告别纸上谈兵 四款中高端显卡VR实战测试

    被称作最强VR的HTC Vive发售也有一段时间了，虽然经历延迟发货风波，也丝毫没有减少人们追捧的热情。这不，前不久就见到有人报价一万五要收购一台，闲鱼上的报价也没有最高只有更高。看过我们之前文章的读者们虽然我们和各种同行们也一次次的重复了官方推荐配置，但是不上手实测一下绝不是我们DIY编辑的风格。我们找来了从中端到高端的四款NVIDIA显卡，准备与这款火爆的“黑科技”决一死战，下面就让我们告别纸上谈兵真刀真枪战起来吧。 

    为了照顾部分对VR了解不多的读者，我们就先来认识一下，这次测试的主要主要工具——HTC Vive，目前硬件层面上当之无愧的最强VR设备。

HTC Vive 主要部件一览

    HTC Vive主要部件包括头显、两支手柄控制器、两个位置追踪器和一个串流盒。并不是十分复杂。

    工作原理方面，VR设备可以通过耳机（听觉）、头显（视觉）以及控制器带来的震动等交互欺骗我们的大脑，给我们带来身处虚拟世界般的游戏/娱乐体验，而它们独家的Room Scale功能也能允许玩家在虚拟世界中走动，让这一切更为真实。它采用双OLED显示屏设计，每块屏幕可提供1200x1080分辨率的图像，组合之后就能达到2160x1200的分辨率，整体的刷新率为90Hz，可视角度达到110度，官网售价6888元，前文我们也说过它现在的“黑市”身价早早过了万元。具体性能参数如下：

    之所以开始测试前我们要仔细列举Vive的具体参数，目的是为了说明这样一个问题。VR为什么这么耗资源？我们先来看一下HTC给出的最低配置需求。

    可以看出，除显卡之外的需求基本上都是一款主流游戏主机的配置。但显卡需求非常突兀的达到了两千元档中高端显卡的水平，如果小编们哪次游戏配置推荐写出了这样的配置估计要有很多小伙伴要火力全开吐槽一番了。那么到底是什么原因造成了这样的“畸形”配置需求呢？这就要从工作原理说起。

    单眼1200x1080的分辨率显然并不是多么高的参数，哪怕是组合起来的2160x1200分辨率也没超过标准2K显示器的分辨率。很显然问题并不是出在分辨率上，而“罪魁祸首”就在于高达90Hz的刷新率，由于VR设备为了避免画面撕裂造成失真眩晕会强制开启垂直同步，这样一来游戏画面的帧率也会达到90FPS，实际上显卡是将2个1512x1680图像渲染到90fps，然后通过畸变算法显示到拥有两块1080x1200分辨率屏幕的头盔上，??而且为了达到更好的景深效果和沉浸体验，两块屏幕的图像会有一定的差异，需要一定的运算量进行同步和捏合。试想一下，在接近1080P的分辨率下保证游戏在180FPS以上稳定运行再加上额外的双屏同步的运算量，就已经是PC游戏普遍认为的60FPS流畅标准三倍甚至更高的性能消耗。

    VR的技能树虽然有点歪，但实力绝对不容小视，那我们的参战选手们又如何呢？

    为了全方位搭建一个没有瓶颈的VR测试环境，我们通过几天的准备找来了手头最强的迎战HTC Vive这款“黑科技”怪兽的硬件产品。

    鉴于真正全面的VR性能测试目前国内还没有做过，没有先例可循的情况下，为了确保不出现任何硬件上的短板，我们隆重请出了目前手中最强大的处理器和主板平台。消费级在售处理器中的最强存在——Intel酷睿i7-5960X，拥有八颗3.0GHz的Haswell-E核心以及高达16条线程，三级缓存甚至达到了20MB的惊人级别。这样一颗被同事们称作“大怪物”的处理器与X99芯片组的主板一起成为了本次测试中的坚强后盾。

    同时为了避免其它因素造成影响，无论是内存还是硬盘规格都选用了性能和容量远远高于官方推荐配置的产品。并且将NVIDIA显卡驱动、SteamVR和Vive客户端更新到了最新的版本。这里需要特别提一句，NVIDIA的最新驱动364.72更新说明中明确提到了对VR进行了相关优化，也是首个VR时代的显卡驱动程序，所以建议如果已经购买了Vive的用户尽快更新到这个版本。

