繪圖晶片與高畫質繪圖工作站趨勢
- DIGITIMES企劃
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自各界催生Full HD(全高清)規格至今，Full HD已是電腦與繪圖工作站的最基本解析度，而當今的電腦遊戲，早已晉升至Full HD解析度，提供HD Gaming的聲光感受。然近年吹起Ultra HD風，使得繪圖晶片廠商的產品發展趨勢，也從Full HD、多螢幕輸出的功能，往單一螢幕可支援高達4K解析度的發展，為高檔玩家、專業人士的提供更極致的高解析度畫面…
面板產業的發展進步神速，當手機已支援到Full HD 1920x1080解析度，甚至平板電腦如iPad Retina都以2048x1536的解析度，戰勝許多當今眾多筆記型電腦的螢幕解析度，2K或Full HD解析度頓時已成為基本起跑點。尤在電視產業紛紛喊出4K的口號，使得當今支援2K、Full HD、1080p的產品似乎快要成為昨日黃花…
2013年被業界稱做「4K元年」，各科技大廠紛紛規畫下世代4K的產品計劃，甚至市面上已經有4K產品上市。而在HDMI 2.0標準底定之後，將加速2014年4K產品的普及。在IT產業中，三大繪圖晶片廠商(AMD、NVIDIA、Intel)紛紛規畫下一代產品，為4K Graphic新紀元提早鋪路。
4K影像傳輸介面趨勢
由於DisplayPort 1.2 HBR2 (High Bit Rate 2)規範足以應付4K (4096x2160) 60fps的影像輸出，同時提供32聲道的語音傳輸，因此許多4K電視、繪圖卡產品皆具備DisplayPort (DP)傳輸埠，使得HDMI陣營也加緊制訂新的4K QFHD (或稱UHD)標準。
HDMI自2009年發表1.4版規格，最高支援到4K UHD (3840×2160p @ 24/25/30 Hz 或 4096×2160p @ 24 Hz)，2010年的HDMI 1.4a定義了強制性廣播、遊戲、電影3D標準，在3D輸出需達到1080p@24Hz。2011年提出的HDMI 1.4b支援到3D 1080p @ 120Hz。直到了2013年9月發表HDMI 2.0才真正支援2160p @ 50/60 Hz。而HDMI組織將會在 2013 底前釋出HDMI 2.0的CTS(相容性測試規範)，2014年以後將會有更多產品升級至HDMI 2.0介面。
現階段AMD和NVIDIA都尚未推出支援HDMI 2.0的顯示卡/繪圖處理器(GPU)，皆先以DP 1.2頂著。不過在市場上，4K螢幕款式較少，4K電視款式較多，而4K電視大多數都是以HDMI埠為主流(配置DP埠的較少)，使得這些繪圖卡透過HDMI 1.4支援到30Hz的能力，在影片播放上還算可以。但是，遊戲的應用，嚴格來說60Hz才算及格，也就是說HDMI 2.0已能符合遊戲的影音需求，未來將會是4K電視的主流規格。而AMD表示最快得等到 2015 年，其產品才可能導入HDMI 2.0。
4K顯示器: 遊戲需要60Hz的畫面更新率
華碩的PQ321Q、夏普PN-K321的4K螢幕，皆採用夏普IGZO面板，能支援到3840x2160解析度，而最近戴爾也發表UltraSharp UP3214Q，此外三星也發表其4K螢幕。這些螢幕售價皆超過10萬元，主打高階遊戲玩家與專業人士市場。
不過上述的4K螢幕的視訊輸出設計不一，有些採用Dual-Link DVI，有些是DP埠。對4K遊戲螢幕來說，介面不是重點，60Hz以上才是重點。由於單條HDMI 1.4只能做到30Hz的輸出，華碩和夏普的產品為達到4K 60Hz的目標，其硬體設計是將兩片1920x2160的面板左右無縫連接起來，並同時連接兩條HDMI線(所謂的DUAL HDMI)，分別輸出到左右半部的螢幕上，來達到顯示出3840x2160 60Hz的目的。當然也可簡單一點，用一條DP 1.2的線就來達成。
AMD Radeon HD 7000 與 R9、R7系列
AMD的RADEON HD 7000系列GPU(繪圖處理器)，採用全新GCN(Graphics Core Next，次世代圖形核心)架構，不僅繪圖能力強化，也能在待機時降低耗電。首發款7970於2012年初發佈，隨後7900、7800、7700等產品也陸續發表。可支援Windows 8.1的DirectX 11.2、OpenGL 4.2等繪圖應用程式介面(API)。
