제2장 그래픽 프로세서의 구분

그래픽 카드의 성능과 기능은 그래픽 프로세서에 절대적으로 의존하며 그래픽 프로세가 비슷한 경우에는 그래픽 카들를 제조한 회사별로 크게 성능이나 기능의 차이가 나타나지 않는다. 따라서 그래픽 보드를 선택할 때에는 그래픽 프로세서를 위주로 제품을 살표 보는 것이 유리하다.
초기에 많은 그래픽 프로세서 회사들이 있었지만 성능이나 기능이 떨어지고 기술 개발이 늦어지면서 시장에서 사라진 업체들도 적지 않다. 비록 용산에서 수십종의 그래픽 카드들이 판매가 되고 있지만 그래픽 카드에서 핵심적인 역할을 하는 그래픽 프로세서들을 살펴보면 3Dfx, ATI, Matrox, nVIDIA, S3 사의 제품으로 요약될 수 있다.
각각의 회사들은 이미 1992년 부터 제품을 출시해 오고 있으며 매년 새로운 성능과 기능을 갖는 제품을 발표하고 있다. 따라서 3차원 그래픽 프로세서를 출시 시기나 지원되는 기능과 성능을 위주로 살펴보면 4단계로 구분할 수 있다.
그럼 본 글에서는 현재 시장을 점유하고 있는 몇몇 주요 회사에서 출시된 그래픽 프로세서 제품군을 중심으로 살펴 보도록 하겠다.

 [표] 세대별 그래픽 프로세서과 주요 기능/사양

제작사	0세대	1세대	2세대	3세대	4세대
					출시된제품	출시예정제품
3DFX	-	VOODOO, VOODOO RUSH	VOODOO2	VOODOO3		VSA-100
3DLABS	Game Glint	Permedia	Permedia2	Permedia3
ATI	Rage	RageII	Rage Pro/Turbo	Rage128VR/GL		Rage6
Cirrus Logic	Laguna3D
Matrox	Mystique	MGA-G100	MGA-G200	MGA-G400		MGA-G800
nVIDIA	NV1	Riva128(NV2)	RivaTNT(NV3)	RivaTNT2 (NV4)	GeFORCE 256(NV10)	NV11/15
Rendition	Verite V1000	Verite V2x00
S3	Virge VX/DX	Virge GX(GX2)	Savage3D (GX3)	Savage4/4Pro	Savage 2000	Savage 2000
Trident	3D Image975
Tritech Bitboys		Pyramid3D				Glaze3D
Video Logic	PowerVR PCX1	PowerVR PCX2	-	PVNG
사용시기	~1996		~1998	~1999	~2000
성능(해상도)	512x354	640x480 16bit	1024x768 16bit	1280x1024 32bit	1600x1200 32bit
API지원	DirectX 2.x -	DirectX 3.0 GameGL	DirectX 5.0 OpenGL MCD	DirectX 6.0 OpenGL ICD R1.1	DirectX 7.0 OpenGL ICD R1.2
Competition	Basic Function	Compatibility	Performance	Quality	High Effect
Geometry	CPU	-	Trigonal Setup	Optimized Setup	TLC
Render Performance	<10M Pixel/sec	20~40M Pixel/sec	50~100M Pixel/sec	100~300M Pixel/sec	1000M Texel/sec
Geometry Performance	<300K	500K	1M	2~4M	4~16M
Texture Engine	Single	Single	Double	Double	Double or Triple
Pixel Engine	Single	Single	Single	Single/Double	Double	Double/ Quad

0∼1세대 그래픽 프로세서
3Dfx Voodoo/Voodoo rush, 3DLabs PermediaNT/Permedia2, ATI Rage/Rage II, Cirrus Logic Laguna3D, Intel i740, Matrox Mystique/MGA-G100, nVIDIA Riva128, Rendition Verite V1000/V2x00,  S3 ViRGE/DX/VX/GX/GX-II, Trident 3DImage975, Tritech Pyramid3D, VideoLogic PowerVR PCX1/PCX2 등의 제품이 출시되었고 주된 이슈는 3차원 그래픽 가속 기능을 개인용 컴퓨터에서 실용적을 지원이 가능한가에 대한 싸움이었다. 주로 1995~1997년 사이에 제품이 출시가 되었으며 0세대 제품은 단지 구현에 의미는 있었지만 실용성이 전혀 없는 제품들이었다. 하지만 1세대 제품들은 640x480 16비트 컬러 모드에서 초당 30 프레임으로 3차원 그래픽 게임을 가속할 수 있는 제품들이다.
이들 제품들은 마이크로 소프트사의 DirectX 2.0 또는 3.0을 기반으로 운용되었으며 3Dfx Voodoo, nVIDIA Riva128, 인텔 740이 주된 경쟁 상대였고 다른 제품은 통합보드나 초 저가형 그래픽 보드로 생산되었을 뿐이다. 실제로 정상적인 성능과 기능은 위의 3제품에서 구현이 가능하였기 때문이다.
보다 빠른 그래픽 처리를 위해서 PCI 방식에서 AGP 방식이 세롭게 등장하였고 nVIDIA Riva128 제품과 인텔 740 제품이 지원하였으며 기존의 PCI 방식에 비하여 10~15% 가량 높은 성능을 구현하였으며, 게임의 진행중에 순간적을 멈추는 현상들이 현저하게 제거될 수 있었다. 특히, 인텔 740 제품은 AGP 전용으로 비인텔 계열의 메인 보드에서는 호환성이 낮고 하드웨어 충돌이 심하였다. 하지만, 8~16MB의 메모리를 탑제하고도 10만원대 또는 이하의 가격으로 판매가 되었기 때문에 당시 신선한 충격을 주며 저가형 그래픽 카드를 휩쓸어 버린 제품이다.