    接下来就是我们的主角亮相的时刻了。我们找来了NVIDIA的四款中高端显卡，除了官方推荐列表中提及的GTX 970以外，还包括更高端的GTX 980以及期间级别的GTX 980Ti。当然，全部高于推荐配置的选择对于一次严谨的测试来说并不周全，我们还选择了一款规格略低的GTX 960作为参照，看看低于推荐配置到底会发生些什么。

    接下来我们来详细介绍一下作为标准配置和极限性能展示的两款显卡。

    作为标杆配置的是来自NVIDIA核心合作伙伴影驰的GTX 970名人堂，使用的GM204显示核心拥有1664个流处理器数量，4GB的GDDR5显存，默认核心频率1228MHz，boost一键超频可以达到惊人的1380MHz，是目前市面上最强的GTX 970显卡之一，甚至其供电接口比我们的另一块参测显卡GTX 980Ti还要多两个。为了更好地体现GTX 970显卡的普遍水平，我们选择以1228MHz的默认频率进行测试，这样的频率已经略微超过了多数GTX 970的水平。

    这次参与测试的旗舰级别选手，我们选择了来自NVIDIA的旗舰显卡公版GTX 980Ti，这是目前市面上面对大众消费市场最高端的产品。拥有高达2816个流处理器和6GB的GDDR5显存，性能层面上无可挑剔。

    首先在选择测试对象时我们不得不考虑的就是市场占有率，如今NVIDIA已经占领了PC平台八成以上的市场份额，目前多数玩家正在使用的中高端显卡也多为NVIDIA出品，从贴近大多数真实使用者的角度来说当然是非常好的选择。

    技术开发方面，NVIDIA此前推出了两套VR开发工具，分别是为游戏开发者准备的GameWorks VR以及面向工程设计人员的DesignWorks VR。在GDC游戏开发者大会上，NVIDIA对DesignWorks VR套件和GameWorks VR套装宣布进行整合，并将整合后的VR研发套件命名为VR Works。合并之后的VR Works涵盖三大部分，分别针对VR游戏和应用开发者、VR头盔开发商以及专业VR应用开发者这些PC端VR开发群体。未来很大一部分的VR软硬件都会基于NVIDIA的技术进行开发，这样一来NVIDIA显卡和VR软硬件就有了自下而上的血缘关系，实际使用中也会配合得更好更稳定。

    从市场份额和深层次的软硬件的支持来讲，NVIDIA显卡成为未来VR显卡的主流已经顺理成章，选择NVIDIA显卡进行测试无疑有着更强的现实意义和长远价值。

SteamVR性能测试

    在为本次测试做准备的时候，笔者仔细搜寻了目前有关VR的测试程序，比较靠谱的包括Steam推出的Steam VR Performance Test和著名性能测试软件公司FutureMark推出的3DMark的增强内容VR Mark。从测试项目来看，无疑VR Mark是非常好的选择，不仅可以测试画面的帧率，还可以测试响应速度和延迟时间。但目前VR Mark的最新版本还只提供一高一低两个测试场景的Demo展示，不能提供跑分数据。希望我们下次进行帕斯卡显卡的VR性能测试时应该可以使用到完整的版本。所以我们就退而求其次，选择了Steam VR Performance Test进行测试，主要测试的对象是VR运行时的帧率水平。

测试使用游戏《The Lab》中的一个场景

    SteamVR Performance Test使用的是《The Lab》中的机器人维修DEMO进行测试的，可以在桌面环境下运行，不需要接驳头显和其它设备即可得出本平台是否可以运行VR游戏的结论。并给出相应的保真度评分和等级。

    平均保真度是一个整体体验的得分，平均帧率、极限帧率、和掉帧程度影响着这个分数的高低。从成绩可以看出前三款显卡的测试成绩之间的差距分布得比较均匀，但GTX 960的得分有着不成比例的降低。

    接下来是2分钟测试时间中 总渲染帧数的统计，相同时间内帧数越多也就意味着平均帧率也就越高，从这方面来看几款显卡的差距并不明显。尤其是GTX 960的分数相比其2.8的保真度得分来说显得十分不协调。平均帧数没有拉开差距的情况下，很显然是掉帧和最低帧率拉低了整体得分。我们可以看出这款测试软件对于成绩的判定更倾向于整体体验，而不是生硬的平均数字。大量掉帧和较低帧率运行会造成VR使用者的眩晕甚至严重不适，所以这样的考量是十分有必要的。

