2D视界的轮回
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古人有云“三十年河东，三十年河西”。这句话用在我们今天的主角身上再合适不过。自从3D游戏出现的那一刻起。也许注定了2d要走向没落，事实上也是这样，伴随着显示核心(GPU／VPU)一次又一次的更新换代，计算机3D图形处理能力呈现出几何级数般的跳跃式增长，与此同时，与2D有关的话题却慢慢地被人们所淡忘了。
很多人认为3D与2D有关技术没有“冲突”，二者的发展一直非常协调，但随着显卡3D处理能力的提高，在显示核心内部已经没有2D的“容身之地”，于是将2D与3D重新分离的设计又回来了……
模拟2D的“辉煌”与“没落”
从1995年开始，24位(真彩)的2D显示技术开始普及。那时候，很多显卡都使用外置的独立RAMDAC芯片。所谓的RAMDAC芯片，它的英文全称是Random Access Memory Digital／Analog Converter，即随机存储器数字／模拟变换芯片。这颗芯片的作用就是将显示核心送过来的数据暂存，然后进行LUT查表映射，最后将显卡的数字信号转变成模拟信号进行输出。
RAMDAC芯片中以产自IBM和TI(德州仪器)的为佳，其线性度、频响、噪声控制都相当优秀。得益于高品质的外置RAMDAC，当时的显卡产品中有很多2D表现非常优秀的产品，如很多老玩家耳熟能详的MGA Millenium 2(图11。由于受当时半导体技术的限制，Millenium 2的最大分辨率被限制在1600×1200@75Hz，但是在有效频响范围内(1280×960@85Hz或者更低)，其通透感和清晰度甚至超过了日后的幻日系列显卡(关闭亿彩模式后测试，“亿彩”又称作GigaColor，即显卡使用10bit色深对每一个颜色通道进行处理，Windows默认为8bit)。
Millenium 2的2D显示效果可以超过半导体技术远在其之上的幻日系列显卡，一个非常合乎逻辑的解释就是：由于使用外置RAMDAC，可以减少显示核心对DAC(数字模拟转换)的干扰；与此同时，外置RAMDAC靠近输出口，这样一来RGB传输线的距离比较短，所以在传输过程中串入的外界干扰就比较小。科学的设计再加上外置RAMDAC的优势，最终使得Millenium 2可以输出优秀的2D画质。
随着显示芯片集成度的提高，1998年之后外置RAMDAC开始从显卡上面消失。当时将RAMDAC整合到显示芯片中去的初衷是为了降低成本，而且根据当时的显示技术来说，3D对2D的影响非常有限，所以从那时起一直到现在几乎所有的显卡都是清一色的内置RAMDAC。
事隔多年之后，无论是显示核心的频率还是功率都远超过当初人们的预想，集成RAMDAC的负面作用也开始表现出来。大功率显示芯片对内置RAMDAC电路的影响已经不能忽略，而且当(RAMDAC的)频率超过250MHz时，多数人已经可以用肉眼发现2D输出品质的下降。事实上并非到今天工程师们才开始注意到这个问题――早在FX时代，NVIDIA就开始着手2D／3D分频的设计，其中也许就包含了这方面的考虑。
“平板时代”的2D信号可以免俗吗?
也许有朋友会说，前面你们介绍的都是模拟信号的2D问题，大家也很容易理解；但是现在都进入数字接口的时代了，我们还会有2D问题的困扰么?
乍看起来，2D的烦恼似乎离我们远去了，但其实不然。伴随着平板显示器的流行，DVI－D作为信号输出的方式开始流行，但是这种方式仍然需要用到TMDS(Transition Minimized differential Signaling，最小化传输差分信号)编码芯片。
注释：DVI-I的数字部分与DVI-D类似。所以我们只介绍DVI－D。
和RAMDAC的遭遇非常类似，TMDS芯片最初也是外置的，但是后来为了削减成本的需要集成到显示芯片内部。但因为干扰以及工作温度等问题，内置式的TMDS芯片没有外置的那么好用，对高分辨率的支持始终让人难以放心。现在敢在官方资料中注明支持1920×1200@60Hz的显卡屈指可数，从侧面也反映了这方面的问题。
“集成芯片”的麻烦
看来无论是内置式的RAMDAC，还是内置式的TMDS，将它们纳入图形芯片的内部是为了节约成本，但是现在却遇到了不小的麻烦。除了上面介绍的它们很容易受到频率干扰的问题之外，这种“高度集成化”的设计还有其它方面的种种问题。
首先是制造工艺方面的分歧。RAMDAC和TMDS都是标准的模拟数字混合电路，尽管其中的模拟电路部分对线宽不是很敏感’，但是仍与高速数字电路的工艺相冲突。
其次，温度也是一个亟待解决的麻烦。GPU／VPU(计算部分电路)可以耐热，但是RAMDAC和TMDS却要付出不小的代价――随着温度的升高，RAMDAC的可用工作频率就会下降。所谓的可用工作频率就是指在当前温度下，RAMDAC可以实现良好输出信号的最高工作频率；当输出信号的分辨率和刷新率确定之后，RAMDAC实际上就会工作在一个确定的频率下，如果这个频率高于可用频率，虽然也有输出但是输出信号的幅度就会减弱(这对信号的稳定性来说非常不利)。TMDS电路的输出驱动电路与RAMDAC的输出驱动电路属于同一个类型，因此高温也会造成TMDS的可用频率下降。例如幻日显卡上面的7301C芯片负责TMDS输出，使用范围为0-70℃。
