明星编辑用事实说话 DX9与DX10游戏画质大比拼
CNET中国·ZOL 作者： 中关村在线 龚力成 责任编辑：龚力成 【原创】 2007年12月08日 06:35 评论
- 第1页：前言：DirectX10真比DirectX9画质好吗？
- 第2页：DirectX 10理论上的进步意义
- 第3页：测试过程和硬件平台讲解
- 第4页：DX9与DX10画质对比（纹理渲染和雾化处理）
- 第5页：DX9与DX10画质对比（光影效果）
- 第6页：DX9与DX10画质对比（天空和水面细节表现）
- 第7页：DX9与DX10游戏效能测试
- 第8页：文章测试总结：
前言：DirectX10真比DirectX9画质好吗？
2007年是 显卡技术从DirectX 9向DirectX 10过渡的一年，在这一年内主流的 显卡硬件从DirectX 9技术转到DirectX 10技术，这已经成为时下硬件市场的大趋势。游戏应用软件的反应虽然慢了一些，但也开始向DirectX 10伸出了触角，《失落的星球》、《生化奇兵》、《冲突世界》、《孤岛危机》，一款款DirectX 10游戏大作已经正式上市。
DX9最新游戏大作《虚幻竞技场3》真实画面
10月份后，进入每年游戏大作发布高峰期，全球各大游戏工作室都推出自家2007年的重头作品，《极品飞车11》、《使命召唤4》、《虚幻竞技场3》全面登录市场。在大家满怀期待的试玩这些游戏后发现，游戏画面果然没令大家失望，与之前的公布的游戏宣传图片完全一样，真实渲染效果已经达到CG水平。但令人不解的是，这些原来宣称为DirectX 10的游戏，如今只采纳了DirectX 9技术，反而达到了比DirectX 10游戏首次面世时更令人震撼的效果（孤岛危机除外），而游戏本身对显卡的性能需求相比DirectX 10游戏要来得低很多，难道说DirectX 10真的不如DirectX 9技术实用吗？
当时官方宣传的DX10画面效果如今DX9技术同样也可以实现
在DirectX 10技术发布之前，很多游戏玩家对这项看不懂的技术充满了期待的原因，也是当时官方放出来的画面展示效果截图，给我们带来太了多震撼，那种接近CG画面水平的是每位游戏玩家多年以来一直渴望的游戏效果。今年那种令人期待的游戏画面已经成为现实，但它并不像是DirectX 10或者DirectX 9技术带给我们的，而是《孤岛危机》、《孤岛危机》、《使命召唤4》、《虚幻竞技场3》这些优秀的游戏制作团队带来的？
宣传的精美绝伦画面是迫使游戏玩家为DX10显卡不断掏腰包的主要原因
正因为上面种种原因，越来越多的游戏玩家开始对DirectX 10技术产生质疑，它究竟是一种技术进步呢？还是软件厂商和硬件厂商互相合作，用来刺激消费者不断升级手中硬件的手段呢？今天我们就此话题来做个简单的测试分析。
DirectX 10理论上的进步意义
DirectX 10理论上的进步意义
从官方资料看，DirectX 10技术的作用在于大幅提升游戏性能，将游戏中的3D运算尽可能的转交给GPU处理，进一步解放游戏对 CPU的资源占用率。同时它也大幅度增加了游戏画面的复杂程度可拓展空间，可以帮助游戏开发人员画出更精美绝伦的游戏画面。下面让我们来看看DirectX 10技术理论点：
○几何渲染单元
在DirectX 10的图形流水线体系中，最大的结构性变化就是在几何处理阶段增加了几何渲染单元（Geometry Shader）。几何渲染单元被附加在顶点渲染单元之后，但它并不像顶点渲染单元那样输出一个个顶点，而是以图元作为处理对象。图元在层次上比顶点高一级，它由一个或多个顶点构成。由单个顶点组成的图元被称为“点”，由两个顶点组成的图元被称为“线”，由三个顶点组成的图元被称为“三角形”。几何渲染单元支持点、线、三角形、带邻接点的线、带邻接点的三角形等多种图元类型，它一次最多可处理六个顶点。借助丰富的图元类型支持，几何渲染单元可以让GPU提供更精细的模型细节。
