2024年5月3日发(作者：)
Ｔｅｃｈ￣ 凄０ｌｏ 趋势与技术
如果你是一个老玩家．肯定不会忘记每代显卡运行３ＤＭａｒｋ测试软件的情形．
试时间变短了．画质更漂亮了，当然对显卡的要求更高 系统负载也更重了。那么．
（３ＤＭａｒｋ １１）是通过怎样的设计来实现如此绚丽的画面７它采用了哪些新技术？
分等级的，或者说只有一个等级，
（（３ＤＭａｒｋ ０６》，不作任何设置直
甚至对其中一些画面还历历在目。而在（３ＤＭａｒｋ １１）发布后，很多人悚奇地发现．测
那就是“默认”。例如，只要你打开
接按下“运行测试”的按键，就意味
着测试已经正式开始。这种操作虽
基准测试软件的进化和更新，一直是图形、显卡业界的大事。从最早期的
然简单，但存在较大漏洞。在之前的
３ＤＭａｒｋ ９９》到后来的（《３ＤＭａｒｋ ２０００））、（（３ＤＭａｒｋ ２００３））、 ３ＤＭａｒｋ
设计中，即使玩家修改了默认设置，
２００５）），还有目前尚在使用的 ３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））等，都对当时显卡的发展带
３ＤＭａｒｋ也会给出成绩，这将导致整
来了深远的影响，甚至还左右了显卡厂商的宣传策略和市场手段。
个测试软件的横向可比性变差。比如
在（（３ＤＭａｒｋ ｌ１ 发布之前，离我们最近一代的３ＤＭａｒｋ软件是２００８年初
同样的显卡，在Ａ手中，由于分辨率只
发布的（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ）），这款测试软件在发布时将所有显卡的主流成绩
有１２８０×７２０，因此可以得到８０００分
（￣ＰＰｅｒｆｏｒｍａｎｃ ｅ）拉低到５０００分以内，但随着技术进步，目前的显卡
在《３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））的主流成绩已经突破２００００分大关。显然，
（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））已经很难给新一代显卡带来太大压力，其较老
的架构和只支持ＤｉｒｅｃｔＸ １０ ＡＰＩ的缺陷也令玩家很难及时感受到新
技术的魅力。作为业界评测软件大佬的Ｆｕｒｍａｒｋ当然不会坐视不管，
终于在２０１０年ｌ１月３０日，《３ＤＭａｒｋ ｌ１》携带着全新的技术和绚丽的
画面，来到我们的眼前。
从低端到顶级
大家知道，在（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））之前，３ＤＭａｒｋ的测试是不
趋势与技术－１ｒ
的成绩，但是在Ｂ手中，由于分辨率达到１６８０×１０５０，测试分数就只有６０００分。
此时成绩仅仅作为一个数据来传递信息，不够可靠也不够完整。
开始分类，并且在分数前加上限定词语。比如（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））分出Ｅ、Ｐ’Ｈ、
ｈ ０ｌ
用了景深、ｂｌｏｏｍ等效果。接下来，就
｛让我们来了解—下 ３ＤＭａｒｋ ｌ１ 强
在（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））中，这种情况得到了根本性的改善。３ＤＭａｒｋ的测试
【大的渲染引擎。
Ｘ四类测试级别，分别针对入门级、性能级、高级以及终极用户。这些分类测试的
