NVIDIA、AMD新技术 DEMO解析

还以为《孤岛惊魂2》是物理特效棒的游戏吗？还以为DriectX 10.1的代表作只有《刺客信条》吗？接下来请各位随我们一起走进这两款专为NVIDIA显卡与AMD显卡设计的技术DEMO，通过对它们的了解、测试，相信大家能够初步领略未来3D游戏的风采，改写你的认知。

尽管NVIDIA与AMD在显示技术上具备物理硬件加速、DirectX 10.1等法宝，但在实际应用中却并未给人留下深刻印象。NVIDIA的物理硬件加速技术除了在《虚幻竞技场3》通过加载补丁包能有独特表现外，在《孤岛惊魂2》等热门游戏中与AMD显卡相比并没有明显区别。而AMD显卡对
DirectX 10.1 API独有的支持能力却因为DirectX 10.1游戏极少，因此难有表现机会，给人留下深印象的只有它们在《刺客信条》里的杰出表现。不过随着游戏、图像引擎公司对这二大技术的了解、学习，一些与之相应的软件孕育而出。例如此次我们将为大家介绍的这款以物理特效为卖点的《Cryostasis: Sleep of Reason》（雪域危机：沉睡之谜）TECHDEMO，以及采用DirectX 10.1
API编写的技术演示Demo《Tropics 1.1》（热带海岛 1.1），那么这两款软件有什么技术特点？
NVIDIA与AMD显卡在这两款软件中能有比较特别的表现吗？下面就让我们为大家一一道来。

《Cryostasis: Sleep of Reason》（雪域危机：沉睡之谜）效果预览和技术介绍

《Cryostasis: Sleep of Reason》（下简称《雪域》）是一款类似生化恐怖袭击的游戏，该游戏将在今年初上市。抛开游戏本身的设计和可玩性，它吸引我们的是DirectX 10的优秀画质以及利用PhysX技术模拟的流体力学效果，目前该游戏已在网络上放出一个TECHDEMO展示该游戏的技术特效，我们此次也是通过该DEMO来体验游戏的主要特点。

《雪域》中的水流从顶棚喷射而下，洒落在游戏主人公身上，并自然的流淌开来。细心观察就可发现，每个水滴都有光照效果处理，并且没有重复的水滴，全部是实时计算。

在之前的游戏中，对于水的视觉效果处理已经达到了一个不错的地步，比如《Crysis》中的热带海面模拟，水面无论是光照还是海边的水痕渐次消失等效果，都非常精美。但是，这种对水的模拟，仅仅是建立在视觉效果基础上的。为什么这样说呢？我们可以做一个实验，如果你在《
Crysis》向海中投入一块石头，会发现水的泼溅效果、流动效果都比较稀少。这是和真实环境中的物理效果相悖的。

这是进入下一层后，打死僵尸并破坏水管，水流四溅射出的场景。不得不说的是，游戏中的水流喷射效果非常棒，但问题在于，水流如果集聚在地面上，流淌状态给人的感觉并不像水，反而更像油，过于粘稠，且不能自如的分散。看来，虽然物理效果带给游戏极大的飞跃，要想真实而自如的表现，还是需要技术研究人员更加努力。

因此，在《雪域》这款游戏中，引入了可以辅助水面进行物理效果处理的SPH（光滑粒子动力学）技术。SPH是近20年才流行起来的一种比较新的算法，基础来源依旧是粒子方法。粒子方法是把连续的物理量用多数粒子的集合来插值表示或者模拟的数值解析方法。简单地说，我们没有办法对一团液体的整体状况进行评估，因此我们将液体看作许许多多光滑的小颗粒，利用这些小颗粒的各自碰撞、运动等状态，来模拟整团液体的运动状态。可能你会疑问，用固体的颗粒来模拟液态的水，不会很假吗？

游戏中主人公会用一把枪对玻璃桌子射击。这是子弹从枪膛中冲出，接触到玻璃一瞬间的截图。火光效果清晰可见，玻璃表面已经有了丝丝裂纹。接下来玻璃碎裂，碎片向着各个方向飞溅落下，桌子上的瓶瓶罐罐也在碰撞中四散开来。

实际上，当这些颗粒足够小，比如和水分子一样小，那么它的运动状态就和整团液体完全相同了。实际计算中，用户可以根据模拟精度的需要，来权衡处理是使用更小、更多的粒子更为逼近真实的效果，还是使用更大、更少的粒子来提升游戏运行速度。与普通的粒子引擎相比，SPH技术还可以引入黏性、光线映射等效果，并且严格符合物理力学特征。

在整个《雪域》的技术演示中，技术人员使用了多达三万个互动的粒子来模拟水流，并且充分赋予这些“粒子水”泼溅、流动、扩散等特性，光线效果方面也尽量靠近真实。除了水流之外，《雪域》中还使用了布料模拟和火焰模拟等特效技术，并且对玻璃的破碎、物体碰撞等都有良好的表现。

