让游戏更逼真流畅 A卡曲面细分驱动解析

吸血大魔王 · 发表于 2011-3-2 13:21:21

导语：喜欢PC游戏的玩家知道，游戏画面的精细度是可以通过游戏界面和驱动来设置的。如果在我们显卡计算能力足够强大的时候，我们会选择开启更高的分辨率，打开N倍的抗锯齿，N倍的各异项过滤，来在游戏当中获得更精细的画面。游戏画面越精细，显卡运算能力越高，游戏帧数就越低，为了保持游戏正常的流畅度，所以我们很有必要根据显卡情况来调节这些画面细节选项，以在游戏当中获得画面细腻和流畅度的平衡点。

“曲面细分”技术开启后的画面

“曲面细分”技术关闭后的画面

从DirectX 11开始，微软采纳“曲面细分”技术作为新一代DirectX组成部分之后，游戏画面就变得比以前更为精细，同时也给显卡造成了更大的运算压力。尤其是AMD显卡不如NVIDIA显卡在“曲面细分”技术执行效能高的时候，ATI需要来解决这个棘手的问题，于是在新一代的11.2催化剂驱动当中加入了对“曲面细分”的调节功能。这意味着以后使用AMD显卡，在驱动当中除了可通过抗锯齿、各异项过滤来调节画面细节外，又获得了一种画面细节调节选项“曲面细分”。

AMD Catalyst Control Center版本号 11.2界面

“曲面细分”调节选项是目前AMD显卡驱动独有的，它位于游戏选项→3D应用程序设置中，它与抗锯齿、各异项过滤位于同一面板下。

AMD“曲面细分”调节选项

AMD“曲面细分”调节选项在驱动当中显示的中文名为镶嵌，这是因为“曲面细分”英文称Tessellation，如果直译的话应该译作“镶嵌化处理技术”。它有三种选择方式，第一，AMD自动优化；第二，使用应用程序设置；第三，就是用户自己来选择级别，一共分8档，分别为关、2X、4X、6X、8X、16X、32X、64X，倍数越高画面细节越高。
那这个“曲面细分”调节选项究竟能给游戏画面的带来什么变化，不同的级别设定又会带来什么，这就是我们今天要通过测试来解析的问题。在此之前，我们先简单的来理解下什么叫“曲面细分”。

吸血大魔王 · 发表于 2011-3-2 13:21:56

“曲面细分”是如何来改变画面精细度
● “曲面细分”的来源
Tessellation源来已久，它是由ATI在2001年开发的，一直以来都是AMD-ATI的专属技术。最早应用在微软XBOX 360游戏机上，在PC上没有广泛采用。从ATI R600（Radeon HD2000系列）核心以来，曲面细分单元一直集成在AMD-ATI的GPU内部，不过并没有引起广发关注，直到微软将其采纳后开始大力推广，成为DirectX 11的组成部分之一。目前“曲面细分”这种技术广泛的应用在曲面的几何处理，所以因此得名。
● “曲面细分”的意义
因为计算机不能直接生成曲线，当然更不能直接生成曲面。我们在计算机屏幕上看到的曲线、曲面实际上是由无数个多边形构成的。当然多边形越多，那么曲面就会展现的更为真实。在之前，这项工作都是由CPU完成的，但是CPU是通用处理器，几何运算性能有限，不能无限制的增加多边形数量。这也是我们在一些游戏中看到人的脸“棱角分明”的缘故。“曲面细分”Tessellation技术，便是一种化繁为简的手段，简单的理解，便是在一个简单的多边形模型中，利用专门的硬件，专门的算法镶嵌入若干多边形，以达到在不耗费CPU资源的情况下，真实的展现曲面的目的。
● “曲面细分”的实现原理