Ｉ
设定全部是已经设置好的，如果用户擅自改动测试项目则不会显示综合成绩。而
在（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ》中，Ｆｕｒｍａｒｋ￣持了这样的设置，并提供了以下三类测试：
分辨率下运行，适合于入门级的ＤｉｒｅｃｔＸ ｌ１兼容系统，如笔记本电脑和上网本；
多线程技术是标配
ＤｉｒｅｃｔＸ １１中引入的多线程技术
ｆ能很好地对多杨 处理器进行优化，
：
Ｅｎｔｒｙ（Ｅ）：Ａ．ｆ－］级：用于测试显卡低负载下的系统性能表现。测试在１０２４Ｘ６００
让渲染任务尽可能平均地分摊在各处
理器上。也正是由于多线程技术的采
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（Ｐ）：性能级用于测试显卡中等负载时的系统性能表现。测试在 用， ３ＤＭａｒｋ ｌ１》中的渲染工作任
ｌ２８０Ｘ７２０分辨率下运行，适合于绝大多数支持ＤｉｒｅｃｔＸ ｌｌ的游戏电脑；
务将会在每个线程级别上实现有效率
的分配。
Ｅｘｔｒｅｍｅ（Ｘ）：极限级用于测试显卡在极重负载下的性能表现。测试分辨率为
１９２０×１０８０，测试的目的在于模拟未来几年中游戏可能达到的负载压力，保证测试
成绩在相当长的时间内都存在可比性。
在最好的情况下，每个线程都会
被赋予基本等量的工作任务。比如在
与（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））相比，（（３ＤＭａｒｋ １１》取消了Ｈ高级模式。同时，我们 渲染一帧画面时，一般会包含诸如计
还注意到在 ３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））技术白皮书中有这样一个提示：如采用高端硬
算变换矩阵、可见性筛选、Ｓｈａｄｅｒ相
件进行Ｐ模式测试，将会出现测试运行相当流畅的情况，在这种状态—Ｆ＇软件本身
关参数计算等任务，这些复杂的任务
给予显卡的负载压力可能不足，最终导致性能被局限在另外的瓶颈上。如曾被玩
都会被均分在多个线程内执行。除此
家戏称为“ＣＰＵ Ｍａｒｋ”的 ３ＤＭａｒｋ ０６》，就是因为其默认状态的３Ｄ测试对显 之外，当一个线程结束了自己的任务
卡性能要求过低，导致瓶颈集中在ＣＰＵ上。如果出现这种情况，玩家可以运行Ｘ
后，还会自动执行在线程命令列表中
模式以真正压榨硬件性能，在不同的显卡中拉开足够的性能分数差距。Ｆｕｒｍａｒｋ
记录的指令，保证系统效率最大化。
认为（（３ＤＭａｒｋ ｌ１》的Ｘ模式设计可以满足未来几年之内对游戏可能拥有的负载 在硬件优化方面，《３ＤＭａｒｋ
ｌｌ》的多线程模型基于ＤｉｒｅｃｔＸ ｌ１的
模拟，因此Ｘ模式是３ＤＭａｒｋ测试数据拥有长期可比性的重要保证。
当然，虽然 ３ＤＭａｒｋ ｌ１》已经设计了几种测试模式，但并不代表玩家不能
设备环境和命令表，并分为两个部分
自行设定分辨率。玩家依旧可以在设置窗口中对各个选项进行调节，但最终只
进行操作：在图形测试中，计算引擎
能得到某一场景的单项测试成绩，（（３ＤＭａｒｋ １１》在这种情况下不会给出综合
的测试成绩。
（（３ＤＭａｒｋ １１》各等级详细设置表
的每一个线程，可以对应一个可用的
物理核心；在物理和综合测试中，计
算引擎的每一个线程对应一个逻辑
■■■■■■团圆圈圜■■墨墨墨墨墨囡髓国圆圈匪盈＿
