在PC硬件和復(fù)古游戲圈依然聲名顯赫的3dfx Voodoo圖形加速卡，如今以全新的FPGA實(shí)現(xiàn)形式“重返”舞臺(tái)。在多款DOS和PC模擬器已經(jīng)能較好重現(xiàn)Voodoo表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，一位開發(fā)者選擇直接在可編程硬件上重構(gòu)這顆上世紀(jì)的經(jīng)典芯片。

3dfx這一品牌在2000年被英偉達(dá)收購(gòu)并最終消失，但其Voodoo系列加速卡仍是眾多玩家和3D圖形愛(ài)好者心中的“神卡”，同時(shí)也是各類復(fù)古改裝項(xiàng)目和老游戲硬件方案中的核心組件。目前，Voodoo芯片已經(jīng)在DOSBox-X、PCem、86Box等多種模擬器中得到近乎完整的模擬，而硬件玩家也在不斷嘗試基于原始芯片或自制方案的改裝項(xiàng)目。

來(lái)自荷蘭公司VideowindoW的首席技術(shù)官Francisco Ayala Le Brun，選擇通過(guò)FPGA為Voodoo尋找一條全新“轉(zhuǎn)生”路徑。他使用SpinalHDL這種硬件描述語(yǔ)言，對(duì)Voodoo 1顯卡進(jìn)行了完整描述，再將其轉(zhuǎn)換為可在現(xiàn)代現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）上運(yùn)行的數(shù)字電路模型。

Le Brun在技術(shù)說(shuō)明中強(qiáng)調(diào)，Voodoo 1雖然在年代上已十分久遠(yuǎn)，卻絕不是一個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的芯片。與現(xiàn)代GPU不同，它不具備變換與光照硬件或可編程著色器功能，所有圖形能力都以固定功能形式“寫死”在硅片里，包括用于Gouraud著色的漸變計(jì)算、紋理采樣、mipmapping、多級(jí)紋理過(guò)濾（雙線性和三線性）、alpha裁剪、裁剪計(jì)算等一整套流水線。

在基于3dfx的圖形渲染流程中，CPU負(fù)責(zé)完成描述3D場(chǎng)景所需的復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算，而Voodoo加速器則將帶紋理的三角形盡可能快速地繪制到屏幕上。Le Brun指出，這種“看上去很樸素”的職責(zé)劃分，很容易讓人誤以為硬件結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，實(shí)際上哪怕只渲染一個(gè)三角形，都要在芯片內(nèi)部完成顏色插值、紋理采樣、mip層級(jí)選擇、濾波、深度比較、裁剪以及霧效等一連串操作，而且這些都不是現(xiàn)代意義上的可編程流程，而是以固定電路形式固化在芯片中。

在重構(gòu)Voodoo 1的過(guò)程中，Le Brun需要解開其內(nèi)部隱藏的復(fù)雜性：重新梳理控制路徑、寄存器語(yǔ)義以及極為“深度”的流水線時(shí)序設(shè)計(jì)，使得這個(gè)早期3D加速器在FPGA上也能像當(dāng)年那樣，把復(fù)雜渲染任務(wù)按像素切分，在多個(gè)階段流水處理，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超純軟件渲染的數(shù)據(jù)吞吐能力。

借助SpinalHDL以及寄存器傳輸級(jí)（RTL）設(shè)計(jì)等現(xiàn)代工具，Le Brun在不丟失細(xì)節(jié)的前提下，把Voodoo的架構(gòu)理念“編碼”進(jìn)了FPGA實(shí)現(xiàn)中。他將這一項(xiàng)目命名為“SpinalVoodoo”，并已在GitHub上開源，目前僅有原版Voodoo芯片的一小部分功能尚未補(bǔ)齊。

盡管這一項(xiàng)目在復(fù)古硬件愛(ài)好者群體中引發(fā)關(guān)注，Le Brun目前并未表現(xiàn)出圍繞SpinalVoodoo推出和銷售成品FPGA硬件的興趣。對(duì)3dfx粉絲和復(fù)古玩家來(lái)說(shuō)，這一開源實(shí)現(xiàn)仍為未來(lái)的硬件項(xiàng)目、DIY卡或改裝方案，提供了一條極具吸引力的新路徑。

https://noquiche.fyi/voodoo