三世同堂！DX10/10.1/11游戲效率對決

    泡泡網顯卡頻道12月23日 三個月前，AMD重磅發布了HD5800系列顯卡，除了其強大的性能外，更令人期待的是其支持微軟全新的DX11。如果說HD4000是AMD的翻身之作的話，那么HD5000就是揚眉吐氣的力作，一連串的反擊打得對手毫無還手之力！

    與之前中端卡上市時間較高端卡晚半年左右的不成文規則不同，此次AMD一口氣將HD5000系列的高中端一起上市，且可根據市場變化，下個月就讓面向低端用戶設計的HD5600系列上市。這樣的話，DX11顯卡并非高不可攀，對DX11的硬件支持已不是障礙。目前DX11游戲并不是多，但比起當年DX10的情況要好很多，優秀的技術必然受到大家的追捧，DX11也不例外，DX11已經是大勢所趨。

    HD5000全面上市之后，目前的顯卡市場格局就比較混亂了，ATI方面是DX11和DX10.1顯卡共存，而NVIDIA方面中高端依然堅守DX10的陣地，低端才剛開始引入DX10.1支持，這就出現了罕見的DX10、10.1、11三代顯卡共存的局面。

    DX10.1和DX11，相比DX10最大的改進就是提升渲染效率，充分發揮GPU和CPU的資源，消除瓶頸。那么DX11相比DX10.1能提升多少速度呢？DX10.1相比DX10有多大優勢呢？本文對此進行專項測試。

    DX10帶來了眾多絢麗無比的新特效，“濫用”各種特效導致GPU不堪重負。而GPU自身的發展受到諸多因素的制約，如果制造工藝跟不上的話運算能力很難取得突破。因此，必須通過不斷改進架構運算效率來進一步提升3D圖形性能。在DX10之后，微軟也開始將重心集中在如何提升算法和效率上面，而不是一味的加入新特效或提高模型復雜度。

    此后微軟發布了DX10.1 API，對DX10進行了小修小補，DX10.1主要更新內容有：

    DX10.1的更新內容雖然不少，但相比DX10沒有什么革命性的改進，大部分內容都是提高GPU的資源利用率、將一些可選標準列為必須，其實不少項目DX10顯卡通過修改驅動就能實現。因此DX10.1沒能得到游戲開發商足夠多的重視，并沒有像當年的DX9C那樣迅速成為主流。

屈指可數的DX10.1游戲

    ATI從HD3000系列開始，也就是第二代DX10顯卡中，就全面提供了對DX10.1 API的支持。而對手NVIDIA則對于DX10.1比較抵觸，第二代GF9系列和第三代GTX200系列都不支持DX10.1，并且宣稱“DX10.1并非必須，DX10也能部分實現”之類的言論。《刺客信條》這款原本支持DX10.1的游戲也迫于壓力在新版本中取消了支持。

    但是，NVIDIA剛發布的GT210/220/240顯卡卻非常低調的對DX10.1提供了支持。在DX11時代即將來臨之際，NVIDIA沒有將抵制DX10.1的策略進行到底，而選擇了妥協，真是令人費解。

DX10.1雖然畫面方面改進有限，但運行速度確實加快了

    至少，NVIDIA用實際行動證明了，DX10.1雖然改進有限，但也并不是沒用。實際上，DX10.1只不過是微軟的一個試水石，其目的非常明確，那就是盡可能的提高DX10的渲染效能，達到節約GPU資源的目的，而DX11正是基于這種設計理念而來的。

    從游戲畫面逼真度來看，短期內恐怕沒有哪款游戲能夠達到Crysis的高度，但是這款依靠暴力模型、著色技術和諸多特效堆積而成的游戲，對顯卡的要求之高令人嘆為觀止，至今都沒有哪顆GPU敢打包票說能在最高特效下面流暢運行。也就是說Cryengine 3是絲毫沒有考慮現有GPU的性能而開發的一款超級引擎。