分辨率 １０２４×６００ １２８０×７２０ 。１９２０×１０８０
核心。这就意味着拥有超线程等技
术的处理器可以很好地在Ⅸ３ＤＭａｒｋ
ｌｌ 的物理和综合测试中发挥作用。
所需显存
多重采样抗锯齿
ｔ田 撼 。
２５６ＭＢ
／
一挑 口ｂ
７６８ＭＢ
／
。……一
ｔ０２４ＭＢ
４×ＭＳＡＡ
…府……一
曲面细分成重头
曲面细分技术是ＤｉｒｅｃｔＸ ｌ １的重
大改进，它将给模型的精细程度带来
前所未有的变化。在 ３ＤＭａｒｋ ｌ１》
中，一共使用了两种曲面细分：基于
置换贴图（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍａｐ）的细
节曲面细分（Ｄｅｔａｉｌ ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ），以
及采用可选置换贴图（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
全面进入ＤｉｒｅｃｔＸ １ １（（３ＤＭａｒｋ １ １ 渲染技术揭秘
ｍ ａｐ）的方氏曲面细分（Ｐ ｈ Ｏｎ ｇ
作为一款构建于ＤｉｒｅｃｔＸ １１之上的测试软件，在（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ 中
ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ）。它们的差异在于：在细
Ｆｕｒｍａｒｋ应用了大量ＤｉｒｅｃｔＸ ｌ１技术。除了我们介绍过多次、耳熟能详的曲面
节曲面细分当中，增加的顶点将直接
细分、多线程处理等技术外，在画面后期效果处理上，３ＤＭａｒｋ ｌ１还大范围应
在一张置换贴图上生成，带来更柔和
Ｔｅｃ：ｈｒ￣ｏｌｏｇｙ趋势与技术
用则相反，它主要用于处理那
｝嘲’ ■●——嗣 置换操作之前
，
』和视角发生互动的点光源。对一
向光源来说，（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ》也一
就已经
：
｝ 【 ～” …祧 ：
一 ＝ ・ 一
麓豳圈黼鞘豳
…｛赫拥 ：
一
，
：一个绘制调用，并且会根据光ｊ
在一个近似曲面上生
。 成。该曲面由系统根据 的渐进来生成阴影，这样会让
ｊ ：！三角形顶点的位置和 一，１ ， ／ ‘ 、、ｕ Ｉ ｌＨ
法线信息算出，从而使
阴影处理效果更为柔和。
而在玩家颇为关心的表面：
ｊ！ ｌ 女错 ：
【
Ｉ： ｒｏｏ
“ …
ｊ 一 Ｊ 酬 一 … １｛得物体边缘部分更为 Ｉ寸１；０ Ｐ Ｊ ｉ：； Ｈ ，Ｊ 巴／
体积光照上，《３ＤＭａｒｋ ｌ１》ｆ
圆滑。同时，方氏曲面
也相当出色。在（《３ＤＭａｒｋ ｌｌ》
④｛３ＤＭａｒｋ ｌ１》在很多场案都使用７曲面细分，但曲面细分 载并 细分可以降低对ＣＰＵ 面光照模型由漫反射率模型和｛
不高，最高细分系数也只有ｌ５级。 和ＰＣＩ—Ｅ数据传输的压
光反射率模型结合而成，并考Ｊ
力，提高显卡的工作效率。
曲面细分系数会根据情况自动调整以节约资源。比如， ３ＤＭａｒｋ ｌ１》中的曲面
境光衰减的因素。体积光照的』
束散射光线通过介质传导到ｊ
另外， ３ＤＭａｒｋ ｌ１》的曲面细分特效并非固定和一成不变的，在设计中，
Ｉ要复杂一些，它模拟了朝向观ｊ
一
