革命性DX11架构！GTX480470权威评测

第八章/第一节 NVIDIA DX10时代经典DEMO回顾

● 8800GTX：四款Demo

　　首款DX10显卡——8800GTX发布时NVIDIA就公布了四款演示Demo，其中主打Demo有点新意，是将一位真人美女模特Adrianne从现实复制到了3D虚拟世界，作为虚拟形象代言人。

8800GTX主打Demo：Adrianne

　　与最新图形技术的集大成者Adrianne不同，另外三个比较小的Demo各有侧重点，也都各有各的特色：

 Froggy：测重几何

 Box of Smoke：测重物理

 Waterword：测重纹理

　　在G80发布之时，Vista和DX10都尚未正式发布，为了展示G80超前的技术特性，NVIDIA使用了OpenGL来实现了相同的效果，完全体现出了统一渲染架构的威力，以及新一代显卡高精度纹理填充、几何着色、还有物理等效果。

● 8800Ultra：Human Head Demo

    半年后8800Ultra发布，虽然同样是基于G80核心，技术上没有任何变化，但NVIDIA还是放出一款新的Human Head Demo，这款Demo同样给玩家带来了极强的视觉冲击：

　　在这个Demo中总共使用了多达17层纹理贴图合成了细致入微的头部皮肤！每一层纹理贴图的分辨率都是4096×4096像素，这样即便是以很近的视角观察人物皮肤，也不会出现失真的情况。如此一来，DEMO的每一帧图像都要对4000多万个像素进行着色，每秒渲染12亿个像素，而且使用了超长像素指令。

　　除此之外HDR效果也得到了完美展现。DEMO使用了两个独立的点光源投射在人头上，这两个光源可以通过鼠标随时改变方位及色彩，然后动态的反映在多层皮肤上，通过表面散射技术生成完美无暇的阴影。混合纹理以及动态光影对Shader性能和显存带宽都有苛刻的要求，G80核心在Shader以及纹理方面的性能都得到了大幅提升，而8800Ultra凭借高频率性能又提升了一个档次，由此得以在高分辨率和高画质下流畅运行。

● GTX280：Medusa Demo

　　GTX280虽然仅支持DX10没有升级到DX10.1，但在性能和特性方面都有了长足的进步，因此NVIDIA发布了更加强大的演示Demo来展示实力，这个Demo叫做美杜莎：

　　这个Demo的人物造型设计可以说是意味深长，从美杜莎的身上我们很容易看到6800Ultra Nalu和7800GTX Luna的影子。

　　美杜莎Demo是一小段剧情，描述了一位寻宝冒险者被美杜莎杀害的过程：这位冒险者来到神殿之后发现了很多无头石像，但在美杜莎出现之后，他被美杜莎美丽的相貌所吸引，警惕心不复存在；美杜莎主动献出宝物，冒险者不由自主地放下了手中的武器；此时，美杜莎偷偷的施展石化技能，自下而上冒险者的身体慢慢的变成了石块，等他意识到了为时已晚；可怜的冒险者成为了神殿的又一尊石像，神殿宝物完璧归赵，最后美杜莎终于露出了她那恐怖的真实面目，并用蛇尾将冒险者头部击碎……

　　美杜莎Demo的特色：超逼真的人物面部表情和肢体动作；高精度多层纹理贴图+超高多边形构成复杂的周边环境；大量使用烟、灰、雾、动态模糊等复杂着色；GPU物理加速：液体流动、衣物运动、火焰效果、破坏效果等；HDR、软阴影、全局光照等光影特效无处不在。

第八章/第二节 GTX480主打Demo：Supersonic Sled

　　伴随着GF100核心的发布，NVIDIA又精心设计了几个演示Demo，其中包括一个主打Demo和三个小Demo。首先我们来看看最重要的Supersonic Sled（超音速滑撬车）。