虛幻3是最高效最成功的引擎，Cryengine只是畫面最強的引擎

    以高效率著稱的虛幻引擎締造者Tim Sweeney稱，想要把現有游戲模型復雜度提高數十倍是很容易的事情（比如CG模型和影視渲染），但同樣的你也需要數十倍與現有主機機能的顯卡才能流暢運行，比如三路甚至四路優異系統，而這種系統的市場占有率連1%都不到，獨孤求敗的Crysis還賣不過快餐式的使命召喚系列、Cryengine至今無法染指游戲機領域就是這個道理。

    所以，架空硬件的引擎是不可取的，唯有充分利用有限的GPU資源，通過各種輔助技術最大化畫面表現力，才是圖形技術公司和游戲開發商首當其沖要解決的內容。

    因此，在DX10發布四年、成為主流之后，業界將期望都寄托在了DX11身上，雖然DX11并沒有帶來全新的特效，但卻通過各種手段提升了GPU的渲染效率，當GPU有了富裕的運算資源之后，游戲開發商就可以大膽的去使用更多的特效和技術，如此一來DX11游戲很容易就能從畫面到速度全面超越DX10游戲！

    DX11最關鍵的特性有以下五點：

1. Tessellation：鑲嵌式細分曲面技術（第三章做專門解析）
2. Multi-Threading：多線程處理
3. DirectCompute 11：計算著色器（第二章做專門解析）
4. ShaderModel 5.0：著色器模型5.0版
5. Texture Compression：紋理壓縮

    在DX11的五大關鍵特性中，其中有四項都是專為改進效率而生，所以我們就通過新款DX11游戲來看看，效率究竟能提升多少？

    DX11/DX10.1介紹完畢，現在就來看看性能如何，畢竟DX11和DX10.1主要改進的是性能而不是畫質。

● 測試平臺：

● 測試方法：

    使用最新的《鷹擊長空》、《潛行者》、《BattleForge》游戲，通過打開關閉DX11或者DX10.1模式，對比不同API下的性能有無差別。

● 測試目的：

    測試DX11/DX10.1/DX10三種模式下的性能差別，檢驗DX11顯卡和DX10.1顯卡性能提升。

● 首款DX11游戲——BattleForge

    作為HD5800發布當天同步支持DX11的游戲，BattleForge雖然沒有帶來任何新的特效，但卻依靠DX11模式有效的提升了性能。

    BattleForge測試中，特效全開最高，SSAO設定為VeryHigh時其實就已經是HDAO技術，然后對比HD5870在DX11和DX10.1模式下的性能。

    雖然DX11帶來的畫質提升幾乎看不出來，但游戲運行效率的提升令人驚訝不已！從1680到2560分辨率，從0AA到8AA，12種模式下都有極為可觀的幀數提升。

    很多RTS游戲都會將幀數鎖定在30幀，保持不低于25幀的速度即可認為是流暢。通過上表來看，HD5870可以在2560 8AA這種最優異模式下保持25.6幀的平均速度，真是難能可貴，這當然都是DX11的功勞，因為在DX10.1模式下只有21.7幀，不要小瞧了4幀之差，這可是質的提升。

    DX11 2560 8AA的性能等同于DX10.1 2560 4AA，可見DX11高效率的特性既可以給玩家帶來更快的運行速度，也能帶來更高的畫質。

● 第二款DX11游戲——《潛行者：普里皮亞季的呼喚》

    第二款DX11游戲同樣主要是改進了效率，當然也加入了Tessellation技術的支持，但僅在人物模型上使用了該技術，所以畫面改進并不大。

    游戲提供了DX11和DX10兩種渲染模式，通過自帶的Benchmark測試可以直接獲得兩種模式下的性能差別到底有多大：

    無論是否開啟抗鋸齒，DX11都能獲得十分可觀的性能提升，以目前最便宜的DX11顯卡HD5750為例看看提升幅度：

    從數據分析，DX11較DX10.1效率更高已經是事實，且提升效率可以用顯著來形容。這一次，顯卡終于可以通過非晶體管堆積的方式獲得性能提升了。

● 首款DX11游戲——BattleForge

    BattleForge這款網游在支持DX11之前就能夠支持DX10.1，所以我們還可以用它來對比DX10.1和DX10的效率差別。

    測試中，將SSAO設定為High，這就是傳統的SSAO效果，然后對比HD5870在DX10.1和DX10模式下的性能。

    提升幅度雖然不如從DX10.1到DX11那么顯著，但也有意外收獲了，看來DX10.1絕非浪得虛名。

● DX10.1游戲——《鷹擊長空》

    在《鷹擊長空》這款DX10.1游戲中，DX10.1的主要作用就是用來改進SSAO算法，因此開啟關閉DX10.1也能獲得20%左右的性能提升，與《BattleForge》DX10.1模式基本相同。

