抢先解析3DMark 11中的新技术

　　说起“3DMark”的名头，稍微对计算机硬件有些了解的用户无不知晓。现在3DMark产品俨然已经成为显卡D3D性能的试金石， 3D技术发展的风向标。在上一代3DMarkVantage中，FutureMark首次引入了分级测试的方法，并获得了巨大的成功，而现在3DMark的新一代产品——3DMark 11正向我们走来，你想了解都有哪些新技术应用其中吗？别走开，本文将带领大家一探究竟。

　　凭借旗下3DMark与PCMark的出色表现，FutureMark已经跻身为世界知名的软件提供商，尤其是在性能测试领域。其中3DMark系列是玩家使用最多的一款显卡性能评测工具，从1998年至今已经有10余年的发展历史，同时拥有3500多万个在线数据库成绩。除了作为玩家评估系统效能的工具，3DMark系列测试软件业已成为玩家考察新技术对游戏画质提升效果(幅度)的一种方式。

　　如今FutureMark再接再厉，于2010年5月25日宣布了全新的3DMark 11。这次登场的新软件采用DirectX 11影像引擎，将完整展示DirectX 11的各项新技术——跟以往的产品类似，玩家将通过测试过程体验到新技术带来的栩栩如生的画面，以及临场震撼的感觉。

　　作为升级和采购电脑绝佳的评估工具之一，此次3DMark 11将只支持WindowsVista和Windows 7两大操作系统。之所以这么做是因为FutureMark将3DMark 11定义为DirectX 11时代的图形测试工具，在测试场景中，几乎所有的场景都针对新的图形API进行设计，如Tessellation（曲面细分）、Compute Shaders（计算着色）和Muti-Threading（多线程）等。在3DMark 11的研发过程中，FutureMark与业界众多的硬件与技术厂商进行了广泛合作，在感谢名单上我们可以找到AMD、NVIDIA、Intel、微软、ImaginationTechnology、S3、Sapphire、戴尔、惠普等厂商的名字。当然，只有这么做才能够提供最大的兼容性与负载可靠度，也唯有如此才能够得到公正、不偏不倚的成绩。

　　按照以往的惯例，3DMark 11将有多个版本，满足从一般用户、游戏玩家、骨灰级硬件玩家到商业用户各个层次的需求。每个版本的3DMark11将单独定价，并在稍后的日子里公布；不过广大玩家不用担心的是，Futuremark仍将提供一个免费版本，允许普通玩家无限次运行。

　　ComputeX上的惊艳亮相，Deep Sea技惊四座在ComputeX 2010台北电脑展上，MSI展台以Radeon HD 5870显卡和Big Bang主板为例，首先展示了3DMark 11的一段技术演示片段。这段片段的名字叫做Deep Sea(深海)，讲述了一艘潜艇探索海底世界的场景。

　　在这个演示用DEMO当中，体现了各种新的Di r e c tX 11的新技术，如Tessel l a t ion（曲面细分）和Volumetric Lighting（体积光照）。

　　其中体积光照用来渲染色彩丰富的海底，而曲面细分则用来生成层次凹凸分明的海底岩石、悬崖、珊瑚礁和人造沉积物（沉船）等。另外，这段DEMO还使用到了诸多“后处理”技术来营造诸如景深、光圈等视觉效果。不过，据官方称这段深海演示DEMO并不是最终版本，而是使用了早期开发版的3DMark 11引擎，所以在最终性能以及表现方式上并不等同于上市的正式产品，而且这段DEMO也不会产生3DMark得分。即便如此，也不能阻碍我们对新技术的渴求，下面我们便以这段录像为例，来看看其中都使用到了哪些最新的图形技术。

　　Tessellation曲面细分

　　首先让我们了解一下什么是曲面细分，这项技术是DirectX 11 API中一项非常重要的革新，也是目前很多游戏玩家非常关注的DirectX 11能够带来的新特效。曲面细分允许游戏设计人员创作高度细致的角色模型以及环境细节，而无需对显卡的显存有过度要求或者是需要很长的加载时间。举例来讲，在以前如果需要让玩家感受到更多的细节信息，就要求显卡从一开始就载入大量的纹理单元，而现在我们可以借助曲面细分技术，让支持DirectX 11的显卡迅速以小尺寸纹理生产细节和纹理更加丰富的物体。随着玩家视线的接近，从而呈现出与来越多的细节层面。

　　曲面细分是一个可扩展性非常高的技术，能够轻松地根据显卡内置流处理器单元的多少来进行“自由缩放”—如果显卡的运算单元较多，可以展现更加细致的一面；反之，则可以通过减少一些细节来大幅缩减运算量。3DMark 11中内建的曲面细分加载系统，可以代表未来游戏发展的一种趋势，而且该套系统还能够满足今后几年的时间内显卡性能不断改善的需求。