如果说在以前这些问题我们还可以“勉强忍受”，那么DirectX 10顶级显卡的问世则将事态升级为不可调和的矛盾。从现有资料来看，无论是G80还是R600的晶体管集成规模和频率无疑都是空前的，5亿多个晶体管、1350MHz的Shader单元工作频率这些因素意味着巨大的干扰和发热问题。而384bit的显存位宽，只能让显存放在GPU和输出接口之间，干扰的问题会更加严重(图5)。
如果此时仍然使用传统的内置RAMDAC、TMDS，结果只能是糟糕到极点的2D输出质量、DVI-D没有办法点亮高分辨率LCD或者是勉强点亮后出现大量的拉丝、噪点。模拟输出则会因为强烈的干扰导致色纯和通透感严重下降，色彩暗淡且无法保证高分辨率下的清晰度。
最要命的是随着新一代操作系统Windows Vista的，这个操作系统能够支持10bit乃至更高的色深。如果G80继续使用集成RAMDAC的话，估计10bit精度是没什么指望了(干扰太多色彩细节将无法表现)。DVI-D的情况也不妙，10bit色深要求更高的输出信息量，如果依然使用内置的TMDS，在对付现有的8bit色深时已经很勉强，更别说10bit了――10bit色深所容纳的信息量是8bit的4倍。
G80的革命性解决方案
面对严峻的形势，NVIDIA当然不会让这样的事情发生。那解决办法只有一个，使用独立的2D芯片进行输出，把RAMDAC和TMDS外置。从简化PCB(印刷电路板)设计和I／0(输入输出)方面考虑，合适的选择是使用一片独立的芯片同时集成双头显示需要的RAMDAC和TMDS，而这颗芯片就是我们在GeForce 8800系列上看到的NVIO芯片。
现在大家又在思考新的问题了，这个NVIO可以达到什么样的输出水平呢?从NVIO周围的供电电路来分析，这颗芯片的作用显然不仅仅局限于2D信号的输出，那么除此之外这颗芯片还有什么功用呢?这种设计对3D性能的提高有没有影响?这些问题都值得我们去一探究竟。
首先，电磁干扰的强度和干扰源与工作电路的距离成反比关系。如果干扰源远离工作电路，那么工作电路所受到的干扰就会大大减少，比起内置式的RAMDAC与TMDS，NVIO的这种设计无疑可以减少电磁干扰对2D部分的影响，从而使RAMDAC／TMDS输出更加纯净的信号。
与此同时，独立芯片可以放在靠近输出口的地方，这样一来走线的长度就可大大缩短，也可以减少GPU、显存以及大功率供电电路对输出信号的影响。
其次，外置式的独立芯片还解决了生产工艺的问题。以往2D和3D在电路设计思路上的冲突得到很好的解决――既然是独立芯片，自然可以使用专门针对RAMDAC和TMDS优化过的工艺，而不用顾及与3D电路生产工艺方面的冲突。
最后，外置芯片减少了GPU对2D输出电路的烘烤作用。这样一来，虽然面对GeForce 8800GTX这样怪兽级别的发热大户，2D输出电路依然可以工作在比较合适的温度下，这对信号的稳定性有莫大的帮助。
虽然外置式的NVIO有众多的好处，但是还有一个非常现实的问题，那就是独立芯片成本的控制。因为大家都知道当初把RAMDAC和TMDS集成到显示芯片中就是为了降低成本，现在的NVIO在这方面有没有优势呢?
按照业界的经验，高质量的RAMDAC和TMDS电路研发费用和生产费用绝对不会便宜(因为这其中要包含非常昂贵的测试调校费用)。NVIDIA如果专门为G80开发独立的NVIO芯片，肯定是“赔本赚吆喝”；不过话说回来，NVIDIA可不会这么笨，赔本的买卖绝对不会去做。
这就不能不提到家电行业的另一家巨头SONY公司，鉴于NVIDIA和SONY在共同开发PS3上而建立的良好合作关系，我们有理由相信这颗(NVIO)芯片很可能就是使用在SONY产品(影碟机、高清播放设备)上的那颗。有了大批量的生产，成本自然就不是问题了。
由于要在家电里面使用，再加上NVlO的供电部分除了供2D信号输出以外还有相当的剩余，于是另外一个合乎逻辑的推理就出现了――这颗芯片内部很有可能集成了相当规模的FPGA。FPGA就是可编程逻辑阵列，能够按需要改写电路的逻辑结构，它对2D与视频的运算能力要远远高于同规模的GPU电路，利用FPGA电路可以实现更好的2D回放效果。与此同时，FPGA的工作频率并不高因此可以与2D输出电路“和平共存”。
在此之前，NVIDIA的产品已经支持色彩抖动技术，其本身的设计思路很不错，但是因为运算精度达不到要求，且算法仍需改善，导致现有产品上这种技术的应用受限。使用高效灵活的FPGA电路之后，则可以很好地解决这方面的问题。在以往通过色彩抖动技术可以让6bit的面板显示(模拟)出接近8bit面板的效果，那么同样的道理，在以后通过色彩抖动的方式可以让8bit的LCD显示(模拟)出10bit面板的效果。当然这么做的前提条件是基于FPGA强大的运算能力和灵活的可编程特点。
写在最后
综上所述，G80采用外置式2D显示核心可以说是一个巨大的进步，无论对于保证2D画面的输出质量，还是提高3D性能来说都起到了相当大的正面作用；而且以后在对核心的改进中，也可以不必再考虑3D电路对2D的影响。回想当初显卡2D芯片从独立设计到集成整合，然后再由集成整合回归到独立设计，不禁让人有了“轮回”之感。
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