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从网游到单机 6大AN显卡实战物理游戏

时间:2017-09-27 00:43  来源:未知  作者:admin

  游戏业的蓬勃发展带动了IT产业的快速进步,尤其是在个人电脑普及率越来越高的今天,很多高性能个人电脑的搭配初衷都是为了获得更高的游戏效能,所以CPU和显卡的产品性能备受用户关注,而且在装机时对这两款产品的搭配也十分谨慎。

  正所谓“术业有专攻”,随着原来一家独大的CPU整个电脑性能,到如今的GPU独揽图形处理功能,到APU音频处理功能等等,一个个专属用途协处理器让CPU逐渐成为一个统筹、协调整机有效运作的“中央处理器”,而在某一专用方面均会有协助力器完成。

  众所周知,显卡的主要工作是负责3D游戏的图形渲染,而CPU主要负责游戏的非3D渲染方面的总协调,例如游戏中的物理运算、A.I.计算等都需要CPU来支持。不过对于更加注重串行计算的CPU来说,即使当今最强劲的桌面级CPU也只有4核8线程的并行计算能力,而对于物理计算、A.I.计算这种发散式大型并行计算而言,能力确实捉襟见肘。

  3D游戏必须经历向逼线D世界转变,然后模拟线D世界物理特效,最终实现高级A.I.的三个阶段。目前我们正处于第二个阶段,即完成虚拟3D世界的真实物理特效。但要实现即时物理特效计算,一颗专用协处理器成为必需,而且稍有DIY知识的用户就能想到Ageia,因为其在2006年正式发布了首款针对物理计算的协处理器PPU(全称Physics Processing Unit,直译为物理计算单元)。他的出现,能够很好解决虚拟3D世界里比如:落体,物体运动,空气流动,力的反弹以及各种物体间碰撞而导致的物理计算,用户只需购买一款物理卡,组成CPU+GPU+PPU的平台架构就能够玩爽物理游戏,而且Agiea公司为这款PPU正式命名为PhysX。

  随着物理引擎越来越被重视,游戏厂商和硬件厂商纷纷在物理特效上狠下功夫,而且值得一提的是在权威显卡测试软件3Dmark系列在最新的3Dmark Vantage中,将平台物理计算能力作为最终成绩重要组成部分。

  当然除了Agiea的PhysX物理引擎相关技术产品,还有其他物理计算解决方案,这就是与PhysX平分秋色的Havok FX。斗转星移,随着2007年9月Havok FX被业界大佬Intel收入囊中后,2008年2月NVIDIA也出手将Agiea并购同时获得全部PhysX技术与产品。

  很明显Intel和NVIDIA掌控着两大物理引擎技术,但这并不是说只有Intel产品和NVIDIA产品才能实现物理计算,合并后的AMD和ATI支持Havok FX和PhysX物理引擎,不过物理计算部分是交给CPU处理,这是因为Havok FX物理引擎中AMD是正式会员,而PhysX物理引擎支持CPU计算(但在GPU方面,仅有NVIDIA产品支持PhysX)。

  现阶段,游戏厂商对物理引擎的关注度越来越高,支持物理特效的游戏如雨后春笋般发布,既有Havok FX,又有PhysX,也有游戏公司自行设计的物理计算API。

  但随着NVIDIA收购Ageia,并将PPU功能集成到基于CUDA架构设计的GPU中,也就是说NVIDIA的GPU同时具备GPU和PPU的功能,这不仅减免了用户购买物理卡的额外开支,而且大大增强了NVIDIA产品在物理游戏中的竞争能力。同时很多游戏厂商纷纷看到了NVIDIA产品在这方面的优势,纷纷与NVIDIA展开紧密切深度合作,例如世界游戏厂商EA、2K Game、THQ等都与NVIDIA签订合作协议,与游戏巨头们的合作奠定了未来绝大多数主流游戏都将会采用NVIDIA的PhysX物理引擎。