　　在深海的演示DEMO中，曲面细分被用在岩石、海床、珊瑚礁和人造管道建筑的渲染上。在曲面细分技术的作用之下，这些物体表面的几何复杂程度会随着视角接近而平滑地增加，让这些物体看起来更加接近于真实。

　　Depth Of Field景深

　　景深是一个后期处理效果，通过迫使观察者将焦点集中到空间一点上，为2D图像加上视觉深度的感觉。事实上，视觉深度的另一个作用便是产生背景虚化效果，背景虚化是摄影领域的一个技术名词，意即模糊画面焦点以外的背景和物体，以突出最引人注目的焦点物体。

　　在过去的游戏开发过程中，程序设计员往往使用简单的高斯模糊来增加景深效应的深度；而现在开发人员可以使用DirectX 11硬件的“剩余”能力和灵活性，来达到更优秀的景深处理效果。

　　在3DMa r k 11的深海演示DEMO中，大量用到了景深与背景虚化处理效果。景深效果主要用来转移用户对前景视角的焦点，如从沉没的管道逐渐转移到潜艇上；与此同时背景虚化效果出现在两艘潜艇移动出焦点时，灯光的逐渐变化上。

　　Volumetric Lighting体积光照

　　通俗地来讲，体积光照就是研究光线与光线通过介质时相互作用的技术。我们可以想象一下透过云隙照射出的光线效果，透过薄雾的灯塔光照以及射入充满灰尘房间的阳光，这些都是真实世界里面的“体积光照”。体积光照的另一个应用是在游戏里面营造出距离感和颜色变化，如靠近地平线的景观更偏向于青蓝色。

　　在游戏当中，使用体积光照营造出光线经过介质时的分散效果，将极大地增加游戏的真实感。体积光照可以用来突出场景当中的某一物体，或者用来引起玩家对某一地点/事物的注意力。除此之外，体积光照也可以被用来作为游戏元素，比如游戏人物的手电筒光束可在空气中传播波形成的锥型光照效果，而不仅仅是地面上一个简单的光圈。

　　在深海的演示DEMO中，潜水艇投射出两束锥形的明亮光线，从而照亮海底的各样物体，这便是环境光照最明显的应用实例。而且3DMark 11的引擎使用了延迟渲染的方式，可以使玩家在同一时间内看到大量的光照效果，而不会明显拖累性能。

　　Direct Compute通用计算

　　DirectCompute是DirectX 11 API中内建的一个功能，它允许开发人员创建Compute Shaders(计算着色器)，使用显卡的处理能力来运行非图形任务。从本质上讲，那些能够受益于并行处理、同时对计算先后顺序不敏感的任务都可以采取绕过CPU，使用显卡计算能力的办法来运行。比方说后处理效果、物理以及AI并行运算等，这些任务如果交由CPU来运算可能是费时费力，而转交给显卡之后可以充分挖掘和使用后者额外的处理能力，从而更快地返回结果。与此同时，CPU也得以释放，可以专心做一些更需要处理的工作。当然，在DirectX的框架下计算着色器也是通用的，游戏图形也将受益于计算着色器。目前众多游戏开发商也在寻求新的计算着色器使用方法和更大的程序灵活性，以期创造更好的图形效果。

　　在深海演示DEMO的后期处理效果中，如镜头耀斑、条纹乃至高光效果都是采用Direct Compute来完成的，可以想象的是很多新游戏将更多地使用后期处理的方式来提升画面特效。

　　Multi-threading多线程处理器技术

　　严格来讲，多线程处理技术并不能划归图形技术的范畴，但在双核心乃至多核新处理器成为计算机标配的情况下，游戏开发人员更多地对处理器产生了兴趣。众所周知，目前AMD与Intel都开发了6核处理器，但直至DirectX 10.1 API中，图形指令还在被呆板地限制在单线程上运行，也就是说只有一个处理器核心用来为显卡提供指令，所以很多时候指令创建速度可能会突然出现下降。

　　为此，在DirectX 11中提供了对多线程的支持，这样就可以充分调动所有可用的CPU物理内核，增加指令创建和处理的速度。借助多线程的优势，程序开发人员可以更灵活地利用处理器来减少帧速暴跌的现象——比方说在复杂3D场景中出现的帧速下降或者“停顿”的感觉。

　　不过在深海的演示DEMO里面，我们并没有看到相应的视觉效果；但3DMark 11的引擎大幅采用了多线程技术，以提升运行性能，在针对不同的CPU以及GPU硬件配置时，就可能表现出不同的载入速度。

　　写在最后

　　3DMark 11正式版将在今年第三季度正式发布，而Futurmark表示3DMark 11当中11两字特指DirectX 11技术，而非发布时间，因此3DMark 11应该不会跳票至2011年发布。尽管Futuremark对除“Deep Sea”之外的3DMark11细节严格保密，但是我们还是获知，3DMark 11正式版将包含两大测试场景，即除去“Seep Sea”之外，还将有1个名为“Space”的太空测试场景；除此之外，至于3DMark11还包含多少单独的“特色”附加测试项目，目前还不得而知。