《Tropics 1.1》（热带海岛 1.1）效果预览和技术介绍

如果你认为《雪域》不算纯粹的3D技术跃进的话，那么《Tropics 1.1》可能会给你带来一丝惊喜。这款演示Demo由著名的游戏引擎公司Unigine technologies开发，基于新的DirectX 10.1渲染技术，本身包含了大量出色的特效，在高画质下效果极为出色，几可乱真。

这是海水效果演示。环境光照的大面积应用让画面中的物体在阴影和明暗表现上都体现得极为和谐。特别需要注意的是，水面下物体不但由于折射而变形，还有同样变形的阴影。

实时全局环境光照效果。该图反映了在夜间只有几个点光源的情况下，画面中的物体受到光线折射、反射后的全局环境光照效果。可以清晰地看出，在海面离光源较远的地方，虽然亮度较低，但它并没有如以往游戏样采用“一团漆黑”的处理效果，因为周围的物体也会反射光线，也会形成“新光源”，并且照亮场景。

这张截图展示了动态水效果和特殊材质的植物、以及软阴影技术。其中软阴影技术已经在
DirectX 9.0c时代开始采用。动态水效果可以营造出自然并且类似海浪一波波冲向陆地的情况，在整个《Tropics 1.1》中，凡是有水的地方就有动态效果。不过依旧不够出色，水面和陆地的过渡以及波浪看起来还是不太真实。比较出色的是植物的特效以及阴影表现，植物的塑料感大为减弱，更加接近实际情况。

DirectX 10.1作为DirectX 10的一个后续优化版本，本身技术并未有太多改进，只是在抗锯齿、纹理压缩和光照效果方面有更为出色的表现。《Tropics 1.1》使用了DirectX 10.1中很多的新增效果，提升了整体运算效能，请大家查看编号为4～6的截图及其图注。

性能大比拼

总得来看，NVIDIA的物理硬件加速与AMD的DirectX 10.1 API代表了未来游戏的发展方向，《雪域危机》作为一款实际游戏即将上市，而由Unigine technologies开发的《Tropics 1.1》技术
DEMO则预示着未来很可能有不少游戏将采用该引擎。下面我们将采用五款主流显卡对这两个代表未来游戏发展方向的技术DEMO进行性能测试，测试分辨率均为1600×1200。

《Tropics 1.1》 DirectX10性能测试

Radeon 4850 VS GeForce 9800 GTX+

从测试可以看出，Radeon HD 4850 512MB无论是在默认状态下还是在打开AA（抗锯齿）的情况下，性能都较GeForce 9800GTX+ 512MB更为出色。而GeForce 9800 GTX+ 1GB在高倍数AA下有更好的表现，显然大显存在特定应用环境下还是能发挥出比较突出的作用。

Radeon 4830 VS GeForce 9800 GT

在Radeon HD 4830和GeForce 9800GT的对比中，二者在普通应用环境下，没有明显区别，不过开启AA后，其测试成绩较GeForce 9800GT有所领先，只是帧速过低，二者均无可玩性。

《Tropics 1.1》DirectX10.1性能测试

在《Tropics 1.1》DirectX 10.1的测试中，只有AMD显卡可以进行测试。总得来看，两款显卡的测试成绩与其在DirectX 10下的表现相当，DirectX 10.1技术文档里虽然声称显卡AA性能可以得到改善，但测试中，打开6XAA后的性能仍然很糟糕。

《Cryostasis: Sleep of Reason》性能测试

在不开启PhysX物理硬件加速的情况下，几款显卡的性能测试表现基本相同，平均帧速都无法超过30fps，需要说明的是，参加测试的Radeon显卡出现了高光溢出错误，其表现就是在所有的高光部位全部以各种杂色填充图像，在换用多款驱动程序后没有明显改善。而在打开PhysX后，由于
NVIDIA显卡可以参与物理运算的工作（基于AMD显卡的系统只能将这部分工作全部交由处理器运算），因此NVIDIA显卡的平均帧速大幅超越AMD显卡。同时，需要大家注意的是1GB显存在这里再次表现出实用价值，GeForce 9800GTX+ 1GB在测试中领先同样频率、只有512MB显存的GeForce 9800GTX+显卡达10%左右。

总结 未来游戏硬件需求提升

总的来说，为了体验这两款对硬件要求极为苛刻的DEMO，你至少得准备高端入门级显卡，如Radeon HD 4850。而且从测试来看，如果打开AA，这些显卡更只能以“幻灯片播放机”的形式出场。因此，在高分辨率并且打开AA的情况下，至少需要Radeon HD 4870 X2或者GeForce GTX
295之类的顶级显卡才能流畅运行它们。另外，通过测试来看，大显存对未来游戏运行流畅度的提升是有意义的，同时具备PhysX物理硬件加速的显卡也可以明显提升那些采用了大量物理特效的游戏运行流畅度。不过《雪域》的制作者表示，在正式版本推出后，无论是否支持PhysX硬件加速，都可以流畅游戏。