　　此次NVIDIA的Demo不同于以往任何一个，首先它是有真实历史作为背景的，而不是架空虚构；其次它既是个Demo又是个小游戏，而且还很耐玩，在展示技术实力的同时寓教于乐，非常高明！最后它还直接支持简体中文界面，方便中国玩家体验:

　　在启动Demo之后，首先我们可以看到一段60年代非常古老的黑白电视新闻，讲的是美国科学家在测试人类所能承受极限速度/加速度的实验：

　　历史背景：1947年约翰·保罗·斯塔普博士，开始以自己为对象，做各种人体过载和冲击承受力试验，1954年斯塔普博士在美国新墨西哥州创下人类有史以来最快的加速和停止纪录：46.2G。为了研究高速飞行中风挡破损，飞行员对强大气流的承受力，斯塔普博士坐在无风挡的火箭式滑撬车上进行试验，结果表明917公里/小时的近地飞行，高速气流对飞行员没有伤害。为了试验斯塔普多次遭到各种伤害，其中包括肋骨和肢体多处骨折，视网膜脱离，多处血管爆裂和复杂的多器官损伤。新闻界称其为“地球上速度最快的人”和“空军最勇敢的人”。

　　研究结果表明只要有适合的姿态和防护装备，人体至少可以承受45g的过载而不会死亡。斯塔普的试验对后来飞行员的飞行座椅和抗荷服、安全带产生了重要影响，同时受惠有伞兵安全带的改进、汽车防撞安全带和所有新车强制使用安全带的法律诞生。

　　然后正式进入Demo界面，NVIDIA的Supersonic Sled（超音速滑撬车）就是以当年的火箭车作为蓝本，设有一个液体燃料的主推进器，搭配四个固体燃料助推器，还有一个减速用的固体反推器。

　　玩家的任务就是以最快的速度到达终点，而且在轨道尽头紧急刹车停下来不至于坠落山谷，这样才能获得有效成绩。整个过程需要玩家灵活运用火箭助推器和反推器，和朋友一起竞速会很有意思。

　　在轨道车运行过程中，两边景物的动态模糊效果非常不错，营造出了一种超高速的感觉，运行速度不同动态模糊的程度也有所差别。此时如果暂停的话，四周又会变得无比清晰。

　　虽然这个小人的模型比较简单，但在在轨道车高速运行中，人物面部表情和肢体动作都会产生一些有意思的变化，比如他会双手合一祈祷不要被撞死、因为加速度太高而临时性失重、脸部惊恐的表情还有皮肤被气浪吹变形等等。

　　以往的游戏或者Demo，都片面注重对人物主体的刻画，而忽视整个场景的大背景。而此次Demo的环境，比如山脉和峡谷都是由Tessellation技术生成的，可以根据玩家视野的远近动态调整细节，大幅提升了画面表现力又不至于造成性能下降。

第八章/第三节 Supersonic Sled惊艳的物理效果

　　Supersonic Sled是一个很好玩的小游戏，但它的主要任务还是为了展示GTX480/470的技术和性能实力。从画面风格来看该Demo偏重于卡通化，因此画质不如Crysis这类追求真实世界的游戏好，它主要向大家展示了两种技术：DX11中的Tessellation和PhysX。

　　这款Demo同时支持DX11和PhysX，因此只有GT480/470可以运行，其它N卡和A卡都不行。

　　在运行过程中有很多随机因素，比如当固体火箭推进器用完后抛弃时，就有可能砸坏液体发动机喷管，造成推力失衡车毁人亡；如果一次性启动多个推进器，发动机可能会直接爆炸或者甩出滑轨，总之这些都是由PhysX实时产生，操作与玩法不同会有不同的效果。

　　当滑撬车以高速接近拱门时，产生的震动和气浪会将其摧毁，玩家用自动视角模式将完整的观察到这一壮观的场面，如果滑撬车速度较慢的话拱门将不受影响，如果滑撬车在逼近拱门时一次开启多个助推器，那么拱门将提前被毁，最终有可能砸坏滑撬车。所以玩家想要在该Demo中取得好成绩的话，必须考虑到这些“意外”情况的发生。