    作為NVIDIA最新的DX10.1顯卡，GT240通過DX10.1模式也能提升一些性能，但幅度更小。DX10.1畢竟是半代更新的API，雖然也能提升效率，但遠不如DX11那么顯著，算是聊勝于無吧。

● DX10.1主要改進效率，未得到足夠重視

    從2007年底的HD3000系列開始，ATI全線顯卡就已經對DX10.1提供了完整的支持。可惜DX10.1相對于DX10的改進不多，新增的特效“多重采樣算法”和“屏幕空間環境光遮蔽”，DX10硬件也能實現而且畫質完全相同，只不過效率稍低一些。正因為如此，顯卡是否支持DX10.1就沒那么重要了，最關鍵的是游戲性能。

DX10.1的威力終于有所體現

    以《孤島驚魂2》和《刺客信條》為代表的第一批DX10.1游戲，同級A卡并不比N卡強多少，由此導致DX10.1被眾人所無視。但在今年以《鷹擊長空》和《潛行者：晴空》為代表的新一代DX10.1游戲中，開啟關閉DX10.1性能可以相差20%之多，因此直到兩年后的今天DX10.1才受到了廣泛關注，可見新技術能否得到游戲的大力支持十分關鍵，因為顯卡更新換代頻率實在太快，而消費者大都是比較現實的。

    終于，一向宣稱DX10.1無用的NVIDIA沒有將抵制策略進行到底，也在中低端顯卡GT210、GT220、GT240顯卡中加入了DX10.1支持，目的就是為了提升性能，增加賣點。花很小的代價就能讓顯卡性能提升10-20%，何樂而不為呢？

● DX11革命尚未成功，游戲仍需努力

    NVIDIA前腳剛邁入DX10.1，ATI就已經大踏步進入DX11時代了，HD5000系列的發布讓ATI揚眉吐氣，在中高端力壓對手。其實同價位的HD5000顯卡并不比N卡強多少，但新一代DX11 API的支持讓A卡增色不少，DX11的誘惑力顯然要比DX10.1大很多。

    DX11主要有五項關鍵特性，其中的三項（多線程處理、計算著色器11、紋理壓縮）都是用來改進圖形渲染效率的，另外的兩項——SM5.0新增的指令可以帶來一些新特效，細分曲面技術可以讓模型更加細膩平滑。

DX11游戲正在按部就班的發布

    DX11游戲來得比想象中還要快，HD5870發布當天《BattlaForge》這款RTS網游就同步升級至DX11，通過筆者的測試來看，DX11雖然沒有帶來新的特效，但卻讓速度提升了20%以上！可惜這款游戲只在歐美運營，對于國內玩家來說沒有任何意義。

    第二款DX11游戲是《Stalker：COP》（潛行者：普里皮亞季的呼喚），它除了使用DirectCompute11改進渲染效率外（性能提升也在20%以上），還對人物模型應用了Tessellation技術，效果提升不少。

    第三款DX11游戲是《DiRT2》（科林麥克雷：塵埃2），通過游戲的靜態截圖來看，DX11的五大關鍵技術在該作中都得到了體現，不過對于這款緊張刺激的賽車游戲來說，玩家在游戲過程中很難注意到DX11所帶來的觀眾、旗幟或水面的差別，DX11和DX9C的畫面區別并不大。

    總的來說，目前游戲對于DX11技術的應用和DX10.1類似，主要還是集中在改進效能的方面，對于增強畫質的細分曲面和陰影技術使用率并不高，DX11的潛力還需要重量級大作來深度挖掘。■<