  PhysX 是原AGEIA公司开发的一套物理运算引擎。2004年AGEIA公司提出在游戏中进行硬件物理加速的,并且同时宣布将推出PhysX PPU概念的物理加速卡。当时看过PhysX PPU展示的DEMO后,游戏玩家们几乎都惊呼PPU带来的惊人物理效果,而这是通过CPU的计算能力几乎不可能完成的。PhysX主要的竞争对手是Havok。Physx目前可运用在Xbox360,Playstation3,PC,Mac等多种平台之上。Physx的另外一个优势是可以运用的浮点处理器(包括的物理加速卡和GPU)进行更为复杂的运算效果,同时减轻CPU的计算负担。PhysX 将会使设计师在开发游戏的过程中使用复杂的物理效果而不需要像以往那样耗费漫长的时间开发一套新的物理引擎,而且使用了物理引擎还会大量消耗CPU资源使一些配置较低的电脑无法流畅运行。PhysX 执行物理运算的效率比当前的 CPU 与物理处理软件的组合高出100倍。

  2008年2月13日,NVIDIA宣布完成收购物理游戏技术的行业AGEIA科技公司。之后后,NVIDIA通过CUDA架构将PhysX技术逐渐融入到GeForce GPU当中。对于物理计算来说,GPU的设计结构最适合其运算的,因为一颗典型的GPU从结构的角度来说是一颗目的性非常明确的并行处理器,其次才是PPU,最后才是CPU。也就是如果用CPU进行复杂的物理运算的话,性能将比GPU运行同样的物理运算要差的多。NVIDIA早在几年前就提出了采用GPU的GPGPU特性来实现游戏中的物理效果计算,但是由于同游戏中主要采用的物理引擎没有一个合适的接口,所有GPU一直处于“有劲使不上”的情况。但是现在NVIDIA已经拥有的PhysX技术,而PhysX则已经被很多游戏采用作为物理引擎,GeForce GPU终于可以在游戏中发挥他物理加速的功效。

  也就是说,你现在拥有一块搭载支持PhysX技术的GeForce GPU,你就可以在游戏中体验以前只有搭配昂贵PPU物理加速卡时所拥有的所有效果,并且执行效率比PPU更高。

  PhysX物理运算是让游戏迈向真实化的重要一步。游戏作为目前最为流行的一种娱乐方式,就是因为它能让玩家产生真实的互动体验,从而实现玩家本身也许根本不可能达成的一些行为方式。

  2、物体间以及物体和间线、逼真的AI设计(人工智能)。下面我们来逐一分析:

  简单来说,这一点的定义就是“真实的画面”,是让游戏玩家进入游戏后体验到与现实最为接近的视觉感受,这包含很多的元素,比如地形的刻画、自然的变化、各种物体的观感等等。

  这一点严格的来讲是物体间或者物体与间的互动,互动可以是多种多样的,但无论在真实世界还是游戏世界中,我们碰到的“互动环节”大多是“物理效应”的表现。

  这一切的一切都关乎物理效应,但是在现在的游戏中,物理效果或者极少涉及、或者以一种固定的模式重复,虽然走在游戏的“真实世界”中,我们却很难体验到真实世界中的感觉,而这一重要缺失就是物理效应的薄弱。

  场景的逼真化总有一个极限,当光影效果渗入到游戏的每一处角落后,可以说对场景的模拟已经达到了很高的水平,我们需要做的就是完善它,而这时我们已经开始寻求游戏真实化的更高追求:那就是“游戏中真实的物理互动效应”。物理引擎因此破茧而出,为游戏的第二次做好了充分的准备。

  这一点是预见性的,游戏的AI设计一直在不断的进步,但就如同其它领域一样,人工智能的模拟是一个异常复杂的工程,当游戏中的人物能“随机应变”的与我们发生交流、反映、产生不同的动作、语言变化乃至心理、情感变化的时候,游戏的AI应该就是发展成熟的时候了。借助NVIDIA PhysX卓越的计算能力,玩家将看到各种逼真震撼的场景,例如:

  1. 尘土飞扬,碎渣四溅的大量粒子运动所形成的爆炸效果;2. 设计结构复杂的各种几何模型,以完成更加逼真的物理运动和交互动作;

