三世同堂！DX10/10.1/11游戏效率对决

    泡泡网显卡频道12月23日 三个月前，AMD重磅发布了HD5800系列显卡，除了其强大的性能外，更令人期待的是其支持微软全新的DX11。如果说HD4000是AMD的翻身之作的话，那么HD5000就是扬眉吐气的力作，一连串的反击打得对手毫无还手之力！

    与之前中端卡上市时间较高端卡晚半年左右的不成文规则不同，此次AMD一口气将HD5000系列的高中端一起上市，且可根据市场变化，下个月就让面向低端用户设计的HD5600系列上市。这样的话，DX11显卡并非高不可攀，对DX11的硬件支持已不是障碍。目前DX11游戏并不是多，但比起当年DX10的情况要好很多，优秀的技术必然受到大家的追捧，DX11也不例外，DX11已经是大势所趋。

    HD5000全面上市之后，目前的显卡市场格局就比较混乱了，ATI方面是DX11和DX10.1显卡共存，而NVIDIA方面中高端依然坚守DX10的阵地，低端才刚开始引入DX10.1支持，这就出现了罕见的DX10、10.1、11三代显卡共存的局面。

    DX10.1和DX11，相比DX10最大的改进就是提升渲染效率，充分发挥GPU和CPU的资源，消除瓶颈。那么DX11相比DX10.1能提升多少速度呢？DX10.1相比DX10有多大优势呢？本文对此进行专项测试。

    DX10带来了众多绚丽无比的新特效，“滥用”各种特效导致GPU不堪重负。而GPU自身的发展受到诸多因素的制约，如果制造工艺跟不上的话运算能力很难取得突破。因此，必须通过不断改进架构运算效率来进一步提升3D图形性能。在DX10之后，微软也开始将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复杂度。

    此后微软发布了DX10.1 API，对DX10进行了小修小补，DX10.1主要更新内容有：

    DX10.1的更新内容虽然不少，但相比DX10没有什么革命性的改进，大部分内容都是提高GPU的资源利用率、将一些可选标准列为必须，其实不少项目DX10显卡通过修改驱动就能实现。因此DX10.1没能得到游戏开发商足够多的重视，并没有像当年的DX9C那样迅速成为主流。

屈指可数的DX10.1游戏

    ATI从HD3000系列开始，也就是第二代DX10显卡中，就全面提供了对DX10.1 API的支持。而对手NVIDIA则对于DX10.1比较抵触，第二代GF9系列和第三代GTX200系列都不支持DX10.1，并且宣称“DX10.1并非必须，DX10也能部分实现”之类的言论。《刺客信条》这款原本支持DX10.1的游戏也迫于压力在新版本中取消了支持。

    但是，NVIDIA刚发布的GT210/220/240显卡却非常低调的对DX10.1提供了支持。在DX11时代即将来临之际，NVIDIA没有将抵制DX10.1的策略进行到底，而选择了妥协，真是令人费解。

DX10.1虽然画面方面改进有限，但运行速度确实加快了

    至少，NVIDIA用实际行动证明了，DX10.1虽然改进有限，但也并不是没用。实际上，DX10.1只不过是微软的一个试水石，其目的非常明确，那就是尽可能的提高DX10的渲染效能，达到节约GPU资源的目的，而DX11正是基于这种设计理念而来的。

    从游戏画面逼真度来看，短期内恐怕没有哪款游戏能够达到Crysis的高度，但是这款依靠暴力模型、着色技术和诸多特效堆积而成的游戏，对显卡的要求之高令人叹为观止，至今都没有哪颗GPU敢打包票说能在最高特效下面流畅运行。也就是说Cryengine 3是丝毫没有考虑现有GPU的性能而开发的一款超级引擎。