2세대 그래픽 프로세서
1996∼1998년도에 출시되어 주로 사용된 제품들로 마이크로 소프트사의 DirectX 3.0 또는 5.0의 핵심 기능을 모두 지원할 수 있기 때문에 게임에서의 호환성이나 화질은 어느정도 기본이 갖추어졌다. 따라서 본격적인 성능 싸움이 시작된 시기였다. 특히, 퀘이크와 같은 고화질의 3차원 그래픽 게임이 등장하면서 그래픽 프로세서도 새로운 기능이 필요하게 되었다. 대표적으로 멀티 텍스쳐 맵핑 기능으로 하나의 픽셀에 두번의 텍스쳐를 입히는 과정을 통해서 보다 현실적인 이미지를 얻는 기법이다. 또한 이중 필터링이 화면이 2배 이상으로 확대 되는 경우에 선명도 저하가 심하다는 단점을 보강하기 위해서 삼중 필터링 기법이 주로 지원되기 시작하였다. 이러한 처리 기법을 고속으로 구현하기 위해서 그래픽 프로세서 내부에 두개의 렌더링 엔진을 탑재하거나 또는 두개의 프로세서를 하나의 그래픽 보드에 장착할 수 있는 기능이 도입되었다.
대표적으로 3Dfx Voodoo2,  ATI Rage Pro, Matrox MGA-G200, nVIDIA RivaTNT, S3 Savage3D 등이 있으며 800x600 이상의 해상도에서 초당 30 프레임 이상으로 3차원 그래픽 게임을 처리할 수 있는 성능을 가지고 있다. 이외의 제품들은 가격/성능/호환성의 문제로 점차 사장되어 거의 사용되지 않게 되었다.
이중에 3Dfx Voodoo2와 nVIDIA RivaTNT가 주된 이슈였으며 Savage3D 제품은 호환성과 성능의 이유로 저가형 제품으로만 판매가 되었다. ATI Rage Pro와 Matrox MGA-G200은 3차원 그래픽 보다는 2차원 그래픽을 위주로 하는 고급 사용자들에 선호 되는 수준이었다.