几何渲染单元赋予GPU自行创造新几何物体、为场景添加内容的神奇能力。灵活的处理能力使GPU更加通用化，以往很多必须倚靠CPU才能完成的工作，现在完全可交由GPU处理。如此一来，CPU就有更多时间处理人工智能、寻址等工作。更令人惊喜的是，几何渲染单元还让物理运算的加入变得更简单，DirectX 10可创建具备物理特性的盒子、模拟刚性物体，物理运算有望在它的带领下逐渐走向普及。可以预见，借助几何渲染单元这一武器， 显卡性能将产生质的飞跃，我们也将体验到速度更流畅、画面更精美、情节更细致的游戏。
○改进的API和驱动效能
我们知道，每一个游戏角色、武器和景物在3D程序中都是一个Object（对象），而每一帧游戏画面就可能出现数百个Object。在 显卡工作时，每一个Object都要从应用程序传输到API接口，然后通过显卡驱动程序到达显卡。在现有的DirectX体系中，任何一个Object进行操作或者渲染，都会导致系统资源的额外消耗，游戏的Object越多，所耗费的传递时间就越长，造成的额外消耗也就越多。据统计，现有的DirectX 9图形芯片在工作时，只有60%的性能用于运算3D程序，其余40%的运算能力被白白浪费了！
为了改变这一现状，DirectX 10在渲染程序中采用了动态索引功能，Object被驱动程序自动加载，数据可以分类并连续输入，这样一来，单次传输的数据量就增加了，从而大大降低了额外耗费的时间。通过引入新的API及驱动程序，DirectX 10将图形芯片的执行效能提升至80%。在不增加显卡硬件成本的前提下，显卡性能得到了大幅提升。
○并行引擎支持技术
为了提升多块显卡协作的工作效率，微软在DirectX 10中提出了“Parallel Engine Support（并行引擎支持）”的概念，它可以预先把两个GPU需要的数据分别传输到两块对应的GPU当中，帧渲染将完全由驱动控制和调配，两块显卡的工作强度可以获得很好的平衡。而在目前主从卡的运作模式中，主卡要对从卡框架、渲染数量进行判定，而引入并行引擎支持技术后，主从卡的概念将消失，两块甚至多块显卡的协作威力将充分体现。
○统一渲染架构
DirectX 10最大的革新就是统一渲染架构（Unified Shader Architecture）。目前各类图形硬件和API均采用分离渲染架构，即顶点渲染和像素渲染各自独立进行，前者的任务是构建出含三维坐标信息的多边形顶点，后者则是将这些顶点从三维转换为二维，这样便可以通过视觉欺骗在屏幕上显示出“三维”的场景。与此对应，GPU中也有专门的顶点渲染单元和像素渲染单元来分别执行这两项工作（由于工作量不同，这两种渲染单元的数量不相等，顶点渲染单元通常只有像素渲染单元的1/3～1/2）。在过去几年中，这种分离式设计对计算机图形领域的发展做出了一定的贡献。
不过，微软认为这种分离渲染架构不够灵活，不同的GPU，其像素渲染单元和顶点渲染单元的比例不一样，软件开发人员在编写代码时必须考虑这个比例，这就大大限制了开发人员自由发挥的空间。另外，不同的图形游戏或软件对像素渲染和顶点渲染的需求不一样，导致GPU的运算资源得不到充分利用。为此，微软在DirectX 10中提出了统一渲染架构的思想：在相同物理类型的渲染单元上执行不同类型的渲染程序。换句话说，只用一种渲染单元，让它既能完成顶点渲染，也能完成像素渲染，甚至还能实现几何渲染。这样一来，渲染单元可以得到最大程度的利用，减少了资源闲置的情形。
当然，统一渲染架构也并非完美无瑕。相对顶点渲染来说，像素渲染将面临大规模使用纹理所带来的材质延迟，这是统一渲染架构急待解决的问题。
○Shader Model 4.0
从DirectX 8开始，Shader Model（渲染单元模式）在DirectX体系中的地位就日趋重要，其版本和渲染单元的规格也成为了决定显卡性能高低的关键因素。随着DirectX 10时代的到来，Shader Model也升级到了4.0版本。与Shader Model 3.0相比，Shader Model 4.0有哪些可喜的变化呢？
