让游戏更逼真流畅 A卡曲面细分驱动解析

AMD“曲面细分”调节选项

导语：喜欢PC游戏的玩家知道，游戏画面的精细度是可以通过游戏界面和驱动来设置的。如果在我们显卡计算能力足够强大的时候，我们会选择开启更高的分辨率，打开N倍的抗锯齿，N倍的各异项过滤，来在游戏当中获得更精细的画面。游戏画面越精细，显卡运算能力越高，游戏帧数就越低，为了保持游戏正常的流畅度，所以我们很有必要根据显卡情况来调节这些画面细节选项，以在游戏当中获得画面细腻和流畅度的平衡点。

“曲面细分”技术开启后的画面

“曲面细分”技术关闭后的画面

    从DirectX 11开始，微软采纳“曲面细分”技术作为新一代DirectX组成部分之后，游戏画面就变得比以前更为精细，同时也给显卡造成了更大的运算压力。尤其是AMD显卡不如NVIDIA显卡在“曲面细分”技术执行效能高的时候，ATI需要来解决这个棘手的问题，于是在新一代的11.2催化剂驱动当中加入了对“曲面细分”的调节功能。这意味着以后使用AMD显卡，在驱动当中除了可通过抗锯齿、各异项过滤来调节画面细节外，又获得了一种画面细节调节选项“曲面细分”。

AMD Catalyst Control Center版本号 11.2界面

   “曲面细分”调节选项是目前AMD显卡驱动独有的，它位于游戏选项→3D应用程序设置中，它与抗锯齿、各异项过滤位于同一面板下。

AMD“曲面细分”调节选项

    AMD“曲面细分”调节选项在驱动当中显示的中文名为镶嵌，这是因为“曲面细分”英文称Tessellation，如果直译的话应该译作“镶嵌化处理技术”。它有三种选择方式，第一，AMD自动优化；第二，使用应用程序设置；第三，就是用户自己来选择级别，一共分8档，分别为关、2X、4X、6X、8X、16X、32X、64X，倍数越高画面细节越高。

    那这个“曲面细分”调节选项究竟能给游戏画面的带来什么变化，不同的级别设定又会带来什么，这就是我们今天要通过测试来解析的问题。在此之前，我们先简单的来理解下什么叫“曲面细分”。

“曲面细分”是如何来改变画面精细度

“曲面细分”是如何来改变画面精细度

    ● “曲面细分”的来源

    Tessellation源来已久，它是由ATI在2001年开发的，一直以来都是AMD-ATI的专属技术。最早应用在微软XBOX 360游戏机上，在PC上没有广泛采用。从ATI R600（Radeon HD2000系列）核心以来，曲面细分单元一直集成在AMD-ATI的GPU内部，不过并没有引起广发关注，直到微软将其采纳后开始大力推广，成为DirectX 11的组成部分之一。目前“曲面细分”这种技术广泛的应用在曲面的几何处理，所以因此得名。

    ● “曲面细分”的意义

    因为计算机不能直接生成曲线，当然更不能直接生成曲面。我们在计算机屏幕上看到的曲线、曲面实际上是由无数个多边形构成的。当然多边形越多，那么曲面就会展现的更为真实。在之前，这项工作都是由CPU完成的，但是CPU是通用处理器，几何运算性能有限，不能无限制的增加多边形数量。这也是我们在一些游戏中看到人的脸“棱角分明”的缘故。“曲面细分”Tessellation技术，便是一种化繁为简的手段，简单的理解，便是在一个简单的多边形模型中，利用专门的硬件，专门的算法镶嵌入若干多边形，以达到在不耗费CPU资源的情况下，真实的展现曲面的目的。

    ● “曲面细分”的实现原理

曲面细分工作流程三部曲

    曲面细分就是在顶点与顶点之间自动嵌入新的顶点，在自动插入大量新的顶点之后，模型的曲面会被分得非常细腻，看上去更加平滑致密。它是一种能够在图形芯片内部自动创造顶点，使模型细化，从而获得更好画面效果的技术。 曲面细分能自动创造出数百倍与原始模型的顶点，这些不是虚拟的顶点，而是实实在在的顶点，效果是等同于建模的时候直接设计出来的。 　　