虚幻3是最高效最成功的引擎，Cryengine只是画面最强的引擎

    以高效率著称的虚幻引擎缔造者Tim Sweeney称，想要把现有游戏模型复杂度提高数十倍是很容易的事情（比如CG模型和影视渲染），但同样的你也需要数十倍与现有主机机能的显卡才能流畅运行，比如三路甚至四路优异系统，而这种系统的市场占有率连1%都不到，独孤求败的Crysis还卖不过快餐式的使命召唤系列、Cryengine至今无法染指游戏机领域就是这个道理。

    所以，架空硬件的引擎是不可取的，唯有充分利用有限的GPU资源，通过各种辅助技术最大化画面表现力，才是图形技术公司和游戏开发商首当其冲要解决的内容。

    因此，在DX10发布四年、成为主流之后，业界将期望都寄托在了DX11身上，虽然DX11并没有带来全新的特效，但却通过各种手段提升了GPU的渲染效率，当GPU有了富裕的运算资源之后，游戏开发商就可以大胆的去使用更多的特效和技术，如此一来DX11游戏很容易就能从画面到速度全面超越DX10游戏！

    DX11最关键的特性有以下五点：

1. Tessellation：镶嵌式细分曲面技术（第三章做专门解析）
2. Multi-Threading：多线程处理
3. DirectCompute 11：计算着色器（第二章做专门解析）
4. ShaderModel 5.0：着色器模型5.0版
5. Texture Compression：纹理压缩

    在DX11的五大关键特性中，其中有四项都是专为改进效率而生，所以我们就通过新款DX11游戏来看看，效率究竟能提升多少？

    DX11/DX10.1介绍完毕，现在就来看看性能如何，毕竟DX11和DX10.1主要改进的是性能而不是画质。

● 测试平台：

● 测试方法：

    使用最新的《鹰击长空》、《潜行者》、《BattleForge》游戏，通过打开关闭DX11或者DX10.1模式，对比不同API下的性能有无差别。

● 测试目的：

    测试DX11/DX10.1/DX10三种模式下的性能差别，检验DX11显卡和DX10.1显卡性能提升。

● 首款DX11游戏——BattleForge

    作为HD5800发布当天同步支持DX11的游戏，BattleForge虽然没有带来任何新的特效，但却依靠DX11模式有效的提升了性能。

    BattleForge测试中，特效全开最高，SSAO设定为VeryHigh时其实就已经是HDAO技术，然后对比HD5870在DX11和DX10.1模式下的性能。

    虽然DX11带来的画质提升几乎看不出来，但游戏运行效率的提升令人惊讶不已！从1680到2560分辨率，从0AA到8AA，12种模式下都有极为可观的帧数提升。

    很多RTS游戏都会将帧数锁定在30帧，保持不低于25帧的速度即可认为是流畅。通过上表来看，HD5870可以在2560 8AA这种最优异模式下保持25.6帧的平均速度，真是难能可贵，这当然都是DX11的功劳，因为在DX10.1模式下只有21.7帧，不要小瞧了4帧之差，这可是质的提升。

    DX11 2560 8AA的性能等同于DX10.1 2560 4AA，可见DX11高效率的特性既可以给玩家带来更快的运行速度，也能带来更高的画质。

● 第二款DX11游戏——《潜行者：普里皮亚季的呼唤》

    第二款DX11游戏同样主要是改进了效率，当然也加入了Tessellation技术的支持，但仅在人物模型上使用了该技术，所以画面改进并不大。

    游戏提供了DX11和DX10两种渲染模式，通过自带的Benchmark测试可以直接获得两种模式下的性能差别到底有多大：

    无论是否开启抗锯齿，DX11都能获得十分可观的性能提升，以目前最便宜的DX11显卡HD5750为例看看提升幅度：

    从数据分析，DX11较DX10.1效率更高已经是事实，且提升效率可以用显著来形容。这一次，显卡终于可以通过非晶体管堆积的方式获得性能提升了。

● 首款DX11游戏——BattleForge

    BattleForge这款网游在支持DX11之前就能够支持DX10.1，所以我们还可以用它来对比DX10.1和DX10的效率差别。

    测试中，将SSAO设定为High，这就是传统的SSAO效果，然后对比HD5870在DX10.1和DX10模式下的性能。

    提升幅度虽然不如从DX10.1到DX11那么显著，但也有意外收获了，看来DX10.1绝非浪得虚名。

● DX10.1游戏——《鹰击长空》

    在《鹰击长空》这款DX10.1游戏中，DX10.1的主要作用就是用来改进SSAO算法，因此开启关闭DX10.1也能获得20%左右的性能提升，与《BattleForge》DX10.1模式基本相同。

