并应用了两个不同的1_1整车场景文件来考察丽台nVIDIA QuadroFX 4600/1500图卡的能力，同时进行对比测试。由于所有测试设备均为双核或双路，因此均开启双核心、双线程选项。

    (1)丽台nVIDIAQuadro FX 4600/1500与Dell Precision 650渲染对比测试

    将前述1_1整车三维模型制作成渲染场景文件，分别在这两款图形工作站上进行了高质量渲染(输出尺寸为1280×1024，光线追踪模式)，使用Alias StudioTools 3.0自带的渲染模块，最终结果如表3所示，渲染结果如图7所示。

 
图7 丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500的渲染效果图（Alias）

    (2)丽台nVIDIAQuadro FX 4600/1500与DellPrecisionM90(Quadro FX 2500M 512M)渲染对比测试

    众所周知，Cinema 4D是近年来崛起的渲染软件新贵，渲染效果与渲染速度均十分出众，我们在本项测试中便使用Cinema 4D 9.0渲染另一整车场景文件，继续对丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500的工作效能进行评估。测试采用光能传递渲染，1280×1024输出尺寸（Cinema 4D自动选取了最多可用的处理器核心），结果如表4所示，渲染过程和结果如图8所示。

 
图8渲染充分发挥了丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500的硬件效能

    三、测试结论和感受

    对于专业的三维产品设计工程师，选择计算机平台主要考虑系统的图形处理能力、处理器的运算能力和数据的存储能力，当然还有实际运行的稳定性。一系列的测试表明，在不考虑软件自身算法的条件下，丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500图卡与参加测试的另两台工作站的图卡相比，硬件效能有了大幅度的提升，对设计师的工作效率改善明显。测试也表明，主频不高的Intel Core 2 Duo E6400搭配丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500这类高性能专业图卡，也可以在三维图形处理方面获得良好的表现。

 
图8 丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500的渲染效果图（Cinema 4D）

表4 丽台nVIDIA Quadro FX 4600/1500和M90（Quadro FX 2500M）的对比

    总的来说，丽台nVIDIA Quadro FX 1500图卡可以很好地满足多数工作条件下的图形显示和计算工作要求，在很大程度上提高实际设计工作的效率。而以nVIDIA Quadro FX 4600的价格和性能、配置，则更适合用于整车数据可视化等高端图形领域。