教科書式演示！首款DX11測試程序解析
泡泡網顯卡頻道10月25日 作為基準的3D圖形性能測試軟件，Futuremark 3DMark系列的權威地位一直都牢不可破，它不但能夠第一時間對新的API提供支持，而且在畫面、美工、和系統需求方面都會超越同時代的任何一款游戲。
不過DX10版本的3DMark Vantage讓人有些失望，很多游戲玩家認為3DMark Vantage雖然支持DX10、也極度消耗資源，但畫面方面似乎還不如DX9C版本的3DMark06，根本無法同《Crysis》相提并論。而且3DMark Vantage未能與時俱進對DX10.1提供支持，卻能支持PhysX物理加速卡，測試項目不夠全面，令人遺憾。
當然3D圖形測試軟件不止3DMark這一款，也許很多人都沒聽說過Unigine Engine（虛擬現實引擎），但這家小公司一直在不斷的努力并進步著，此前已經發布了諸多版本的Demo或者測試程序，第一時間對DX10、DX10.1提供支持并支持Benchmark模式，而且能夠向下兼容DX9及OpenGL，為測試者提供多種畫面對比和性能對比模式。
Sanctuary(庇護所DX10)和Tropics(熱帶小島DX10.1)
現在Unigine Engine率先發布了首款DX11測試/演示程序——Heaven Benchmark，其中大量運用了DX11新增的技術和指令，看來在新版3DMark面世之前，Heaven將會是DX11性能測試的唯一選擇。
Unigine Engine最新的DX11測試程序Heaven(天堂)官方畫面
筆者第一時間下載了Heaven Benchmark，并對其進行了簡單測試，發現它不僅僅是一款測試程序而已，更像是一本教科書式的DX11新技術實時演示，通過觀察其震憾的畫面，您會對DX11有一個全新的認識！
首先來看看首款DX11測試/演示程序Unigine Engine Heaven Benchmark官方公布的主要特性和技術：
- 支持DirectX 9/10/11、OpenGL
- 大量使用Hardware Tessellation(硬件鑲嵌細分曲面)技術
- 高級SSAO(屏幕空間環境光遮蔽)
- 物理學精準算法生成的容積云
- 動態天空和光線散射
- 支持ATI Eyefinity多屏顯示技術
- 行走、飛行交互式體驗模式
- 基準測試模式
● 官方網站：http://unigine.com/download/
● 硬件需求：
- Tessellation技術需要DX11顯卡(DX10/10.1都不支持)
- Radeon HD 2000、GeForce 7000系列或更好，推薦Radeon HD 4800、GeForce 8系列或更好
- 至少256MB顯存
● 軟件要求：
- .NET Framework 2.0 (Windows版本)
- OpanAL (Windows版本安裝程序中自帶)
- 最新穩定版顯卡驅動程序
● 已知問題：
- [AMD] OpenGL模式下的Alpha測試有錯誤
- [AMD] OpenGL模式下景深效果不正確
- [NVIDIA] GeForce 7000系列顯卡上色彩精度較低
● Unigine Heaven Demo/Benchmark下載：
目前僅有Windows版本，大小127MB
安裝運行都非常簡單，一路回車即可，注意一定要安裝隨程序自帶的OpenAL驅動，并將DirectX和顯卡驅動升級至最新版。
Unigine Engine Heaven Benchmark軟件界面十分簡單，但功能卻比3DMark更為豐富，提供多種靈活的操作模式方便測試者使用，以下為程序運行界面：
- API：DX9、DX10、DX11、OpenGL四種模式
- Shaders：High、Medium、Low三檔
- Tessellation：enabled、disabled，只有DX11顯卡才能開啟，進入游戲后可使用快捷鍵“F3”實時開啟或關閉，方便對比畫面差異
- Anisotropy：1/2/4/8/16五檔，各向異性過濾
- Anti-aliasing：off/2x/4x/8x，支持三種標準的MSAA抗鋸齒模式
- Full screen：選擇以全屏或窗口模式運行
- Resolution：支持常見的4:3、16:9或16:10所有標準分辨率，還能手動隨意設定分辨率值，支持多屏或超寬超大分辨率
設定好所有的模式后，點擊RUN即可進入Loading界面：
程序在加載過程中，CPU只有一顆核心以100%負載運行（和3DMark加載時完全相同），因此Loading時間會比較長，如今您對CPU進行超頻的話速度將會快很多，比如i7超至4GHz只需3-4秒鐘就能進去。
在Loading界面上，該程序的常用快捷鍵功能都寫的一清二楚：