　　滑撬车通过小木屋时，超声波气浪将会掀翻屋顶，整个屋子完全散架，有些木料会被带跑很远的距离，速度越快摧毁的越彻底。

　　PhysX物理效果在通过峡谷上的大桥时效果最为震撼，即便是钢筋铁骨的轨道也承受不了超音速火车通过时所产生的剧烈震动，滑撬车以高速按照惯性顺利通过大桥后，整座桥将会完全散架，产生的碎片有成千上万个，毁坏程度取决与滑撬车的速度，当然也可以在Demo中手动设定，来仔细观察震撼的物理效果。

　　除了线框模式，该Demo还提供了物理模式，可以清楚的看到模型零部件受力的大小，PhysX引擎根据当前的速度和加速度判定各零部件的运动轨迹，如果超出所能承受的范围，则会自动分解或者毁坏。

　　总的来说，Supersonic Sled中的PhysX效果是最大的亮点，Demo可玩性也很高，人物的AI和环境的Tessellation效果都不错，但整体画面风格并不惊艳，这与以前Demo作品的风格截然不同。

第八章/第四节  GTX480 Demo：RagingRapidsRide

　　本想通过视频的形式向大家演示这款Demo，但因为特殊原因而放弃了，静态的照片很难展现出该Demo的设计初衷与亮点。RagingRapidsRide主要展示了PhysX惊人的交互式动态物理效果。

　　这也是一款小游戏，要大家控制小船在崎岖不平的峡谷中穿梭，看谁在最少的时间内超越最多的旗帜。如果您不想玩的话，Demo会自动循环跑，整个过程展示水流与峡谷、船的交互效果，船撞到墙上产生的力反馈，还有撞破旗帜后的物理效果。

　　操作起来非常简单，但路线完全是随机生成的，PhysX的效果在流体运动中展现的淋漓尽致。原来PhysX不仅仅局限于爆炸、布料这些方面，处理流体计算已经互动效果才是最有趣的应用。

　　GTX480运行该Demo非常流畅，GTX285也不差，N卡用户一定要亲身体验一下才能感受到PhysX的真正魅力，这是以往PhysX游戏中都不具备的。

第八章/第五节  GTX480 Demo：Island11震撼的水面效果

　　除了主打的Supersonic Sled Demo外，GTX480还有两个专门用作技术展示的小Demo，相当于DX11 SDK，主要演示了Tessellation技术的两种另类应用。

　　首先来看看Island11这款小Demo，NVIDIA使用Tessellation技术构建了不可思议的水面效果：

 　　如果您还认为水面渲染效果最好的引擎是Crysis，那就OUT了，看看Island11中的截图吧，足以秒杀以往任何一款游戏中的水特效。如此惊艳的画面正是拜Tessellation技术所赐，只要细分出足够多的曲面，水面的动态效果就更逼真。如果不使用Tessellation的话，复杂的模型足以让任何一款显卡渲染到崩溃。

　　Tessellation的目的就是让硬件根据软件的要求自动拆分出顶点和曲面，从而以较少的模型实现非常丰富的细节，直接建立复杂的模型当然可以，但代价非常恐怖。

    Tessellation当然也会消耗资源，主要取决于GPU当中Tessellator模块的处理能力，如果能力有限则性能下降很大，如果处理能力特别强那么性能损失就会很少。因此新一代DX11 GPU的设计重点就在于平衡Tessellator和Shader部分的负载。

　　Island11这个Demo只使用了DX11技术，而没有加入PhysX，因此HD5000显卡也能运行，在后面的评测章节我们会进行详细的性能对比，来检验N卡和A卡到底谁的Tessellation性能更强？