    测试成绩截图一览：

GTX 960测试成绩

GTX 970测试成绩

GTX 980测试成绩

GTX 980Ti测试成绩

    测试成绩的截图中会有一个帧率曲线图，通过对比可以看出，测试中是有一个帧率封顶上限存在的，性能越强的显卡也就越能将帧率拉高到这一水平，曲线图中反映出的就是性能越强的显卡曲线越平直。

测试中CPU的负载情况

    运行测试程序时打开Windows任务管理器查看CPU负载情况可以看到，整个测试过程中CPU负载都在7%到8%上下徘徊，虽然我们测试中使用了i7-5960X这样的性能强劲的处理器，但不到10% 的占用率即使是换算到中端处理器上也是很低的性能需求。由此看来，VR应用对于CPU的压力要远远小于显卡。

    SteamVR性能测试中，从保真度评分曲线和测试总帧数来看，虽然渲染的总帧数差距不大，但GTX 960仍只获得了2.8的评分，可见Steam认为帧率稳定性对于VR体验具有决定性意义。虽然这次测试中都没有出现帧率低于90FPS的情况出现，但要明确的是这SteamVR性能测试仅仅使用了一个720P级别的运行在显示器上的Demo，在实际使用中像HTC Vive这样的较高分辨率设备要达到90FPS就远没有这么容易了，接下来我们就将阵地转移到HTC Vive上边，看一看游戏实际运行中的表现如何。

    架设好HTC Vive并安装最新版SteamVR和Vive客户端之后，将要开始的是实际VR游戏性能测试。在参与测试的游戏选择方面，我们考虑到只有让每一次游戏运行过程尽可能接近才能得出有说服力的数据，我们选择了两个相对稳定的场景进行测试，并使用Fraps记录100秒内的帧率情况，并多次进行测试去掉明显异常值再取平均得出结果：

《The Blu》是一款深海场景的展示Demo，画质方面相对于多数卡通风格的简单游戏要明显高一个档次，测试者在每一次游戏运行过程中视觉关注点都遵循固定路径移动，以尽可能确保测试成绩的可靠。

    这是一款弹幕射击游戏，通过手柄的移动躲避子弹攻击对手。每次游戏中的弹幕数量是和时间成正比例关系增长的，游戏场景也相对单一，所以我们选择了他进行游戏测试。

    两款游戏测试过程中我们发现，达到推荐配置的三款显卡之间的帧率表现都非常接近，这与HTC Vive强制开启垂直同步并锁定帧率上限到90FPS有关。而令人惊讶的情况出现在GTX 960的测试结果中，帧率一直在45FPS附近而且非常稳定，甚至在《The Lab》中全程都以45FPS运行了游戏，很显然是被强制设定了45FPS的帧率天花板。笔者亲自佩戴头盔进行体验时发现这样的帧率如果快速移动手柄就可以很明显感受到不顺滑的情况，游戏场景中高速移动的物体也有略微的拖影卡顿出现，几分钟的体验下来笔者已经有一些晕车的感觉出现。

    综上我们可以得出这样的结论，所谓“推荐配置”实际上是必需配置，是一条红线，如果出现低于这条红线的情况，会触发低性能模式，帧率天花板会从原本的90FPS降低到45FPS的水平上以保持游戏的帧率稳定性，使玩家勉强可以进行游戏，但游戏体验会明显打折扣，长时间游戏也会造成不适。

    从测试结果来看，四款显卡在面对VR这种最新的“黑科技”时表现出了明显有别于普通测试项目的结果。GTX 970、GTX 980、GTX 980Ti三款高于推荐配置的显卡虽然在SteamVR测试中分数拉开了一定距离，但由于90FPS帧率上限的存在使得它们在目前的实际游戏场景中的表现十分接近几乎没有任何差别。反观低于标准的GTX 960，几乎是被VR程序直接判定了死刑——锁定45FPS帧率天花板，仅仅是可以运行和尝鲜的水平，实际应用意义不大。

    通过测试我们给出的目前搭建VR平台的建议是，GTX 970完全够用，过高的配置并不能带来更好的体验，想要用稍低一点的显卡将就的玩家完全可以死心了。

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一些和测试有关的截图：

    SteamVR内置的显示器映射功能，与游戏内置的单画面展示不同，可以将头显中的画面完整展示到显示器上。

开启前置摄像头之后可以在接近区域边缘时展示附近物体的轮廓，避免相撞。

内置的帧计时器（使用GTX 970）

虚拟空间的手柄十分真实

游戏场景展示：

The Lab 弹弓场景

弹幕射击

《Job Simulator》

《The Blu》  ■<