- F2：開啟關閉線框模式，與F3配合使用可查看模型復雜度
- F3：開啟關閉Tessellation
- F4：改變鏡頭模式（默認、自由飛行、普通移動）
- F9：運行Benchmark測試程序
- F12：截圖（目前第三方軟件都無法截獲DX11畫面，因此內置的截圖功能非常實用）
- 回車：切換至下一種鏡頭移動軌跡
- 空格：鏡頭移動暫停
- Esc：顯示控制菜單
Loading結束后，進入3D運行界面，屏幕左上角有一些菜單：
- Settings：點它和按Esc都會調出控制面板
- Environgment：點它下方會出現24小時的時間軸，用以控制日出、燈光、陰影等天氣實時變化情況
- Camera：三種鏡頭模式切換
- Sound：開啟或關閉音效
- Benchmark：點它和F9都會開始自動測試程序
- Quit：退出程序
上圖就是通過Esc或Settings調出的控制面板，大多都可以通過快捷鍵或菜單來實現，下面就正式進入測試環節，看看這個“天堂”到底有多美麗。
由于DX11模式下無法錄像，所以筆者只好退而求其次，使用DX10模式將Heaven Benchmark的全程記錄了下來，大家先看看風景和光影效果，關于DX11所帶來的新特效，后文我們再做詳細的對比分析。
在看完Heaven之后，我們可以回顧一下它的前作Tropics，將DX11和DX10.1兩款Demo做個簡單對比，雖然場景變化很大，但很多特效和技術都是繼承發展而來的。
Tropics展示的是幾個小島，主要突出全局光照和水面透反射效果，而Heaven則升級成為漂浮在空中的小城，全局光照和體積云霧得到了完整保留，此外使用最多的技術就是DX11當中的Tessellation（鑲嵌式細分曲面技術）：
由于之前的視頻使用DX10模式錄制，Tessellation技術沒能體現出來，所以只能通過官方提供的這段演示動畫來展示給大家看，接下來就通過大量高清截圖來詳細解讀Tessellation的魅力，雖然是靜態圖片，但要比視頻更清晰直觀！
● Tessellation效果對比一：怪獸造型更威猛
開啟Tessellation后，翼龍身體上的“斑點”變成了“尖刺”，雖然只是一座雕像而已，但怪物明顯變威猛了許多。身體各部位包括尖刺的平滑過渡都十分自然，讓人找不出任何模型設計的缺點，看來Tessellation自動插入頂點并細分曲面在實際應用中相當智能。
上面的GIF動畫只是截圖的一小部分，1920x1080全尺寸畫面如下所示，建議大家點擊放大仔細對比開啟Tessellation前后的差別：
Tessellation Off
Tessellation On
Tessellation Off，線框模式
Tessellation On，線框模式
通過線框模式可以直觀的看出，Tessellation的確讓物體模型復雜了數十倍甚至上百倍，由此才得以獲得如此精密的細節。而且Tessellation不僅僅是對巨龍的身體有效，周圍環境中的很多景物都不同程度的得到了提升，下面我們接著看其它方面的效果如何。
● Tessellation效果對比二：凹凸立體感更強
在這幅圖中，大家注意觀察左側的墻壁（以及凸出石塊的陰影）、右側的臺階和下方的鵝卵石路，關閉Tessellation時，石塊間的縫隙使用傳統的視差映射貼圖技術渲染而成，也有一定的立體效果，但不夠明顯，而且縫隙間不存在真正的陰影。視角拉的很近的話，立體效果就會消失，因為那只是欺騙人眼的貼圖而已。
而Tessellation技術生成的是實實在在的頂點和曲面，所有的巖石、臺階和石塊都是獨立存在，而不再是平面上的虛擬貼圖而已。一經對比，視覺反差十分強烈！
Tessellation Off
Tessellation On
Tessellation Off，線框模式
Tessellation On，線框模式
由于畫面內石塊數量太多，Tessellation生成的所有物體都需要被重新渲染和投影，因此性能損失還是很大的。大家可以點擊放大1080p截圖觀察右上角的實時幀數，HD5870關閉Tessellation時是35幀，開啟后只有23幀了。
● Tessellation效果對比三：虛假貼圖終結者
傳統的屋頂瓦片就是“紙糊”的，類似與生活中用于糊墻的“磚紋、木紋”墻紙，遠看還行近看一點立體感都沒有，連小孩子都騙不了。經過Tessellation技術處理后，凹凸不平、錯落有致的瓦片震撼登場！
Tessellation Off
Tessellation On
Tessellation Off，線框模式
Tessellation On，線框模式
顯然，這個屋頂瓦片效果要比前兩個場景更加夸張，給人極強的視覺沖擊！看來Tessellation技術雖然不是功能較多的，但其用途也是非常廣泛，至少可以完全取代各種各樣“騙人”的貼圖技術了！
