游戏?现实?NVIDIA PhysX加速糊涂你的视觉
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  • 2008年09月24日 15:58
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[1.“真实”的游戏]

随着游戏画面的不断攀升,玩家们已经不能够满足于单纯画面上的视觉“外表”享受了,因为游戏与真实间的差距一直没有缩小,游戏虽然画面越来越逼真,但这事实上都是事先建好的场景模型,所有的物体都只是贴图而已。树上的叶子不会迎风拂动;小小的一片深草丛,居然能把一辆坦克挡住;任由枪炮子弹轰炸的木板墙永远都屹立不倒,毫发无伤。诸如此类的现象在游戏中司空见惯,3D场景虽然长得非常漂亮了,但物体表现却与现实完全不同,3D加速技术只是与现实“长得很像”而已。

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但近两年来,游戏的物理引擎也得到了越来越多的玩家们所关注。从AGEIA提出PhysX物理加速卡以来,越来越多的游戏宣布开始支持物理加速功能。因为玩家和开发者都意识到,想要让游戏更加好玩,仅仅只有出色的图形引擎是不够的,只有物理引擎才能增强游戏中的互动,进一步的提高游戏的可玩性。

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而对于物理计算来说,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,大量的Shader核心,超高的浮点运算能力,体制上就天生适合并行运算。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。最近有人打了个很形象的比喻“GPU好像100个数学系的学生,而CPU就是5个数学系的教授,GPU能做量大但不复杂的工作,而CPU擅长复杂运算但并行大量运算性能较差。” [2. GPU物理加速时代来临]

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已经通过收购AGEIA公司拥有的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。

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NVIDIA Force With网页上更新了最新驱动177.92,除了常规的显卡驱动外还内含了NVIDIA PhysX System Software v8.08.18物理驱动,GeForce GTX200系列显卡以及最新发布的9800GTX+显卡都可以支持PhysX游戏的物理加速,可以通过NVIDIA的ForceWithin官方网站下载最新的能够支持物理加速的GeForce显卡驱动。也就是说所有GeForce 8/9以及最新的GTX200系列显卡的玩家如同免费的获得了一块PPU物理加速卡。

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看到这里,估计已经让所有的发烧游戏玩家兴奋不已了,大家都很期待“真实”的游戏时代是否真的来临了!目前,NVIDIA已经放出了能够支持GeForce 8/9/260/280全系列的物理加速驱动程序,我们在下载安装完成之后,用户就都可以体验一下物理加速为大家带来的乐趣了。不过,在进入测试之前,我们先来了解一下今天我们测试的主角NVIDIA GeForce 9800GTX+。 [3.GeForce 9800GTX+ 为物理加速而生] 在1000-2000元的产品线上,市场争夺非常激烈。究其原因就在于ATI将两款新品Radeon HD 4870/4850全部瞄准了这个市场价位阶段,乍看来确实让NVIDIA有些措不及防。不过,NVIDIA作为市场老大,绝非等闲之辈,就在Radeon HD 4850发布的第二天就迅速做出了反应,推出了一款全新的采用55nm工艺的GeForce 9800GTX+产品。NVIDIA对这款产品给予了厚望,因为它不仅代表了NVIDIA的首款55nm产品,同时,这款产品也是NVIDIA乃至全球范围内,首款支持物理加速功能的GPU产品,也为显卡拥有物理加速功能迈出了重要一步。

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GeForce 9800GTX最初是定位顶级,替代8800GTX而生的产品,但由于对手Radeon HD 4850的强势表现,NVIDIA调整了其市场价位,将原本售价在1999元左右的GeForce 9800GTX价格下调至1399元左右,而新品GeForce 9800GTX+则替代原有产品,占据1599元价位,这样以高低两款不同价位的产品,共同夹击ATI的Radeon HD 4850,这对于游戏玩家而言无疑是最好的消息,定位顶级的产品降价销售,并带来了新的物理加速技术,所以,市场就一定要保持竞争,消费者才能最终获利。

