别迷信3DMark11——DX11性能测试标准研究

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如果要问一个玩家,最常用的测试显卡性能的软件是什么,那么我们得到的回答多半都是“3DMark”……当显卡进入了DX11时代后,Futuremark也适时地推出了支持DX11的显卡测试软件——3DMark11。延续着过去3DMark系列在人们心中的地位,3DMark11很快成为了大多数人测试DX11显卡性能的主要工具。不过,不少玩家发现,一些显卡在3DMark11中的得分很高,但是在DX11游戏中的表现却很一般,特别是同档次NVIDIA以及AMD显卡的对比中,两款在3DMark11测试中得分相近的产品,在DX11游戏中却有很大的差异。这不得不让人产生疑问,3DMark11是不是真的可以表现出DX11显卡的性能?

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左为未使用曲面细分技术的画面,右为使用曲面细分技术的画面

游戏新世纪,DX11到底是什么?

在解答大家心中疑问之前,让我们来看看DX11和过去的API在表现形式上到底有什么区别。相对DX10来说,DX11最关键的特性有5点,分别是Multi-Threading(多线程处理器)、Shader Model 5.0(着色器模型5.0)、DirectCompu-te11(计算着色器)、Tessellation(镶嵌式曲面细分技术)以及Texture Compression(纹理压缩)。而在这5点中,无论是多线程处理器、着色器模型5.0、计算着色器以及纹理压缩,都无法直观地将DX11游戏效果展现在我们面前,只有Tessellation(镶嵌式曲面细分技术)这一关键的技术点才能让我们实实在在感受到DX11游戏和过去游戏的区别。

Tessellation技术(以下简称曲面细分)是DX11的关键特性之一,该技术可以说是AMD经过多年的改进与完善而来的技术,当然这项技术并不是AMD的专利,在这项技术成为DX11的标准后,无论是AMD还是NVIDIA的DX11显卡,都必须支持这项技术。从技术角度而言,曲面细分技术就是把一些粗糙的几何模型图形分成很多更小的图形,从而实现更细致的几何模型。曲面细分可以让某一图形变成立方体,并通过旋转让其从底部看起来像是个球形,这样的话将节省直接生成多边形所消耗的大量GPU资源。微软在DX11中,增加了Hull Shader (外壳着色器)和Domain Shader (域着色器),专门用于协助曲面细分模块工作。

说简单一点,一款显卡要成为DX11显卡,那么它必须支持曲面细分技术;而一款游戏要成为DX11游戏,那么就要使用到DX11的特性,包括过滤阴影、CS(Compute Shader)、HBAO等,更重要的是支持曲面细分技术。可以说DX11游戏从视觉效果来看,和过去游戏的区别就在于是否采用了曲面细分这一技术。

随着目前DX11显卡成为主流,越来越多的DX11游戏也出现在市面上,很多DX11游戏都支持曲面细分这一技术。所以不夸张地说,DX11游戏是未来游戏的趋势,而曲面细分技术则是DX11游戏在特效画质上和非DX11游戏有所区分的关键因素。

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使用了曲面细分技术(左)和未使用曲面细分技术(右)的区别,注意衣袖边角

A/N显卡碰撞,谁是DX11测试标准?

在了解了DX11的关键技术是曲面细分后,那么我们就来看看如何测试一款显卡的DX11性能。

测试平台

处理器:Intel Core i7 870

主板:华硕P7P55D Deluxe

显卡:Radeon HD6970;Radeon HD5850;Radeon HD5550;GeForce GTX570;GeForce GTX460;GeForce GT430

内存:宇瞻DDR3 1600 2GB×2

硬盘:希捷7200.12 1TB

电源:航嘉X7-900W

系统:Windows 7 64bit中文版

在测试显卡方面,我们使用了AMD和NVIDIA定位价格相近的6款产品,分别是AMD的Radeon HD6970、Radeon HD5850以及Radeon HD5550;而NVIDIA则选择了GeForce GTX570、GeForce GTX460以及GeForce GT430。而在测试程序方面,我们除了选择3DMark11以外,还选择了数款比较强调曲面细分效果的DX11游戏以及测试程序,分别是《天堂2.1》、《石巨人》、《失落星球2》以及《鹰击长空2》,大家可以看看这些同档次显卡在3DMark11中的分数差异,以及它们在实际DX11游戏以及其他测试程序中的差异。在测试中,除了3DMark 11之外,其他所有测试项目我们都将分为两个环境进行测试,分别是“1080P分辨率+高画质+4×AA”以及“1680×1050分辨率+高画质”,如果游戏本身无抗锯齿选项,则不测试抗锯齿性能。