    作为NVIDIA最新的DX10.1显卡，GT240通过DX10.1模式也能提升一些性能，但幅度更小。DX10.1毕竟是半代更新的API，虽然也能提升效率，但远不如DX11那么显著，算是聊胜于无吧。

● DX10.1主要改进效率，未得到足够重视

    从2007年底的HD3000系列开始，ATI全线显卡就已经对DX10.1提供了完整的支持。可惜DX10.1相对于DX10的改进不多，新增的特效“多重采样算法”和“屏幕空间环境光遮蔽”，DX10硬件也能实现而且画质完全相同，只不过效率稍低一些。正因为如此，显卡是否支持DX10.1就没那么重要了，最关键的是游戏性能。

DX10.1的威力终于有所体现

    以《孤岛惊魂2》和《刺客信条》为代表的第一批DX10.1游戏，同级A卡并不比N卡强多少，由此导致DX10.1被众人所无视。但在今年以《鹰击长空》和《潜行者：晴空》为代表的新一代DX10.1游戏中，开启关闭DX10.1性能可以相差20%之多，因此直到两年后的今天DX10.1才受到了广泛关注，可见新技术能否得到游戏的大力支持十分关键，因为显卡更新换代频率实在太快，而消费者大都是比较现实的。

    终于，一向宣称DX10.1无用的NVIDIA没有将抵制策略进行到底，也在中低端显卡GT210、GT220、GT240显卡中加入了DX10.1支持，目的就是为了提升性能，增加卖点。花很小的代价就能让显卡性能提升10-20%，何乐而不为呢？

● DX11革命尚未成功，游戏仍需努力

    NVIDIA前脚刚迈入DX10.1，ATI就已经大踏步进入DX11时代了，HD5000系列的发布让ATI扬眉吐气，在中高端力压对手。其实同价位的HD5000显卡并不比N卡强多少，但新一代DX11 API的支持让A卡增色不少，DX11的诱惑力显然要比DX10.1大很多。

    DX11主要有五项关键特性，其中的三项（多线程处理、计算着色器11、纹理压缩）都是用来改进图形渲染效率的，另外的两项——SM5.0新增的指令可以带来一些新特效，细分曲面技术可以让模型更加细腻平滑。

DX11游戏正在按部就班的发布

    DX11游戏来得比想象中还要快，HD5870发布当天《BattlaForge》这款RTS网游就同步升级至DX11，通过笔者的测试来看，DX11虽然没有带来新的特效，但却让速度提升了20%以上！可惜这款游戏只在欧美运营，对于国内玩家来说没有任何意义。

    第二款DX11游戏是《Stalker：COP》（潜行者：普里皮亚季的呼唤），它除了使用DirectCompute11改进渲染效率外（性能提升也在20%以上），还对人物模型应用了Tessellation技术，效果提升不少。

    第三款DX11游戏是《DiRT2》（科林麦克雷：尘埃2），通过游戏的静态截图来看，DX11的五大关键技术在该作中都得到了体现，不过对于这款紧张刺激的赛车游戏来说，玩家在游戏过程中很难注意到DX11所带来的观众、旗帜或水面的差别，DX11和DX9C的画面区别并不大。

    总的来说，目前游戏对于DX11技术的应用和DX10.1类似，主要还是集中在改进效能的方面，对于增强画质的细分曲面和阴影技术使用率并不高，DX11的潜力还需要重量级大作来深度挖掘。■<