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关于GeForce 9800GTX+,大家也了解得差不多了,接下来让我们看看NVIDIA PhysX技术到底神奇在什么地方,它的适用范围到底有多广,毕竟一个光有纸面功夫没有实际游戏支持的技术也只是挥空拳而已。  [4.物理加速的前世今生] 在“物理加速”的早期,一些游戏通过软件的方式调用CPU实现了一些“互动”的物理效果,比如在《Half-life 2》和《使命召唤》里的箱子和电线杆都是可以被击毁的,但这种物理加速技术再怎么也只一种软处理技术,需要借助于CPU的运算能力。这方面的运算,也并非CPU的强项,这就注定了在这类游戏中,物理细节不可能太多,但我们通过这一点点的进步就可以感觉到,如果大范围的使用物理加速,我们的游戏体验将会有质的提升,所以我们的最终目标正是使游戏场景具备真实的自然属性。物体碰撞、爆破,建筑物倒塌,微风吹拂下水面的波动、树木枝条的荡漾等等都要看上去真实而自然,显然,NVIDIA已经开始着手为玩家带来这一卓越的游戏体验了。

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NVIDIA PhysX技术来自于AGEIA公司,其PPU产品的出现对3D技术来讲绝对是一个轰动,它让人们再一次的看到了3D技术的新出路。如果说CPU是为了达到更快的逻辑运算速度,GPU是为了达到更好的画面图像效果,那么PPU就是为了使游戏场景更加真实。 NVIDIA PhysX所支持的物理效果很多,而目前的游戏中主要应用到的只是人体柔性、力场、粒子碎片等几个效果。这个几个效果在支持PhysX的游戏中应用非常广泛,同时我们也看到其借助支持PhysX的硬件运行起来非常流畅,如果使用CPU进行同等级的物理加速处理会相当吃力,游戏流畅度降低严重。

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根据NVIDIA公布的技术资料看,PhysX支持更多的特性,除了前面提到的几个还包括:刚体动力、冲突检出以及反向隧道、裂缝、跳跃、启动加速等等效果。而对于动态物理效果,PhysX也支持非常丰富,其中包括:布料效果、金属变形、力场、物理阴影、烟雾、流体等等。这些动态物理效果都可以通过PhysX技术来实现。 [5.PhysX的前途]

到目前为止,已经有超过150款游戏支持了PhysX,也就是说未来我们可以通过GeForce GPU来实现这些游戏的硬件级别物理加速。而且在游戏开发人员中已经有超过25000人在使用PhysX工作,目前世界上几个顶级的游戏开发公司也都宣布未来会有更多的游戏支持NVIDIA PhysX。 象我们熟悉的UE3(代表作《战争机器》)、Gamebryo(代表作《辐射3》)、Vision3D几个超级游戏引擎也都全部支持PhysX。在开发工具上Softimage、XSI、Autodesk、3DSmax、Maya也都支持PhysX。游戏开发中常用的Natural Motion(角色动画软件)、Speedtree(实时树状图形解决方案)也同样支持PhysX。

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从现在的发展情况看,NVIDIA应该非常高兴,因为自从NVIDIA将PhysX技术吸收,并且通过CUDA接口在GeForc GPU上快速实现以后,开发者者使用PhysX的热情已经相当狂热。在第一个月内,就有超过12个AAA级的游戏开发商签约采用GeForce PhysX,这个数字超过了AGEIA两年内签下的合同。这是因为GeForce GPU的普及度远比PPU要高得多,这样对于用户来说他们只需要拥有GeForce GPU就可以实现PhysX的硬件加速。对于游戏玩家而言,只要付出GeForce GPU的费用,就可以得到免费的物理加速性能,非常划算。 到现在为止,采用PhysX物理引擎的游戏越来越多,包括我们熟知的《虚幻竞技场3》,即将发布的支持GeForce PhysX的游戏;《Backbreaker》By Natural Motion,《Bionic Commando》by GRIN,《Borderlands》by Gearbox Software,《Shadow Harvest》by Black Lion,《Space Siegek》by GPG,《Mirrors Edge》by DICE,《MStar》by Nurien,《APB》By Realtime Worlds