3세대 그래픽 프로세서
1998∼1999년도에 출시되어 현재까지도 많이 사용하고 있는 제품들로 DirectX 5.0 또는 6.0을 기반으로 동작하는 제품들이다. 사실 성능 싸움은 끊나지 않고 최고의 자리를 향하여 계속 되었으며 특히 화질에 대한 이슈가 등장하기 시작하였다. 이것은 이때 출시된 제품들이 17인치 이하의 모니터를 주로 사용하는 일반 컴퓨터 사용자들이 주로 사용하는 해상도인 1024x768 이상의 해상도에서 초당 45 프레임 이상을 처리할 수 있는 높은 성능을 갖추고 있었기 때문이다. 따라서 그래픽 화질의 중요도가 부곽되었고 32비트 렌더링, 범프 맵핑, 비선형 필터링과 같은 새로운 기능이 요구되었다. 또한 단순히 Direct3D난 OpenGL을 사용한 게임뿐만 아니라 3DStudioMAX, LightWave 등과 같이 OpenGL ICD를 이용하여 구동되는 고급 렌더링 프로그램을 지원하기 위해서 그래픽 프로세서는 보다 복잡한 기능으로 무장해야 했다.  대표적인 제품들로 3Dfx Voodoo3, ATI Rage128, Matrox MGA-G400, nVIDIA RivaTNT2, S3 Savage4와 같은 제품들이 있다.
3Dfx Voodoo3 제품은 PCI 전용으로 AGP 슬롯 형태로 있지만 기능은 PCI 기능만을 지원한다. 또한 32비트 컬러 렌더링을 지원하지 못하고 불안정한 범프맵핑으로 사실 외향적으로 다른 그래픽 제품군에 비하여 단점 투성이 었다. 하지만 16비트 컬러 모드에서 가장 높은 성능을 가지고 있고 이미 0세대 제품부터 게임 제작사로부터 많은 지원이 이루어졌으며 거의 모든 게임에서 필요한 기능은 모두 지원이 가능하였기 때문에 최고의 인기를 놓치지 않았다. 현재까지도 게임이 출시되기 전에 가장 기본적으로 호환성/기능/성능을 테스트하는 표준 제품처럼 사용되고 있다. 따라서 작년에 급격히 보급된 게임방에서 표준으로 사용할 정도로 게임 지원은 가장 뛰어난 편이다.  동작 속도에 따라서 Voodoo3 2000, 3000, 3500 등의 제품이 있다.
ATI Rage128 제품은 뛰어난 화질과 색감으로 이미 2차원 그래픽 사용자들에게 많은 인기를 끌고 있었으며 뛰어난 멀티미디어 지원 성능을 가지고 있다. 3차원 그래픽 부분에서도 16/32비트 컬러 모드에 따른 성능 저하가 없고 안정된 성능을 보여주며 최근에는 두개의 Rage128 그래픽 프로세서를 내장한 그래픽 보드까지 출시되어 최신 제품에 못지 않은 게임 성능을 보여주었다.
Matrox MGA-G400 프로세서는 빠른 2차원 그래픽 처리 성능과 우수한 색감으로 ATI Rage128 제품에 대적하였지만 사실 2차원 그래픽 부분에서는 ATI Rage128에 비하여 그리 높지 못하고 멀티 미디어 성능이 일반 저가형 제품에 비하여 뛰어나지도 못하였으며 단지 중간급의 위치만을 차지할 수 있었다. 한때 진한 색감으로 게임 사용자에게 최고의 화질처럼 보였지만 그리 큰 이슈를 끌지 못하였다. 단지, Tritech사에서 개발된 Environment Bump Mapping을 지원하여 Expandable/Tombraider IV에서 다른 그래픽 카드에서 볼수 없었던 뛰어난 질감을 보여주었다.
S3 Savage4 제품은 Savage3D에서 문제되었던 기능과 호환성의 문제가 해결되지 않았고 낮은 드라이버의 안정성과 상대적으로 낮은 성능으로 큰 이슈가 되지는 못한 제품이다.
nVIDIA사는 3Dfx사의 최대의 적수로 성능/기능/가격 면에서 시장을 휩쓸기 시작한 회사이다.  RivaTNT2 제품에는 RivaVANTA, RivaTNT2 m64와 같은 메인 보드 내장형 또는 초저가형 제품과 RivaTNT2와 같은 일반 사용자용 제품 그리고 RivaTNT2 Ultra와 같은 고급 사용제품을 차별화하여 출시하였다. 기본적으로 성능은 3Dfx Voodoo3를 위협할 수 있는 수준이었고 기능과 화질 안정성이 뛰어나기 때문에 많은 사용자들을 확보할 수 있었다. 반면에 멀티미디어 화질이나 2차원 그래픽 색감/화질은 평균 수준에 그쳤다.

[비교표] 3세대 그래픽 프로세서

		3DFX	ATI	Matrox	nVIDIA		S3
		VOODOO3	Rage128	G400	RivaVanta /M64	RivaTNT2 /Ultra	Savage4
코 어 유 니 트	픽셀	1	2	1	2	2	1
	텍셀	2	2	2	2	2	2
	클럭	166~200 Mhz	73~143 Mhz	150Mhz	90~150Mhz	120~183Mhz	110~143 Mhz
	렌더링	166~200M Pixel/s	148~286M Pixel/s	150M Pixel /s	180~300M Pixel/s	240~366M Pixel/s	110~143M Pixel/s
	폴리곤	~3M Poly/s	~1M Poly/s	~5M Poly/s	~4M Poly/s	~4M Poly/s	~2M Poly/s
성 능	2D	Middle	High	Highest	Middle	High	Low
	3D	Highest	High	High	Low	Highest	Middle
	Multimedia	Middle	Highest	Middle	Middle	Middle	High
API	OpenGL	MCD	MCD	MCD	ICD	ICD	MCD
	DirectX	DirectX 6.x	DirectX 6.x	DirectX 6.x	DirectX 6.x	DirectX 6.x	DirectX 6.x
	Native	Glide
Target		Hardcore Gamer	2D Graphic	2D Graphic	Low End	Hardcore Gamer	Mid End
Advantage		High Game Support	High 2D Quality	General	Low Cost	High Perform- ance	General
		Low Cost	High Quality Multimedia	Dual Monitor Support	-	-	-
Disadvantage		32bit Not support	High Price	High Cost	Low Perfor- mance	-	Bad Driver