AMD在2013年第一季發表的RADEON HD 8000系列，主要針對OEM市場。至於近期2013年11月發表下一代GPU，命名為R9、R7系列，從高階的R9系列(包含290X、290、280X、270X、270)到R7系列(包含260X、250、240)等顯示卡產品，皆支援DirectX 11.2、OpenGL 4.3、以及自家推廣的Mantle API，售價(從低至高)自129至549美元不等。
上述的RADEON HD 7700~7900、8700~8900和R7、R9等系列，皆可支援DVI、DP 1.2、HDMI 1.4a等視訊輸出埠。透過DP 1.2可以輸出4K的能力。而R7、R9系列則透過DP 1.2則可輸出高達4096x2160 (60Hz)，透過HDMI 1.4可以輸出4096x2160 (30Hz)的解析度。
至於AMD的APU(加速處理器)部分，只要採用Socket FM2+腳位的第三代桌上型APU，搭配Socket FM2+主機板，皆可藉由HDMI埠輸出4K的能力。
此外，品牌電腦也提供高階繪圖卡選項，如Dell的Alienware X51遊戲桌機，已可選購Radeon R9 270X 顯示卡，讓客戶打造自己的4K配備。
NVIDIA GeForce 600與700系列
在NVIDIA部分，其在2012年發表基於Kepler架構的GPU，首發的GeForce GTX 680競爭對手為AMD的RADEON HD 7970，隨後GeForce 690、670、660、650等產品線也陸續推出，可支援Windows 8的DirectX 11.1、OpenGL 4.2~4.4與自家CUDA、PhysX等API。
至於Kepler第二代架構，也就是GeForce GTX Titan、700系列，NVIDIA於2013年推出，首發款為GeForce GTX Titan，隨後770、760、780也陸續到位。同樣支援上述API。價格自249至999至美元左右。
GeForce 600與700系列已預留能夠輸出至4K的電視或顯示器的擴充空間，其支援DVI、Mini-DP、HDMI 1.4等視訊輸出埠。搭配最新驅動程式，便可透過Mini-DP可以輸出4K能力。而700系列透過DP可輸出4096x2160 (60Hz)，透過HDMI 1.4可以輸出4096x2160 (30Hz)的解析度。
Intel HD 4000、5000、Iris繪圖晶片系列
Intel沒有推出獨立繪圖晶片，其GPU已經整合於CPU之中。自2012年推出的Ivy Bridge第三代Core處理器，裡面所內建的HD 4000 GPU，便具備了4096x2304影像輸出能力。因此Core i3-3xxx、i5-3xxx、i7-3xxx等CPU，只要搭配最新版顯示卡驅動程式，且主機板有支援DP 1.2，就能接到4K的顯示器，來播放靜態圖片或動態影片(30Hz以下)。
至於2013年發表的Haswell第四代處理器(Core i3-4xxx、i5-4xxx、i7-4xxx)，其內建的HD 5000、Iris 5100、Iris Pro 5200等GPU，可支援DirectX 11.1、OpenGL 4.2，並支援DP 1.2與HDMI 1.4等規格，家上效能比前一代提升7倍之多，執行4K遊戲或播放影片也更加流暢。
工作站繪圖卡系列
除了消費性繪圖卡之外，AMD與NVIDIA在工作站繪圖卡也早已支援4K的輸出，並提供60Hz的影像更新率。AMD於2012年6月之後發表FirePro系列專業繪圖卡，包含FirePro W600 (具6個DP埠)、W5000(2個DP)、W7000(4個DP)、W8000 (4個DP)、W9000(6個DP)等，皆可輸出4K解析度(60Hz)。
至於NVIDIA部分，採Kepler核心的Quadro家族，包含K600、K2000、K4000、K5000、K6000內建DVI-DL (雙DVI)接頭，提供至2560x1600 60Hz輸出能力，透過DP 1.2則可輸出4K UHD能力。其中K5000可達3860x2160 at 60Hz (30位元色彩)， 而K6000可達到4096x2160 60Hz的最大解析度。
Intel的Xeon處理器系列則是內建Intel HD Graphics P3000/P4000等GPU，支援DirectX 11.1與OpenGL 4.0，以及4096x2304 (24Hz)的解析度，主要針對繪圖工作站環境來設計。在Intel的各硬體平台解析度規劃中，2013年的高階筆電/桌電/工作站，就希望達到3840x2160 (UHD)的解析度，而高階平台2014、2015年要達到4096x2304 (4K)甚至更高的解析度，讓工作桌面更加寬敞!