  7. 刚性物体之间相互碰撞的运动计算,一定力度之下形成拟真的成千上万个碎片运动。

  NVIDIA PhysX开发平台由强大的物理效果引擎、应用程序接口(API)以及中间件组成,该平台旨在为开发人员以及动画设计师带来前所未有的创作控制功能,使其能够实时编辑和预览物理效果,从而控制游戏中的最终互动效果。NVIDIA PhysX技术可运用于各大游戏平台上,其中包括PC、Xbox360、PLAYSTATION®3、任天堂Wii以及iPhone,PhysX软件被广泛应用于500多个游戏中,该技术可由CPU以及所有支持CUDA的NVIDIA GPU对其加速。

  凭借NVIDIA PhysX技术,游戏开发人员可以设计出栩栩如生的游戏世界:墙壁可以坍塌、玻璃可以被打碎、树木可以在微风中摇曳、水流具有实体感和动感。 NVIDIA APEX被设计为一个模块化的框架,能够与现有的PhysX软件开发包一起使用,使开发人员能够轻松地在其游戏中添加细腻的物理效果。而且通过简单易用的“单次制作”跨平台内容创作特性,NVIDIA APEX还能够帮助开发人员优化多种平台上的游戏体验。 这些特性让APEX不仅能够帮助开发人员加快设计新游戏的速度,更能帮助开发人员降低这一过程中的总体开发成本。 已获认证的NVIDIA PhysX开发人员可免费获得APEX工具包,该工具包现已集成到一些全球最流行的开发库以及游戏引擎中,其中包括Emergent游戏技术公司的Gamebryo LightSpeed引擎。

  物理效果已经成为游戏体验中的重要元素,NVIDIA致力于帮助尽可能多的开发人员打造最真实的游戏体验。 随着物理效果的重要性变得越来越大,为每一款游戏、每一名开发人员都应该拥有这些最佳的工具,以便在游戏领域中展示其创造力。 有了NVIDIA PhysX技术以及APEX,基于物理效果的游戏设计工作就从程序员转到艺术家身上。相信这样将导致未来真正引人入胜的、逼真的游戏效果达到全新境界。

  可以预见的是,在未来数年内,家用电脑显卡的发展仍然是这个目标:那就是不断提升性能和效率,让这些3D互动体验(也就是游戏)更逼真、更完美。那么究竟图形业在3D游戏的未来发展方向是如何的?只有物理加速技术的广泛应用和不断以提升可已解决这个问题,物理加速技术已成为大家的未来图形发展的大趋势。那么在物理加速技术领域,NVIDIA公司的PhysX技术显然已经走在了这个行业的领先地位,并将继续引领物理加速技术领域的发展方向和游戏产业的未来趋势,为广大的游戏玩家带来更多具有逼真互动效果的游戏画面和真实体验。

  也许桌面级显卡的最主要应用目前还是游戏,显卡的3D性能强弱直接影响游戏的游戏性,但是随着游戏画面的逐渐逼真和玩家需求的逐渐提高,仅仅是逼真的画面已经无法满足玩家需求,真实的物理运算越来越被重视。

  早在2005年Ageia公司就发布了世界上第一颗采硬件加速物理运算处理器(Physics Processing Unit, PPU)“PhysX”,而PPU将和CPU以及GPU组成一个相辅相成的关系共同运算。与GPU一样,PPU将协助CPU从运算度非常复杂并非常小号资源的物理计算中解救出来,所以CPU能够更加专注其他计算从而获得更佳、更平稳的游戏效果。

  在NVIDIA产品的影响度和PhysX先进物理引擎搭配下,目前已经有150多款游戏增加了PhysX引擎支持,并有超过25000名程序员基于它开发游戏,PhysX已经成为目前普及度最高的物理引擎。

  虽然Ageia的PhysX产品性能出色,但是苦于售价过高、游戏厂商接纳率低,一直没有得到大面积普及。不过NVIDIA看到Ageia的PhysX产品的优势,在2008年年初正式并购Ageia,并将PhysX物理引擎及技术引入到自己的显卡产品中。因为前文已经提到过GPU拥有强大的浮点运算能力,再配合CUDA可以实现很多非3D渲染运算,所以物理卡完全可以被显卡所吸收,而且在Geforce GTX 280这款产品开始正式实现。