[6.测试平台及方法简介]

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测试方法为:每个测试项目都跑三遍,取中间值,三次测试之间误差如果超过5%则成绩无效重新增加测试次数。测试时除必须的驱动程序之外其余都不安装,关闭UAC、屏幕保护程序、系统还原、自动更新等可能影响测试的程序。 驱动上我们使用了通过WHQL认证的正式版主板驱动,非正式版驱动一般都会存在各种问题,使用正式版驱动稳定性更强,而177.92为BETA版驱动,原因是NVIDIA尚未发布正式版本,测试也只能使用此版本来进行。 Intel英特尔芯片组Intel Chipset Device Software驱动最新9.0.0.1011官方正式版下载地址: drivers.mydrivers.com/drivers/228-91446-Intel-Intel-Chipset-Device-Software-9.0.0.1011-For-/ NVIDIA显卡驱动177.92下载地址: drivers.mydrivers.com/download/231-92640-NVIDIA-GeForce-177.92-Beta-For-Vista/ [7.PhysX测试:3DMark Vantage] 我们首先从3DMark Vantage来看,在3DMark Vantage当中的CPU TEST2这个测试场是一个飞机测试场景,飞机会穿越很多的障碍物,并且他们的尾气以及和障碍物、地面的碰撞将会非常多,另外也有可能出现“撞机”等等一系列的事情,这时CPU将会根据他们的物理效果进行计算。而我们的公版GeForce 9800GTX+在装上内含NVIDIA PhysX System Software v8.08.18物理驱动的177.92 Beta版显卡驱动后,将在测试中自动把本属于CPU计算的内容加载到GPU上进行运算。

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我们在测试中看到,场景中障碍物的数量也会根据CPU的核心数量以及是否安装有物理卡而进行调节,未安装物理加速驱动的时候我们的Q9300出现了四个障碍物,因为我们就是用了一款四核心处理器搭配9800GTX+显卡,使用普通驱动程序。而如果同样使用9800GTX+显卡,在安装有物理加速驱动程序的话,那么它将会增加出四个障碍物然后再加上当前核心数量,在安装完物理加速驱动后中我们就看到了八个障碍物的出现。

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然而,物理引擎的加入虽然让测试场景当中的障碍物增加到了八个,但在测试性能方面,9800GTX+在CPU Test2这个测试场景当中得到了高出不安装物理驱动时10倍左右的测试成绩。而CPU的总成绩则飙升了5倍,相当惊人。  [8. PhysX测试:Fluid Tech Demo] 在ForceWithin的官网上我们可以下载到NVIDIA给出了两个物理演示DEMO,分别是《Fluid》及《The Great Kulu》,其中《Fluids》主要演示了流体效果,而《The Great Kulu》则是演示的软体效果,下面我们来看一下《Fluids》。

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水流从管中喷出后冲击院中的木箱,并且每次木箱被冲击的位置与倾倒的方向均不相同,我们也可以注意此DEMO中的水面流动的效果是在任何其他游戏从未见过的,非常的真实,根据资料,整个水面是由60000个单独的粒子组成,此方法的视觉效果远远超过我们在以往游戏中所见到的采用顶点位移贴图的方法。

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《Fluids》中的另一个场景是NVIDIA logo做成的玻璃容器,我们可以通过鼠标来控制玻璃容器的方向从而使里面的液体流动,效果非常的真实,其实的水也是由无数的粒子构成。

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这个演示DEMO中,9800GTX+开启PhysX物理加速后成绩能达到27FPS左右,如果用CPU做运算则只有3FPS,完全不具备流畅性。 [9. PhysX测试:Nurien]