    曲面细分技术是完全可编程的，它提供了多种插值顶点位置的方法来创造各种曲面： 　　

    1. N-Patch曲面，就是和当年TruForm技术一样，根据基础三角形顶点的法线决定曲面； 　
　
    2. 贝塞尔曲面，根据贝塞尔曲线的公式计算顶点的位置； 　　

    3. B-Spline、NURBs、NUBs曲线（这三种曲线均为CAD领域常用曲线，在Maya中均有相应工具可以生成）

    4. 通过递归算法接近Catmull-Clark极限曲面。 “曲面细分”技术最初主要被用以“细分曲面”，随着该技术被纳入DirectX11范畴，得到大范围推广之后，插值顶点的算法也越来越多，因此用途也越来越广，产生了很多非常有创意的应用。

nVIDIA的“曲面细分”DEMO展示

    例如nVIDIA的一个DEOM演示了利用“曲面细分”技术生产的“头发”，这些头发都是真实存在的，当然并不是为每一根头发建立一个模型，而是利用“曲面细分”技术在有限的头发模型中，镶嵌入更多的头发模型。

    除了大幅提升模型细节和画质外，“曲面细分”最吸引程序员的地方就是：他们无需手动设计上百万个三角形的复杂模型，只需简单勾绘一个轮廓，剩下的就可以交给Tessellation技术自动镶嵌，大大提高开发效率；而且简单的模型在GPU处理时也能大幅节约显存开销，同时大幅提升渲染速度。

性能测试的硬件、软件平台状况

性能测试的硬件、软件平台状况

　　● 测试系统硬件环境

　　性能测试使用的硬件平台由Intel Core i7-920 2.66GHz、MSI X58A-GD65主板和宇瞻2GB*3双通道DDR3-1600内存构成。细节及软件 环境设定见下表：

“曲面细分”级别对显卡与画面的影响

“曲面细分”级别对显卡与画面的影响

    为让大家更明白，“曲面细分”级别高低对显卡性能和画面的影响程度，更好的理解前面的实现原理，笔者找到了一个可即时运算人物DEMO，来为大家展示下曲面越细，画质越高的道理。

1倍“曲面细分”下的曲线截图

1倍“曲面细分”下的人物细节

16倍“曲面细分”下的曲线截图

16倍“曲面细分”下的人物细节

31倍“曲面细分”下的曲线截图

31倍“曲面细分”下的人物细节

驱动调节测试 情况并不给力

驱动调节测试 情况并不给力

    10年之前，“曲面细分”已经诞生，之所以未成气候，就是因为此前的技术还不够完善，另外GPU处理能力不足也是一大因素，因此ATI即便有微软的鼎力相助，也未能将该技术发扬光大。到了DX10时代，ATI虽然在全线GPU当中整合了Tessellator模块，无奈孤掌难鸣，并没有得到游戏开发商的支持。

    直到DirectX11时代，GPU自身的性能有了长足的进步，硬件上真正具备了细分曲面的实力，再加上微软重新改写API渲染流程，专为Tessellation开辟了新的着色器，这才让Tessellation技术得以重见天日。

    其实直到今天，AMD显卡在DirectX11游戏中输给NVIDIA显卡，主要原因也是“曲面细分”负担太重，很有必要通过驱动来控制它的级别。这也是本次测试希望找到的“曲面细分”下画质与游戏帧速的平衡点，为此笔者选择孤岛危机2、黑手党2、Heaven Benchmark v2.1，2款DirectX11游戏和一款“曲面细分”测试DEMO来进行检验。

游戏程序下的曲面细分级别选项依然是最靠谱的选择

使用程序选项开启曲面细分前的画面

使用程序选项开启曲面细分后的画面

    通过6小时，数十次的不同尝试之后，笔者感到非常失望，怎么去调节驱动当中的曲面细分选项，也不能改变游戏当中的曲面细分程度，这或许还是驱动的兼容性不够完善的缘故吧！所以对ATI新驱动的曲面细分选项探秘也只能到此为止。

    写在最后：AMD能在新一代驱动当中加入对曲面细分的调节，确实是一件令人兴奋的事情，其好处也是显而易见的。只是目前各种软件的兼容性还不够成熟，或许选择游戏自身的视频设置选项来调节，才是最靠谱的选择；或许我们还需要等下一版驱动在这方面的改进。