  而且值得一提的是,正如前文所说物理卡将被显卡整合,今后NVIDIA-Ageia不会再单独推出物理卡,如果现在购买一款支持CUDA的产品等于NVIDIA免费赠送了一款物理卡。

  测试内容包括D3D合成测试软件3Dmark Vantage,及3款最新DirectX 9 3D游戏和3款DirectX 10游戏。合成测试软件3DMark用总分衡量性能,3D游戏用平均fps来衡量性能,两者都是越高越好。

  3DmarkVantage是Futuremark最新推出的一款显卡3D性能测试,该款软件仅支持DirectX 10系统及DirectX 10显卡。测试成绩主要由两个显卡测试和两个CPU测试构成,整个测试软件各家偏重整机性能。

  《Cryostasis》是一款变种的室内风格的射击游戏,游戏中玩家的活动场所将是神秘的室内,玩家需要利用自己的智慧和本能下去。游戏发生在一艘被冻在北极的核动力破冰船北风号上。玩家扮演一名名叫Alexander Nesterov的气象学家。Alexander被困在这艘被冰冻在北极点上的船上,而船外面只有死一般的寂静与寒冷。然而玩家并不孤单,因为穿上还有一种的实验变异生物。现在,玩家不得不逃离船舱。

  测试方式:游戏自带GPU性能测试工具,为3D实时运算的飞行过场回放

  FPS网络游戏《铁甲突击》mkz是一款以现实世界观为基础,现代高科技战争题材为切入点,配合写实的美术风格、真实的物理系统、专业化的武器装备、特色的载具系统以及独特的领土争夺系统和大量的网络化元素组成的第一人称在线射击游戏。

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  《Mirrors Edge》TV Game版获得成功后,在2009年01月13日发布了PC版产品。值得一提的是,NVIDIA公司宣布与EA公司达成战略合作伙伴关系,有EA公司发行、DICE制作的《Mirrors Edge》自然会有更佳表现。

  《Mstar》是首款采用大名鼎鼎的虚幻引擎3的休闲社交网游作品,与以前的舞蹈类游戏的化人设不同,这款游戏的人设极度写实,画面更为精美,因而给玩家带来的游戏体验更为线的强大功能,《Mstar》的舞蹈动作也更为流畅灵活,可以说,这款游戏将给玩家带来完全不一样的热舞游戏体验。

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  《一舞成名》是中国实力派网络游戏运营开发商“趣味第一”携国内最有创意的精英团队精心打造的大型社区交互巨作。该产品不但实现了类似《模拟城市》系列游戏的网络互动化,而且使用“虚幻III”图像引擎并支持GPU加速物理机能,使其带来强大的视觉震撼效果。

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  基于Epic Games的虚幻引擎3,因此风格看起来很面熟。再搭配PhysX物理卡后,游戏的效果有了很大不同,玩家可以在里边尽情。最有趣的是,该游戏提出了一种所谓的“动态游戏玩法”。在游戏里,玩家是无处躲藏的,因为墙壁和石头都能被武器轰开,让玩家只能疲于奔命。也许,这种新的玩法才是PhysX物理卡的真正意义所在。

  通过本文的测试很容易看出,GPU集成PhysX物理引擎的NVIDIA产品在所有游戏中真有绝对优势,即使是本次测试中最低端的GeForce 9600 GT也以明显的优势领先Radeon HD 4870。

  也许很多读者认为笔者选择游戏过于偏袒NVIDIA产品,但是目前支持GPU-PhysX的仅有N卡,而且随着EA、2K Game、THQ等游戏大公司的加入PhysX阵营,这意味着未来绝大多数主流游戏都将支持PhysX物理引擎技术,所以购买NVIDIA产品免费获得更高游戏效果的PPU功能。也许现在购买的NVIDIA产品在未来3D性能方面面临淘汰,但NVIDIA帮用户考虑在先,用户只需购买当时主流产品,而将由3D性能不足淘汰下来的产品作为专门PhysX物理加速。

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