细分系数会根据每一个三角形投影在屏幕空间里的距离计算来自动确定。这就 眼中的情况。这种模拟利用了。
是说，远离视角的物体将使用低级别的曲面细分甚至关闭曲面细分，而接近视
门的体积光线投射模型，并相Ｊ
角的物体或者重要物体，将使用高级别的曲面细分。如果视角被遮挡，在执行曲 Ｊ了光线散射和光线衰减。在实｝
面细分技术之前输入的三角形和顶点法线数据会被直接抛弃，不予处理，这样
就大大减少了无用曲面细分从而浪费资源的情况。
中，噪声函数可以调节体积光ｊ
ｊ线密度。每一帧的体积光线需
阴影质量方面，在《３ＤＭａｒｋ ｌ１》中对画质产生直接影响的阴影贴图也和 纹理数组，分别储存适合光线ｊ
曲面细分系数相关。简单来说，某处的曲面细分系数越高，阴影贴图的质量也 渲染数据，以及基于预计算密Ｊ
就越高。这种自动调节设置的设计，能够满足各种不同曲面细分条件下的阴影
１积透射比数据。这两个纹理数』
质量要求，也很好地平衡了画质和资源的情况，是一种相当智能的设计。 被采样计算并得到体积光照的
算下，（（３ＤＭａｒｋ ｌ１ 就可以对
在曲面细分性能压力程度上， ３ＤＭａｒｋ ｌｌ》并不像之前几款测试软件如
Ｉ息。最终，在多个影响因素的
（（天堂２》那样，开启了等级极高的曲面细分负载计算。在（（３ＤＭａｒｋ ｌ１ 中，
体引擎被绑定在ＳＭ中，因此具备很强的曲面细分运算性能。而ＡＭＤ则只有１
～
最高的曲面细分系数也仅仅为１５。从实际产品来看，ＮＶＩＤＩＡ的显卡由于多形
度的体积光照进行计算，并取：
的计算效果。
２个曲面细分引擎（最新的Ｒａｄｅｏｎ ＨＤ ６９００系列显卡也只有２个曲面细分
引擎），因此在高曲面细分系数下的表现要比ＮＶＩＤＩＡ同档次产品差。相比
景深处理不可少
景深是体现３Ｄ画面立体２
ＮＶＩＤＩＡ对曲面细分的着力宣传而言，ＡＭＤ认为曲面细分只是ＤｉｒｅｃｔＸ １１的
ｌ
一
部分，不能代表新技术的全部。此次（（３ＤＭａｒｋ ｌ１ 中对曲面细分的态度显 ：键，为了得到一个漂亮的景深ｊ
然和ＡＭＤ的看法相近，这也说明Ｆｕｒｍａｒｋ认为未来游戏将不会使用过高的曲 Ｆｕｒｍａｒｋ特别通过以下七步ｊ
面细分系数，或者目前的曲面细分系数已经可以很好
地展示设计者的创意和想法，无需特别看重。
体积光照更真实
（（３ＤＭａｒｋ ｌ１》中的光照渲染采用了延迟执行方
式。在这种计算方式中，最先得到的是渲染对象的几
何属性，接着软件会根据目标的深度值和法线缓冲渲
染出环境光遮蔽、反射、散射、深度信息等，最终的视
觉效果会综合所有因素来汇总计算。同时，在光线计
算中，《３ＤＭａｒｋ ｌ１》为那些没有受到阴影遮蔽影响的
点光源启用两个绘制调用，其中一个绘制调用会处理
》的重要应用。
那些不会和视角发生互动的点光源；而另一个绘制调
④无处不在的体积光照，是｛３ＤＭａｒｋ １１
ｋ Ｃ
ｏｒｎ
２ Ｄ１
１年１ｕ月ｔｅＴｒｉ１２４
趋势与技术］融 ｈ 飞ｏｌ 二 ｙ
）Ｍａｒｋ ｌｌ》的景深效果进行了处理：
Ｉ ＦＯＲＭＡＴ Ｒ］６ ＦＬＯＡＴ纹理中；
【处理演示中，则采用了ＤｉｒｅｃｔＸ ｌ１的
ＤｉｒｅｃｔＣｏｍｐｕｔｅ。不过目前还没有太
１．首先，为屏幕上每一个像素计算模糊半径，并存储在一个全分辨率
１
多的信息来确定这两种方法的具体差
异，但就从景深效果来看， ３ＤＭａｒｋ
２．１／２分辨率￣－］／４分辨率的景深纹理由半径纹理和原始光照纹理得到；
３剖断像素是否超出焦点清晰区域，如果是，则将其纳入缓冲区；
