一个洋葱引发的血案 3DMark06技术浅析

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作者：Rowan    文章来源：本站原创    点击数：    更新时间：2007-7-28

编者按：这篇文章成文于2006年2月20日，发表在《电脑商情报》上。是一篇非常不错的技术解析文章。3D显卡评测软件有很多，但是最为知名，最为权威的，还是洋葱头的3Dmak。我的第一块显卡是NVIDIA的TNT2标准版。那是早在1999年买的。当时我记得特别清楚1250元。正因为有了这块显卡，才带我走进了奇幻的3D世界。当时随卡赠送了一个评测软件3Dmark99。

一个洋葱引发的血案——3DMark06技术浅析

从疯洋葱到未来测试

2002年底，著名评测软件公司MadOnion正式宣布把公司名称从原来 的MadOnion（疯洋葱）更改为Futuremark（未来测试）。这样可以更好的体现其主打产品线3DMark以及PCMark。从1998年发布3DMark99开始这个系列软件就成为了显卡评测必跑的项目之一，如今它已经成为业界评测显卡性能优劣的一把标尺。也正是由此各大显卡芯片制造商也围绕着这颗小小的洋葱展开了厮杀。公元2006年1月18日，新一代显卡评测软件3DMark06正式发布。一石激起千层浪，3DMark06又给我们带来了怎样的惊喜，又即将引发怎样的血案呢？

新旧测试特性对比

总体来说新版本的3DMark06沿用了不少上一代的测试场景，因此有人戏言3DMark06应该称作3DMark05 SE。仔细想想这种说法也不为过，因为DirectX的版本没有任何变化，新一代的DX需要等到今年12月微软发布Vista才能揭晓。从ATi正式发布R500系列架构开始，NVIDIA和ATI两大显卡巨头的主流显卡都已经开始支持SM3.0规范。新的3DMark06主要也是针对R500和G70这个级别的显卡评测而推出的。

3DMark05/06评测项目对比

从这张对比表格我们不难看出3DMark06中许多测试都是针对SM3.0而设计的，只有少数场景是SM2.0兼容性测试。而SM3.0的主要亮点就是HDR高范围动态光照渲染效果，在新版本中HDR特效被发挥的淋漓尽致。在未来支持多核心处理器是大趋势，从这一带3DMark开始也将支持多核心处理器。

SM3.0贯穿了整个3DMark06

Shader是一段可以改变象素和顶点的小程序。因此在Shader规范模型中又划分出两个分支，一个叫做象素Shader（Pixel Shaders）一个叫做顶点Shader（Vertex Shaders）。这个Shader小程序可以为游戏场景添加一些基本的几何学特效。例如湖水的涟漪，它会让特定的蓝色材质发生移动、扭曲和倒映，这样就会给人波光粼粼的感觉了。若是要将一个物体渲染成玻璃风格，它就会让一些材质发生透明和扭曲。

SM是Shaer的行业规范标准，现在它的最高版本是v3.0。在v3.0中可以处理更长更复杂的Shader指令，这就意味着游戏开发人员可以做出更为绚丽而复杂的场景。虽然我们在3DMark06中所看到不少与上一代相类似的场景，但是可以说几乎所有的Shader代码都需要重新编写。只有这样才能更好的测试显卡在SM3.0下的性能表现。也正式由此，从新改写的SM3.0代码贯穿了3DMark06的始终。

3DMark中的SM3.0特性

HDR高动态范围光照技术是SM3.0规范最主要的特性之一，它可以明显改善光照效果。简单的说这项技术可以增大颜色的动态范围，让你在屏幕上看到更多的色彩。该明亮的区域会变得更量，该昏暗的地方会变得更暗，可在屏幕上呈现出非常逼真绚丽的画面。因为要计算更高精密度的颜色数据，也就带来了更多额外的数据运算量，所以当开启HDR特效时显卡的运算量会更加繁重，这对显卡是非常严酷的考验。在3DMark06中有许多场景使用了HDR效果，这使得画面看起来更接近自然光照。（如图1，3DMark06中的HDR效果对比。）除了HDR之外3DMark06中所用到的SM3.0技术有：

vPos Register：一种寄存器数据类型
Derivative Instructions：Shader指令可以派生新出指令
Dynamic Flow Control：又名动态流程控制。顶点着色单元的功能，不仅可以直接省略许多不必要的程序运算，也可以略过许多不需要用到的指令，从而减少处理指令的长度，增加显示芯片的运算效能。
Large number of interpolators：多指令校对。
Large number of constants：多指令常量。
Large number of instruction slots：多指令槽
Texture instructions with explicit LODVertex
Vertex Texture Fetch：在Shader粒子测试中使用的特性
除了vFace Register之外3DMark06几乎使用了所有的SM3.0关键技术。

处理器测试：AI和物理仿真

在上几代3DMark中为了主要测试显卡的性能，处理器性能的优劣对最终总分影响甚小。但是未来的游戏场景将作的越来越复杂，除了控制程序流程之外处理器还要负责更为复杂的物理仿真运算和AI人工智能运算。在3DMark06中CPU测试项目是不能关闭的，最后的成绩也会与总分相结合。由此我们也不难看出未来电脑游戏对处理器的依赖程度。

在3DMark05中处理器评测仅仅是两个简单的软件顶点测试项目。而在新的3DMark06中不仅加入了多核心处理器的支持，更加入了Ageia发布的PhysX物理仿真函数测试。这可以让3D物体在进行爆炸、掉落、反弹等动作时具有更加逼真的物理特性，由此可以让这些景物更贴近真实的生活。为了让游戏中的敌人更加聪明，游戏开发人员所设计的AI程序也越来越复杂起来。新的CPU测试项目中就加入了许多复杂的路径算法测试，这是许多现代游戏中经常会用到的运算。