第八章/第六节  GTX480 Demo：Hair飘逸的长发

　　还记得6800Ultra美人鱼Nalu那一头飘逸的长发吗？那可纯粹是用暴力模型堆积出来的效果，由于要求太高，时至今日都没有什么游戏使用这种方法来刻画毛发效果。直到DX10时代，有了几何着色之后，可以通过简单的复制粘贴方式来营造一些比较短的毛发效果，但对于长发依然无能为力，因为一根根头发之间相互干涉的交互效果并不容易实现。

    DX11时代，NVIDIA使用Tessellation技术攻克了这一难题，启动Hair Demo之后的动画马上给人耳目一新的感觉：

　　同样是基于Tessellation技术的演示Demo，上一页Island11中细分水面的效果大家很容易理解，而在这款Hair中大家很难想像到被称为“细分曲面”的这项技术居然可以被用来“细分头发丝”！？

 　　关闭阴影之后，FPS大幅提升，看来造成性能下降的主要原因并非是Tessellation的效率关系，而是由于模型太过丰富，光线经过如此众多头发之后的计算量非常大。看来如果要将头发Tessellation技术应用在实际游戏中的话，由头发所产生的光影应该适当的缩水，不然就会消耗太多的GPU资源。

　　如果把Tessellation关闭的话，就看到了这样一副惨不忍睹的画面，这实际上就是这个女孩“真实”的头发数，前面大家看到的稠密的秀发都是用Tessellation技术虚构出来的。

　　一般来说，在视角拉远时，为了降低GPU负载，Tessellation技术会自动减少“复制”出来的头发数量，此时人物的头发太少影响视觉效果，为了弥补这个不足，特意设计了加宽头发的功能，从而保证远距离观察时头发的稠密程度，此时由于距离较远，玩家很难注意到这些细节的变化。

　　通过这幅截图，大家就可以非常清楚的看到，原来密密麻麻的头发都是一组一组的，每一组头发其实都只有一根是真实的，其它的几十跟都是由Tessellation自动生成。在受到空气流动或者摇头动作时，头发是以真实的头发丝为核心、以Tessellation生成的组为单位运动，当然这些细节如果不刻意指出的话很难察觉。

　　在DiRT2这款游戏中，Tessellation技术被用来渲染布料、水洼、人物和地形，但都是轻量级的。此次NVIDIA的两款Demo用Tessellation生成水面和头发不但很有创意，而且极具视觉冲击力，但对GPU的Tessellator运算能力提出了更高的要求，那么HD5000在运行这两款Demo时的性能如何呢？后文中见分晓。

第八章/第七节  GTX480 Demo：Design Garage——第一个民用级光线追踪演示程序

　　相信很多人都是第一次看到真正的光线追踪效果是什么样的，感谢NVIDIA在GTX480发布时为我们提供了这样一款震撼的演示Demo。

　　该Demo内置了一些名车的模型，还有相关的场景，我们可以自由的将其组合以获得很好的显示效果。这个光线追踪程序结合了传统的光栅化渲染，在普通模式下的速度很快，切换视角之后几乎实时就能渲染出来，但如果开启HQ模式的话，就开始了真正的光线追踪渲染，我可以非常直观的看到屏幕上一个个像素点在改变颜色和反光。

　　在2560x1600的顶级分辨率下，渲染一帧画面大概需要等待几分钟到十几分钟，虽然时间较长但却非常值得，最终获得的画面跟照片几乎没有差别！

　　光线追踪Demo内置了一个超音速火箭车的模型，通过开关HQ模式可以清楚的看到反光效果的差距。

　　事实上普通模式下的画质已经要强过当前所有游戏了，但与真正的光线追踪模式下还是有不小的差距，大家可以点击放大仔细对比。其中HQ模式还有一些像素没有渲染完毕，就被笔者截取下来了。应该适当降低分辨率这样渲染速度会快很多。

　　该Demo操作非常简单，主要用来展示光线追踪的效果与新显卡的性能，手头有高端N卡的朋友不妨试试看，绝对让您大开眼界！