４．缓冲区中的数据将被几何着色器处理成六边形虚化的效果；
ｌ１》的景深效果是不够令人满意的。
５．重复步骤３和４，并生成面向不同虚化半径的、全分辨率，１／２分辨率，１／４分辨
：
图像数据；
两大特效助画质
Ｂｌｏｏｍ效果是类似于ＨＤＲ的一 【
ｊ
６．各个小区域里的纹理数据最终会汇集起来进行统一处理；
种加强光线动态范围的计算方法。不
距，但由于其计算要求低，视觉效果
也很不错，因此被游戏和测试软件广
泛使用。在《３ＤＭａｒｋ ｌ１》中，Ｂｌｏｏｍ
７．这些汇集的虚化图像将会和原始光照交互合成，最终就能得到处理完成的
１过它和真正的ＨＤＲ相比还有很大差
场景。
从（（３ＤＭａｒｋ ｌ１》的实际效果来看，景深效果还是得到了很大的体现，但效
果还显得颇为
生硬，焦外虚
！效果通过使用快速傅里叶变换，将光
化扩散效果也 照转换为频率域，并应用Ｂｌｏｏｍ滤镜
外，在《３ＤＭａｒｋ ｌｌ 中出现了大量的
不够理想。这
处理、ＤｉｒｅｃｔＣｏｍｐｕｔｅ计算得到。另
可能和它采用
的处理方法有 镜头反射效果，这种效果在真正的单
关，《３ＤＭａｒｋ
ｆ反相机或者视频拍摄中被称之为“鬼
ｌｌ》在景深处
；
影”或者“耀斑”，有些时候需要尽可
理上使用了几
能避免。但３ＤＭａｒｋ ｌ１为了加强真实
何着色器，而 性，还是将其纳入画面效果中。镜头
！
我们看到的 反射效果也是利用滤镜处理，同样需
ＡＭＤ的景深
要ＤｉｒｅｃｔＣｏｍｐｕｔｅ执行计算。
简洁快速 ３。Ｍａｒｋ １１ 测试项目 ５ ｒｄｐｈＥｃｓ：ｃ ｒｎｐ，ｔ￡ｃ ；ｉ ：＝－ ４
和之前的多场景、长时间测试不同， ３ＤＭａｒｋ １ ｌ
试场景只有６个，测试时间和测试速度都相当快 这６
试场景又按不同的画质和计算要求划分为４个图形测
个物理测试以及１个综合测试。
其中在物理测试里，与之前 ３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））采
ＩＤＩＡ ＰｈｙｓＸ物理引擎的做法不同，（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ
了Ｂｕｌｌｅｔ开源物理Ｃ＋＋库作为基本物理引擎。显然
的做法极大降低了软件本身的硬件倾向性，令软件
更加公平。对于每一个测试场景的详细介绍和和场
面，大家可以参看本期彩页部分的 悲剧，无人达
④图形测试成绩计算公式
是做出了一定处理，并包含调节参数。从Ｆｕｒｍａｒｋ公布的
数据来看，（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ》的成绩分为图形测试、物理测
试和综合测试三个部分，最后的总成绩则是由这三项成绩
以及测试权重数值加权计算后得出。
其中图形测试成绩的计算因子由图形度量常数
（Ｃｇｒａｐｈｉｃｓ）和四个图形测试的帧数（Ｆｇｔ）组成，其计算
公式如上图所示。而物理测试的成绩则是由物理度量常数
（Ｃｐｈｙｓｉｃｓ）和物理测试帧数相乘所得。综合测试的计算
方法与物理测试类似，结果是综合度量常数与综合测试帧
数的乘积。
笔记本电脑ＤｉｒｅｃｔＸ ｌ１性能专项测试》。
复杂组合《３ＤＭａｒｋ １１》测试成绩计
ｊ．析
（（３ＤＭａｒｋ ｌ１》的测试成绩还是基于每秒钟帧数。但
总分计算的方法则稍显复杂。（（３ＤＭａｒｋ ｌ１》除了在
之前的分项计算中使用了度量常数来计算加权值外，在总