● Global Illumination，全局光照效果
在Heaven之前，DX10.1版的Tropics就已經使用了全局光照技術，這項技術不是DX11和DX10.1的專利，Crysis也大量使用。但具體實現的效果如何，還得靠游戲引擎和代碼的優化，但不可否認的是，DX10.1和DX11效率會更高、而且實現起來更容易。
下面就來看看Heaven Benchmark的晝夜光照效果，是否接近現實世界？拖動Environgment菜單下方的24小時時間軸，就能看到實時平滑過渡的光照效果，當然在Benchmark演示中也是完全穿插進行的。
在CPU或GPU有能力進行實時光線追蹤運算之前，Global Illumination全局光照技術依然是非常好的的解決方案。從DX10到DX10.1再到DX11，很多Shader指令都是針對屏幕空間差值操作進行優化，從而進一步改進效果，并提高運算效率，平衡Shader和光柵化的負載，消除瓶頸。
如今流行的SSAO、HBAO和HDAO都是基于全局光照技術的分支或者變種，也是DX10.1和DX11效率改進最核心的技術。
● Depth of Field，景深效果展示
在HD5800發布時，AMD就展示了DX11 DirectCompute的一項應用——渲染后處理器之景深，通過官方介紹來看，使用DX11之后的景深特效消耗資源更少，而且清晰與模糊處理的過渡會更加和諧自然，還能消除前代出現的鋸齒或者反差太明顯的不合常理的現象。
Heaven Benchmark中，在鏡頭切換時大量使用了景深效果，DX9、10、11模式下都支持，如果仔細看的話畫面有所不同，DX11明顯更接近于攝像機對焦的效果：
焦點對準翼龍，背景被虛化，注意看遠近不同的話，虛化的程度差別很大，完全符合人眼和鏡頭的透鏡成像原理。
這幾張截圖的景深效果非常顯著，完全就像是大光圈鏡頭拍出來的照片。
● 物理學煙霧：
流體煙霧也是物理效果的一種，比如《蝙蝠俠：阿卡姆瘋人院》中PhysX只開中等的話，主要的物理效果就是霧氣。Heaven只是一款演示程序，無法進行互動，因此我們未能體驗它的煙霧與氣流或者人物的交互效果到底如何，不過靜態的自由煙霧渲染效果還是很不錯的。
● 完全交互式的陰影投射：
樹木投射在平地上的陰影，注意看居然還有小孔成像的效果
樹木投射在草叢中的陰影，和直立的草叢互相干涉，再現了真實世界的投影
● 精細的紋理貼圖
進入DX10時代之后，游戲中的紋理貼圖分辨率越來越大，細節趨于完美，Crysis、COJ、Stalker等游戲的紋理已經不輸給上圖中的截圖了。
Heaven中的紋理貼圖雖然相當精細，但也有缺點，當遇到夸張的Tessellation凸出或者凹陷物時，該位置的紋理貼圖會產生劇烈拉伸，類似于斷層效果，有些畫面可以蒙混過關有些看上去不太協調，看來Tessellation插入頂點的高度或深度不宜太大。
● Heaven Benchmark測試成績對比：
由于時間有限，筆者只用HD5870進行了測試并截取大量高清截圖，未能進行主流顯卡之間的性能對比測試。所以最后引用國外網站的測試成績來看看主流中高端顯卡的性能表現：
可以看出，打開Tessellation的性能損失還是很大的，HD5870下降了38%，HD5770下降了30%。如果拋開Tessellation技術不談的話，DX11和DX10模式下的性能幾乎沒什么差別，在加強光影效果的同時反而有微弱的性能提升。兩款N卡的DX10性能還是相當不錯的，但它們都體驗不到DX11效果。
● 總結：Tessellation大放異彩
在首款DX11游戲《BattleForge》中沒有體現的Tessellation技術，在Heaven Benchmark中完全就是教科書式的演示，ATI苦心研究多年的Tessellation技術終于開花結果，這正應驗了那句老話——是金子總會發光的！
即將發布的幾款DX11游戲，將會完全基于Tessellation技術構建——《潛行者：普里皮亞季的呼喚》、《科林麥克雷：塵埃2》、《異形大戰鐵血戰士》這三款大作已經放出了不少截圖和視頻，用以展現Tessellation所帶來的逼真效果。
在DIRT2中，Tessellation技術的應用甚至比Heaven Benchmark還要徹底，隨風飄揚的旗幟、互動的水面（兩項技術幾乎都可以取代物理引擎了）、還有吶喊的觀眾……全面使用Tessellation技術構建，動態逼真的畫面超越了以往任何一款賽車游戲！
DX11和Tessellation距離大規模實際應用已經非常近了，很快HD5000系列將會大展拳腳，釋放出新一代DX11顯卡的威力！■<
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