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《Nurien》是首款采用NVIDIA PhysX物理加速的休闲社交类网络游戏,与以前的舞蹈类游戏的卡通化人设不同,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真实。得益于NVIDIA PhysX的强大功能,《Nurien》的舞蹈动作也更为流畅灵活,尤其是随人走动时产生的裙摆效果,栩栩如生。

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在《Nurien》中美女的裙摆在NVIDIA PhysX的支持下,非常流畅的飘舞着,平均46帧的帧数可以说是完全顺畅了。在关闭PhysX之后,凭借着9800GTX+本身的高端性能,也能保持35帧的平均帧数,但流畅度的降低还是能明显感觉得到,可见PhysX的优越性能。  [10. PhysX测试:Metal Knight Zero]

《MKZ》采用了目前最先进的次时代画面引擎OverMaxTM SDK 3,可以让目前顶级显卡充分发挥出强大性能及显示能力,可以展现出非常绚丽的色彩。而且,该引擎可以保证画面的高对比度,大幅提升游戏的色彩还原能力和色彩表现范围,从而实现清晰精细的画质效果。无论是在明亮的环境还是阴暗的环境中,游戏的画面表现力都更加清晰透彻,图像层次也更加丰富,其高清品质在目前的FPS游戏中首屈一指。可以说,《MKZ》的游戏画面将成为目前FPS网游作品中最大的亮点。这款游戏可以说是国产网游中的翘楚,逼真的物理特效让人身临其境,其中的布料、爆炸、粒子效果非常的突出。

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测试环境分辨率为1920x1200,测试方法为游戏自带DEMO测试。

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在1920x1200的主流分辨率下,我们的GeForce 9800GTX+在开启PhysX之后性能彪悍,达到47帧的平均帧数,游戏运行十分流畅,场景中的物品大多都能破坏,爆炸效果相当出色。而在关闭PhysX之后性能大降,23帧的平均帧数勉强能算流畅运行游戏,该被击碎掉落的旗帜不掉了,该爆炸的油桶也不爆了,真实性降低明显。 [11. PhysX测试:Warmonger] 《Warmonger》基于Epic Games的虚幻3引擎,在搭配PhysX物理驱动后,游戏的效果有了很大不同,玩家可以在里边尽情破坏。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,因为几乎所有的墙壁和石头都能被武器轰开,让玩家只能疲于奔命。新的玩法将PhysX物理加速发挥到了极致。

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测试分辨率为1920x1200和2560x1200,测试方法为FRAPS软件记录最大最小平均值。

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这款《Warmonger》在开启和关闭PhysX前后的性能变化相当巨大,关闭时整个游戏都无法流畅运行,射击无法精确瞄准,物体对冲击、爆炸的反应也十分呆滞。但在开启PhysX后整个游戏不仅是速度得到飞跃般的提升,平均帧数从10帧左右直接飙升至50帧,且游戏中的爆炸效果十分震撼,连房屋都能被火箭弹炸毁,场面相当刺激。 [12. PhysX测试:UT3] 想要开启《虚幻竞技场3》中的物理加速效果的正确步骤如下:在正确的先安装完毕NVIDIA最新能够包含物理加速驱动的显卡驱动之后,我们还需要安装《虚幻竞技场3》游戏当中物理引擎的补丁包,可以通过NVIDIA提供的ForceWithin网站下载一个能够开启《虚幻竞技场3》游戏当中物理引擎的补丁包,这个补丁包当中主要包括了三张带有物理特效的地图,补丁包大小约600多MB,安装过程也相当的简单。

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在正确安装完UT3的PhysX补丁包之后,我们可以看到在几种不同的游戏模式下(如:混战、团队死亡竞技、团队拔旗等),会多出几幅最新的地图,并且地图名称上都可以看到“PhysX”的字样。

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测试分辨率为1920x1200,测试方法为在开启和关闭PhysX加速时分别使用FRAPS软件记录最小最大平均帧数。