曲面细分工作流程三部曲

曲面细分就是在顶点与顶点之间自动嵌入新的顶点，在自动插入大量新的顶点之后，模型的曲面会被分得非常细腻，看上去更加平滑致密。它是一种能够在图形芯片内部自动创造顶点，使模型细化，从而获得更好画面效果的技术。曲面细分能自动创造出数百倍与原始模型的顶点，这些不是虚拟的顶点，而是实实在在的顶点，效果是等同于建模的时候直接设计出来的。　　
曲面细分技术是完全可编程的，它提供了多种插值顶点位置的方法来创造各种曲面：　　
1. N-Patch曲面，就是和当年TruForm技术一样，根据基础三角形顶点的法线决定曲面；　
　
2. 贝塞尔曲面，根据贝塞尔曲线的公式计算顶点的位置；　　
3. B-Spline、NURBs、NUBs曲线（这三种曲线均为CAD领域常用曲线，在Maya中均有相应工具可以生成）
4. 通过递归算法接近Catmull-Clark极限曲面。 “曲面细分”技术最初主要被用以“细分曲面”，随着该技术被纳入DirectX11范畴，得到大范围推广之后，插值顶点的算法也越来越多，因此用途也越来越广，产生了很多非常有创意的应用。

nVIDIA的“曲面细分”DEMO展示

例如nVIDIA的一个DEOM演示了利用“曲面细分”技术生产的“头发”，这些头发都是真实存在的，当然并不是为每一根头发建立一个模型，而是利用“曲面细分”技术在有限的头发模型中，镶嵌入更多的头发模型。
除了大幅提升模型细节和画质外，“曲面细分”最吸引程序员的地方就是：他们无需手动设计上百万个三角形的复杂模型，只需简单勾绘一个轮廓，剩下的就可以交给Tessellation技术自动镶嵌，大大提高开发效率；而且简单的模型在GPU处理时也能大幅节约显存开销，同时大幅提升渲染速度。

吸血大魔王 · 发表于 2011-3-2 13:22:56

性能测试的硬件、软件平台状况

　　● 测试系统硬件环境

测试平台硬件
中央处理器
	Intel Core i7-920
	（4核 / 超线程 / 133MHz*20 / 8MB共享缓存）
散热器	Thermalright Ultra-120 eXtreme
	（单个120mm*25mm风扇 / 1600RPM）
内存模组	Apacer 猎豹二代三通道套装/PC3-12800
	（SPD:1757 9-9-9-24-1T）
主板
	MSI X58A-GD65
	（Intel X58 + ICH10R Chipset）
显示卡
	AMD产品
	Radeon HD 6950
	（Cayman / 2048MB / 核心:800MHz / Shader:800MHz / 显存:5000 MHz）
硬盘	Hitachi 1T
	（1TB / 7200RPM / 16M缓存 / 50GB NTFS系统分区）
电源供应器	振华冰山金蝶800W
	（ATX 800W）
显示器	*VX2268VVMM3**
	（22英寸LCD / 1680*1050分辨率）

　　性能测试使用的硬件平台由Intel Core i7-920 2.66GHz、MSI X58A-GD65主板和宇瞻2GB*3双通道DDR3-1600内存构成。细节及软件环境设定见下表：

　　● 测试系统的软件环境

操作系统及驱动
操作系统
	Microsoft Windows 7 Ultimate RTM
	（中文版 / 版本号7600）
主板芯片组驱动	Intel Chipset Device Software for Win7
	（WHQL / 版本号 9.1.1.1125）
显卡驱动
	AMD Catalyst for Win7
	（WHQL / 版本号 11.2）
桌面环境	*25601600_32bit 60Hz**

为保证系统平台具有最佳的稳定性，此次硬件评测中所使用的操作系统均为Microsoft Windows 7 正版授权产品。使用Windows 7正版软件能够获得最好的兼容性以及系统升级更新服务。

用户在体验或购买安装Windows 7的操作系统时请认准所装系统是否已经获得正版授权许可！未经授权的非正版软件将无法获得包括更新等功能在内的Windows 7服务。

测试平台软件
3D游戏测试项目
	DirectX 11游戏
		Crysis2
		Crytek Studios / 版本号 DEMO
辅助测试软件	Fraps
	beepa / 版本号 3.2.3