首先，Shader Model4.0中的指令长度被提升到大于64K（即64×1024）的水平，这是Shader Model3.0规格（渲染指令长度允许大于512）的128倍。显然，Shader Model4.0在为渲染出电影级别的游戏画面做准备。由于渲染指令长度大幅提升，Shader Model 4.0中相应的寄存器规格也有所增强，如Constant寄存器采用16×4096阵列、tmp寄存器则有4096个、input寄存器采用16/32规格等，上述指标都比以前的DirectX有明显的改进。其次，Shader Model4.0在纹理数量方面也有提高。DirectX 10允许程序员在渲染物体时使用128个纹理，而DirectX 9只提供4/16规格，更多的纹理意味着物体表面精度更接近真实，游戏开发者拥有更广泛的选择。
测试过程和硬件平台讲解
测试过程和硬件平台讲解
○测试过程
本次测试我们主要检验的是，DirectX 9与DirectX 10游戏之间的画质效果对比，以及DirectX 9与DirectX 10游戏对 显卡的性能要求高低，所以本次测试我们只选择了8800GT一款 显卡作为数据的参照物，而《极品飞车11》、《使命召唤4》、《虚幻竞技场3》、《失落的星球》、《生化奇兵》、《孤岛危机》六款游戏才是本次测试的重点。
○硬件平台
硬件平台选用了主流的 Intel Core 2 Duo E6700@2.67GHz、XFX 680i和KuK DDR2 8001GB*2,为了保证每相测试成绩的可对比性。其它详细配置如下：
|
系 统 硬 件 环 境 | |
|
中央 处理器 |
Intel Core 2 Duo E6700@2.67GHz |
|
|
KuK DDR2 800 1GB*2 |
|
|
XFX nForce 680i SLI ( nForce 680i SLI / PCB版本180 / BIOS版本07/11/07 ) |
|
|
NVIDIA公版 8800 GT |
|
硬盘 |
Seagate Barracuda 7200.10 SATA |
|
电源供应器 |
TT金刚系列W3010 KK500 |
|
显示器 |
LG(24英寸 |
○
操 作 系 统 及 驱 动 操作 Microsoft NVIDIA Forceware for nForce 600 NVIDIA Forceware for Geforce 8 1680*1050_32bit 60Hz
( 中
( WHQL / 系统自带 )
( Beta / 版本号163.75 )
生化奇兵 孤岛危机
游 戏 测 试 软 件
3D
DirectX 9
使命召唤4
DirectX 10
失落的星球
|
测 试 辅 助 软 件 | |
|
速度 |
Fraps |
|
超频软件 |
Rivatuner |
DX9与DX10画质对比（纹理渲染和雾化处理）
DX9与DX10画质对比（纹理渲染和雾化处理）
物品的细节渲染对游戏真实性起到至关重要的影响，而烟雾效果的处理高低决定着是否能衬托出游戏的真实氛围，下面我们看看3款DX9游戏和3款DX10游戏的效果对比。
《极品飞车11》中物体纹理渲染细节
《使命召唤4》中物体纹理渲染细节
《虚幻竞技场3》中物体纹理渲染细节
《失落的星球》中物体纹理渲染细节
《生化奇兵》中物体纹理渲染细节
《孤岛危机》中物体纹理渲染细节
《极品飞车11》中雾化处理效果
《使命召唤4》中雾化处理效果
《虚幻竞技场3》中雾化处理效果
《失落的星球》中雾化处理效果
《生化奇兵》中雾化处理效果
《孤岛危机》中雾化处理效果
物体纹理渲染细节方面，《使命召唤4》、《虚幻竞技场3》、《失落的星球》、《孤岛危机》四款游戏表现最好；雾化处理效果几款游戏相差不大，《使命召唤4》在方面最为突出。