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开启PhysX之后,尤其是在开启较多bot的时候,整个游戏的场面变得更加“混乱”,但这个效果是十分真实的,游戏过程更有身临其境的感受,并且在开启PhysX时的帧率也有着10帧以上的提升,游戏不仅仅更真实了,同时也更流畅了。  [13. PhysX测试:幽灵行动:尖峰战士2]

《幽灵行动:尖峰战士2》是育碧“Tom Clancy”系列的游戏中的一款,与《彩虹六号》、《细胞分裂》等大作师出同门。《幽灵行动:尖峰战士2》以细微逼真的画面、强大完备的武器系统、无处不在的团队成员配合观念、紧张刺激的游戏氛围赢得了很多粉丝。但这款游戏的剧情中充斥的美式爱国主义和霸道和平观念,也使它受到了国内很多玩家的心理抵制。

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《幽灵行动:尖峰战士2》的物理加速隐藏关卡名字叫做“Ageia Island”,并且这个关卡只会在开启了硬件物理加速支持的机器上出现。在这个岛上,所有的建筑物都可以被破坏的支离破碎,直到每块木板。岛上还有许多真实的植物,以及使用硬件加速营造的真实风力系统。所有的物理效果都是借助物理加速卡实时渲染出来的,而非按照预先设定好的固定模式“回放”。

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在《幽灵行动》里,我们不由自主的被NVIDIA PhysX物理加速带来的极高3D效果所完全吸引,在这个游戏里,真实性得到了一个完美的体现,树木的断落、建筑的倒塌,以及被风卷起随风飞舞的落叶,被子弹击碎的箱子,炸弹那尘土飞扬的爆炸效果,都给人带来了一种全新的游戏体验,PhysX所带来的性能提升只能用“剧烈”这个词来形容。 [14. PhysX测试:FluidMark]

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FluidMark基于NVIDIA PhysX物理引擎技术,通过流体模拟来考察处理器、显卡、物理卡的物理处理能力,是一个模拟流体喷射的一个测试小软件,软件使用了粘稠液体喷洒到小球上来测试显卡的PhysX硬件加速物理性能,并使用光滑粒子动力学(SPH)算法来提高模拟的真实性。

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作为首款物理加速效果的第三方测试软件,FluidMark的客观性还是值得信赖的,在2560x1600下也能有3673分,表现不错,在这个物理加速重要性越来越明显的时代,希望能多出现第三方的测试方案,因为毕竟第三方的客观性要高上很多。  [15.NVIDIA PhysX 测试总结] 测试结束后,我们对NVIDIA PhysX的前景比较看好,GPU硬件的强悍性能得到游戏软件的大力支持,这无疑是软硬件之间最无缝的搭配方式了,软件能非常高效的调动硬件资源,将理论性能转换为玩家可见的帧数和真实性提升,拥有GeForce显卡的玩家真是有福了。

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就目前的发展趋势而言,GPU内置物理加速单元已经成了一个不可逆转的局势,并且NVIDIA这种发展方式现在已经在测试中和游戏中让人实实在在的看到了进步。并且NVIDIA还计划在接下来的短期时间内,再推出数款新版本驱动程序,以解决GPU-PPU方案的兼容性、稳定性问题,并提升GPU执行物理加速运算的效率。

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在物理加速的效果方面,在经历了一段时间的测试分析之后,大家一定都对游戏中精彩的物理效果和逼真的场景模拟感到振奋,物理加速技术将是未来GPU发展的重要方向之一,并且NVIDIA也将一如既往的和游戏厂商保持着良好的合作,相信在未来使用NVIDIA PhysX物理引擎的游戏将越来越多,与游戏的融合也会越来越好,到那个时候,显卡的物理加速功能和性能将成为显卡重要的性能指标。同时,CUDA的支持也让GeForce 9800GTX+性价比再次提升,又让我们多了一个选择它的原因。 优点: 1. 前所未见的逼真游戏体验 2. 游戏流畅度提升很大 3. 支持PhysX的游戏越来越多 4. 以上优点全是免费获取 不足: 1. 部分游戏需要安装补丁,且并非游戏全部关卡都支持PhysX

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