分计算上， ３ＤＭａｒｋ ｌ１》也使用了多个加权值。其中包含
］ ｈ 鼍０ｌ《 器ｙ趋势与技术
不过我们认
为， ３ＤＭ ａｒｋ
≯ １一 ∞一 ｌ￣ ； 。…＝ ～ 。 Ⅲ＝ 一１…一… ＊｝ ‘
Ｗｇｒａｐｈｉｃｓ
Ｗｐｈｙｓｉｃｓ
ｃｏｎｔｌＪｔｌｔｅａ
０．７０
０．２０
ｕ．１Ｏ
０．７５
０．１５
０．１０
０．８０
０
１０
．
ｌ １》最大的进
步不仅在于采用
０．１０
Ｃｇｒａｐｈｉｃｓ ２３０
Ｃｐｈｙｓｉｃｓ
Ｃｃｏｍｂｉｎｅｄ
３ １５
２１５
了最新的图形技
术，还在于相
对于（（３ＤＭ ａｋ
了图形、物理以及综合测试三个加权值。在不同等级的测
试中，加权值的数值也不尽相同。
不同等级的测试，（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ》所侧重的测试点也
Ｖａｎｔａｇｅ》来说更加独立。它并没有和之前预想的那
样，在测试设定上偏向某些硬件厂商。它在曲面细分等
级、物理引擎应用方面的态度，都说明Ｆｕｒｍａｒｋ立志于
将其硬件倾向性降到最低，从而得出最有利于游戏玩家
和未来技术发展的测试。
会有所不同。如上图所示，Ｗ数据就是综合分数计算的加
权值。可看出，越靠近极限测试，图形测试成绩所占比重
越大，而性能与入门级测试中的物理计算比重则会适当加
强。最终， ３ＤＭａｒｋ ｌ１》的总分会由３个项目加权值、３个
项目测试成绩，通过如Ｆ幽所不的公式得出。
纵观３ＤＭａｒｋ的发展历程，我们可以看到它也曾
有对技术把握的失误，也曾有中立性方面的一些争议，
比如早期的《３ＤＭａｒｋ ２００３））驱动优化事件、以及
（（３ＤＭａｒｋ Ｖａｎｔａｇｅ））在物理引擎上的选择等．但
０ｍｂｉｎｅｄ
。
—
ｒａｐｈｉｃｓ＋Ｗｐｈｙｓｉｃｓ
＋
ｌ ｂ３ＤＭａｒｋ一
一
显然Ｆｕｒｍａｒｋ已经从这些纷争中走出，（ＧＤＭａｒｋ
｝
更加独立
代标准
ｍ洲ｃｓ。 ，Ｉｙｓ
上—
Ｗｃｏｍ
ｂｉｎｅｄ
１ ｌ》带给我们更为全面的技术和平衡的考察，所
从另一个角度来看， ３ＤＭａｒｋ ｌｌ》传统意
Ｓｃ０ｍｂｉｎｅｄ
受“外力”的影响已经降低到最低。
义上的角色只是一个裁判，它只能判断当前产品的实力
（ｉ）由６个因子构成的 分计算公式
（（３ＤＭａｒｋ １１ 有望成为新
如何。但这次 ３ＤＭａｒｋ ｌ１》诞生后，一些业内人士也
猜测，Ｆｕｒｍａｒｋ是否将立志于把３ＤＭａｒｋ打造成为一种
标准？虽然Ｆｕｒｍａｒｋ目前并没有推动３Ｄ ＡＰＩ发展和技术
进化的足够实力，但对技术如何应用、是否符合未来发
展，Ｆｕｒｍａｒｋ已经初具影响力——比如本次 ３ＤＭａｒｋ
ｌ１》在曲面细分上的选择就影响了游戏和厂商，甚至
一
与之前的３ＤＭａｒｋ相比，此次 ３ＤＭａｒｋ ｌｌ》
还有其它一些进步，如首次支持多国语言，除英语之
外还包括德语、简体中文、繁体中文、芬兰语，看
来Ｆｕｔｕｒｅｍａｒｋ对中国市场也给予很大关注。另外，
（（３ＤＭａｒｋ ｌｌ 也完美支持６４位操作系统，安装包包含
３２位／６４位程序，安装时会自动选择，用户不必另外下
载６４位。
玩家的态度 当然，现在做这些猜测还为时尚早，或许
等到下一代３ＤＭａｒｋ发布后，我们再回顾历史、观察动
态，才能更清晰地看到图形技术和３ＤＭａｒｋ的未来。四
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