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拒绝假DX11 GPU进入流处理集群时代

2010-07-29 00:06  出处:PConline原创  作者:XP   责任编辑:liujie 

  简单来说,HD5000系列显卡仅仅在原有架构基础上进行了改进,充其量只算是一个“进化”的过程,而基于GF100的GTX400系列显卡则是完全推翻了之前的架构设计思想,完全为了DX11而量身定做的,这是有本质上区别的。这也很好解释了为什么HD5000显卡能够第一时间推出,而GTX400系列半年后才推出,NVIDIA为了这个“真”DX11,无论从研发还是推出进度来看,都花费了大量的人力物力,为GPU业界“真”开出了先河!
DX11新亮点--曲面细分

  Tessellation(曲面细分)能够将大型三角形细化为诸多较小三角形的集合体,而Displacement Mapping(贴图置换)则能够改变它们的相对位置。这两种技术相结合,让多变的复杂模型能够通过相对简单的描绘来形成。例如《加勒比海盗》中Davy Jones等一些NVIDIA最喜爱的电影人物都是利用这些技术制作出来的。

  GF100整个图形流水线旨在为Tessellation(曲面细分)与几何学吞吐量提供极高的性能。凭借一款利用多个“PolyMorph引擎”所实现的全新分布式几何学处理架构,GF100在图形处理流水线的前端取代了传统的几何学处理架构。每一个PolyMorph引擎均包含一个Tessellation(曲面细分)单元、一个属性设置单元以及其它几何学处理单元。每一个流式多处理器(SM)均拥有自己专用的PolyMorph引擎(在后面章节中,NVIDIA将提供有关GF100架构中Polymorph引擎的更多详细信息)。新生成的基元被四个并行工作的Raster引擎(相比之下,上一代GPU中只有一个Raster引擎)转化为像素。片上一级以及二级高速缓存能够实现SM与Tessellation(曲面细分)单元之间或不同SM之间基元属性的高带宽传输。在GF100上,Tessellation(曲面细分)及其所有支持步骤均能够并行地运行,从而能够在几何学吞吐量上实现巨大突破。

  虽说看起来相当简单,不过NVIDIA为了这一技术伤透脑筋。因为这一芯片设计将意味着庞大的核心架构以及高昂的制造成本。因此目前零售市场上配备GF100核心的GTX480仅仅拥有480个流处理器,也就是仅有15组流处理器簇。仅仅在最高端的服务器级别才会保留512个流处理器,16个流处理器簇。即便如此,NVIDIA也坚信这一设计能够成为目前最强大的图形核心。并且依靠全新特性,GF100并非仅仅是一款娱乐级游戏显卡,而是一款专业级游戏渲染显卡,那么又是什么新特性,让NVIDIA拥有这样的自信?

  曲面细分技术是整个DX11接口中的亮点技术,凭借Tessellation(曲面细分),特定帧中的三角形密度能够增加数十倍,给设置于光栅化单元等串行工作的资源带来了巨大压力。为了保持较高的Tessellation(曲面细分)性能,有必要重新平衡图形流水线。

  为了便于实现较高的三角形速率,NVIDIA设计了一种叫做“PolyMorph引擎”的可扩展几何引擎。每16个PolyMorph引擎均拥有自己专用的顶点获取单元以及Tessellator,从而极大地提升了几何性能。与之搭配,NVIDIA还设计了四个并行Raster引擎,它们在每个时钟周期内可设置最多四个三角形。同时,它们还能够在三角形获取、Tessellation(曲面细分)、以及光栅化等方面实现巨大性能突破。

  GTX400系列运行DX11架构Demo:

  Character Hair

  头发是人体上最难渲染的物件。由于数量众多以及变化很大,因此游戏中出现的人物头发大多使用静态模式,而NVIDIA在GF100上首次使用CUDA程序将头发通过细分曲面技术模拟真实,效果还是十分震撼的。网友可以通过点击视频观看GF100官方演示视频。

  水面是细分曲面最好的应用例子。透过细分曲面,海平面变得更多皱褶拟真性更高。网友可以通过点击视频观看GF100官方演示视频。

  Heaven Benchmark

  俄罗斯开发商Unigine日前在网上放出自家开发的游戏引擎Unigine Engine所制作的测试电脑性能及画面的软件“Heaven Benchmark”(天堂测试软件)。这是继2008年的“Tropics”(热带海岛)测试软件之后的最新测试软件,该软件支持DirectX 9/10/11及OpenGL 3.2,只要自行下载安装,马上可以在自己的电脑上体验次世代游戏的画面,还可以自己操控变幻视角。

  微软DX11 SDK实测:

  这个小Demo展示了将一个人物细分之后的效果,通过开启或关闭线框模式可以观察Tessellation级别不同时任务模型的变化。除了画质的改变外,FPS的变化也很直观,来看看双方DX11显卡的效能如何:

  SDK默认模式下,也就是Tessellation细分级别为2的时候,GTX480超越HD5870幅度不大。当把级别开至最高的31级时,A卡立刻变成了幻灯片,而N卡依然流畅自如。加重Tessellation之后的性能损失幅度简直是天壤之别。

  前一个SDK是动态的,这一个是静态的因此要求较低,仅供程序员参考,测试方法与前一个类似,通过调整Tessellation级别和是否开启线框模式来对比FPS。

  从成绩来看在轻度Tessellation负载下GTX480的优势并不明显,可一旦加重Tessellation负载之后,A卡原形毕露,性能损失惨重。

  真正为DX11架构而生--GF100:

  只有真DX11显卡才能渲染出如实景逼真的画面

  正如大多数玩家所想的那样,DX11当中最有价值的技术就是Tessellation技术,Tessellation技术的出现,则终结了一切虚假贴图,达到了完全真实的凹凸效果,让游戏朝着虚拟现实方向迈进了一大步!

  在未来一段较长时间里面,成熟的DX11接口将会占据主流游戏引擎,从以上的测试来看,基于GF100核心的GTX480较之HD5000系列更适合于这些游戏发展。更具前瞻性。退一步说,由于DX11接口游戏将逐渐大规模使用Tessellation曲面细分技术,因此对于能够进行密集型Tessellation曲面细分技术的GTX480效能将会更为强大。

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