DX9与DX10画质对比（光影效果）
DX9与DX10画质对比（光影效果）
光影效果是游戏能给带给用户视觉冲击力最明显的武器，但是DX9和DX10在光影效果中并没有理论上的区别，所以DX10的光影效果也可以通过DX9去实现。
《极品飞车11》中的光影效果
《极品飞车11》中的光影折射效果
《使命召唤4》中的光影效果
《使命召唤4》中的光影折射效果
《虚幻竞技场3》中的光影效果
《虚幻竞技场3》中的光影折射效果
《失落的星球》中的光影效果
《失落的星球》中的光影折射效果
《生化奇兵》中的光影效果
《生化奇兵》中的光影折射效果
《孤岛危机》中光影效果
《孤岛危机》中光影折射效果
几款游戏中，除《极品飞车11》在光影效果中表现较差外，其它游戏水平相差不大。
DX9与DX10画质对比（天空和水面细节表现）
DX9与DX10画质对比（天空和水面细节表现）
游戏3D处理效果中，天空的处理是最为简单的，而水面的处理则是最复杂的，下面我们看看六款游戏在这方面的差异。
《极品飞车11》的天空云雾表现
《使命召唤4》的天空云雾表现
《虚幻竞技场3》的天空云雾表现
《失落的星球》的天空云雾表现
《生化奇兵》的天空云雾表现
《孤岛危机》的天空云雾表现
《使命召唤4》的水面细节
《虚幻竞技场3》的水面细节
《生化奇兵》的水面细节
《孤岛危机》的水面细节
天空云雾表现《孤岛危机》和《极品飞车11》最为突出；水面细节表现《虚幻竞技场3》和《生化奇兵》表现上佳，《孤岛危机》堪称完美！
DX9与DX10游戏效能测试
DX9与DX10游戏效能测试
理论上来说，DX9要实现一个完美的游戏效果，运算起来非常复杂，而DX10游戏要实现同样的效果，运算起来简单很多。也就是说在画质相当完美的游戏中，DX10游戏要比DX9拥有更低的 显卡性能需求，为此我们拿GF8800GT来测试以上六款游戏！
虽然这样的对比不是很合理，但是通过游戏帧数我们可以看到，DX10游戏的对 显卡的性能要求相比DX9游戏高太多了，这完全不符合理论！
文章测试总结：
文章测试总结：
通过这次DirectX9与DirectX10游戏画质横向对比测试，我们发现一些实际与理论上的偏差，其主要观点如下：
○当前DirectX10未必一定比DirectX9好
DirectX9是五年前的API接口技术，DirectX10是今年才推行的API接口技术，按照常理来讲DirectX10画质效果应该是好于DirectX9几倍才对，很多用户购买DirectX10 显卡也是根据这样的逻辑。但是通过前面的画质对比我们可以看到，六款游戏除《孤岛危机》能称得上当前画质最完美的游戏，体现DirectX10技术带来的不一样效果外，其它五款游戏却很难通过画面区分谁是DirectX10谁是DirectX9。
○DirectX10真实与理论有偏差
按照官方宣传来说，DirectX10技术将使 显卡性能产生质的飞跃，在游戏中可体验到更流畅的速度，获得更精美的画面，但实际上通过几款DirectX10游戏的试玩，我们并没有获得画质飞跃的感觉，到是感觉游戏对显卡性能要求极高。如果把游戏速度作为考察游戏性的条件，就目前而言DirectX9游戏相比DirectX10游戏，游戏性反而会更好一些。
○物理效果的改善是DirectX10最大进步
当然我们不可否认DirectX10的进步，毕竟在物理效果方面，它的确有了质的改变，《孤岛危机》这款游戏在这方面体现特别明显，建议广大游戏玩家不妨亲身体验。
写在最后：虽然目前DirectX10技术的表现有些令我们失望，但是历史证明任何新技术的推广肯定有个过程，只是时间的长短罢了。相信有一天DirectX10技术带我们的不仅是更真实的游戏画面，而且能让显卡执行更高的效率，让我们不会在去提起DirectX9。
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