NVIDIA和AMD在定位价格接近的两款显卡上,如Radeon HD6970和GeForce GTX570、Radeon HD5850和Radeon GTX460等,从人们心目中测试DX11性能标准软件——3DMark11的分数上来看,性能基本是处于同一水平线上的。那么它们的DX11性能是否真如3DMark11分数显示的这样接近呢?下面用实际的DX11游戏以及其他DX11测试软件来验证。

在实际的DX11游戏测试中,定位价格接近的N卡和A卡则表现出另外一种情况,基本上,同档次的每款N卡在我们测试的DX11游戏中,都要大大强于A卡,甚至如GeForce GTX460这样的显卡,在很多DX11游戏和程序中,其性能表现都可以和AMD的旗舰级产品Radeon HD6970媲美……这和号称DX11权威测试软件3DMark11的测试结果可以说是大相径庭,这是怎么回事呢?

正如前面所说,DX11的一项关键技术就是曲面细分技术,在其他性能指标类似的前提下,哪一款显卡的曲面细分性能更强,那么在支持曲面细分技术的DX11游戏中的表现自然也就更好。

而3DMark11其实只能算是一款测试显卡综合性能的软件,它的测试项目很多,无法像一些DX11游戏以及其他DX11测试项目那样全程都采用曲面细分技术,它还包括了物理表现、通用计算、纹理填充以及其他DX11特性,如CS、过滤阴影、HBAO等性能的测试项目,所以它的测试分数实际上是综合了一款显卡各种表现的分数,而不仅仅是曲面细分项目,从这个角度来看,3DMark11并不能算是一款“专一”的DX11测试程序,所以在实际的DX11游戏大量采用曲面细分技术的环境中,显卡的表现和3DMark11有着很大的不同也就可以理解了。

以Radeon HD5850以及GeForce GTX460为例,这两款DX11显卡在3DMark11中的分数很接近,Radeon HD5850甚至要略强于GeForce GTX460。但是由于NVIDIA的GeForce GTX460的多形体引擎达到8个,而全系列的AMD DX11显卡则只有1个多形体引擎(多形体引擎的数量在一定程度上决定着曲面细分性能),所以在其他性能指标数据比较接近的情况下,GeForce GTX460实际在每款参测DX11游戏中的表现都要比Radeon HD5850强很多。

测试结果及分析

3DMark11

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DX11游戏及其他DX11测试软件
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玩DX11游戏,还是要看显卡实际表现

我们并没有否认3DMark11支持DX11,不过从实际的测试结果来看,在DX11最关键的曲面细分性能上,3DMark并不能准确评判出两款不同显卡的性能差异,所以说如果用3DMark11来评价一款显卡的DX11性能,无疑是不太合适的。3DMark11依然是一款优秀的显卡性能测试软件,但它更适合用于测试显卡的整体综合实力,而不是单一的DX11性能;或者它可以用于测试同品牌GPU显卡的DX11性能,却不适合用于测试不同品牌GPU的DX11性能。

如果玩家想购买一款专用于玩DX11游戏的显卡,那么我们建议不能光用3DMark11这款软件来测试,更多还是要实际的DX11游戏,或者单一的DX11测试软件来测试。目前DX11游戏以及测试程序已经有不少,除了《失落星球2》、《鹰击长空2》、《石巨人》、《天堂2.1》外,大家还可以用微软的DX11 SDK程序、《异形大战铁血战士》、《地铁2033》、《潜行者:普里皮亚季的呼唤》、《孤岛危机2》等DX11软件来进行测试,那样才能得到自己显卡比较准确的DX11性能。

从目前市面上的显卡来看,在同档次显卡上,NVIDIA由于多形体引擎的关系,在曲面细分的性能上要强于AMD的显卡,这样在很多DX11游戏中,NVIDIA的DX11显卡在性能上就有着较为明显的优势。如果玩家想要一款跑分很厉害的显卡,那么按照市面上高端的显卡购买即可;但如果玩家想要真正在DX11游戏中流畅地游玩,那么在定位价格较为接近的产品中,还是建议购买NVIDIA的DX11显卡。