让游戏更真实 华硕PhysX物理卡小测

一切为了更好的游戏—PPU的诞生

　　在游戏中，特别是在3D游戏中，对真实世界的仿真和模拟往往是需要外围高标准的硬件设施才能达到的。不知道各位喜爱玩显卡和3D游戏的玩家记不记得，3DMark 03测试软件中的第四个测试场景：在一个树木茂密的大自然中，阳光普照，有着河流和各种植物，十分漂亮，整个场景美伦美奂，充分展示了当前三维图形工业的深厚造诣。这一幅场景中，画面由河流中转入到岸上场景以后，相信大家就会发现帧数下降得非常利害，性能较好的显卡大概可保持在每秒20～30帧左右，而普通的低端入门级显卡就有些惨不忍睹 ，只能看幻灯片了，这是为什么呢？首先，这幅场景中拥有大量的多边型计算和多边型贴图和一个高亮度光源进行光照，这些计算本来就相当十分耗费系统资源，但是这其中还有一个非常重要的因素就是加入了风的运动 ，当树叶和植物受到风的影响而左右摆动起来，这其中要涉及到大量的物理模拟计算，包括树叶摆动的幅度，风力的大小，风的方向和阻力等仿真运算。

        GPU在处理各种图形计算的同时还要负责去运算这些物理变化，而GPU的运算性能在受到物理处理瓶颈时就会影响到其他的图形处理效果，所以就会直接导致帧数的下降。而在大型的3D游戏中，为了使游戏的画面更加的真实，开发小组就会在游戏中设计许多接近现实的物理计算，比如：自由落体，物体运动，空气流动，力的反弹以及各种物体间碰撞等等。但是在传统的计算机中，游戏的物理运算基本上是通过物理引擎加上CPU处理后的物理参数后再反馈到中游戏之中，这种方式往往在遇到大规模的物理运算时就会出现运算瓶颈，这也就造成了游戏中一旦出现大量物理运算时，帧数就会明显下降。那么如果来解决这个问题呢，在Game Developers Conference （以下简称GDC）2005游戏开发者大会上，一家来自美国的半导体生产厂商AGEIA给我们一个非常好的答案：使用PPU。

AGEIA最早提出物理卡的概念

        那么，说了这么多，到底什么是PPU呢？PPU就是Physics Processing Unit（物理运算处理器）的简称，如果CPU是为了达到更快的运算速度，GPU是为了达到更好的图像效果，那么PPU就是为了使游戏更加真实。在以前的3D游戏中，大多数的背景和物体都只是一些死死的贴图效果，毫无真实感可言。而在去年发布的FPS游戏大作Half Life 2（半条命2）中，游戏开发商就给了玩家们一个非常真实的物理世界。你可以在游戏中捡起一个废纸盒，然后把它抛向远处，然后可以看见它撞击到墙壁以后反弹到上地面上，溅起一阵灰尘。接近于真实物理效果使得游戏不再是由一个个的贴图组成，任何物体都是可移动的，它们都遵守着游戏中的物理参数，组成了一个“真实”的游戏世界。

        今天PPU的出现，让人们再一次的看到了图像处理技术的新出路，不再是像以前一样只是单一的工艺进步、频率提升、管线堆叠，而是采用了不同方式的处理技术。以往游戏的物理运算都是依靠CPU来辅助GPU来进行物理运算，但是GPU本身的处理就已经非常繁忙，而加入了PPU以后，GPU便摆脱了耗费资源的物理运算，而只负责进行图像的渲染和显示，所谓“术业有专攻”，PPU负责进行单独的物理运算，而CPU则进行两者之间的综合协调，达到完全互补效果，使得游戏的表现更加接近于真实。PPU的出现又将是一轮新的3D技术革命，而将物理计算和图像处理分开运算可以创造出更加生动的和真实游戏环境。而玩家也将体验到像电影中的一样的壮观场面，各种物体爆炸、撞击、建筑物倒塌等等。有了PPU的辅助以后，可以很轻松的实现各种复杂的碰撞。

CPU&GPU&PPU三者之间的关系

华硕PhysX P1 GRAW Edition庐山真面目

　　基本规格：

　　总线类型：PCI v2.2/2.3
　　显存容量：128MB
        显存位宽：128Bit
        显存频率：733MHz
　　显存颗粒：SAMSUNG K4J52324QC-BC20
　　输出接口：N/A
　　售　　价：约299美元

华硕PhysX P1 GRAW Edition正面图（点击放大）

华硕PhysX P1 GRAW Edition背面图（点击放大）

　　华硕PhysX P1 物理卡采用了蓝色的PCB，板型和当今的X1900/7900GTX相比，算是小个头了。物理卡整体做工相当不错，供电部分被集中在了物理卡右部，背部安装了风扇加固条，体现了华硕一线大厂在细节设计上的周到之处，由于功耗不小，物理卡同样需要外接电源，我们看到它使用的是一个4Pin的外接电源插口。华硕PhysX P1 物理卡的一大特点是采用了PCI总线接口，可能很多人会说PCI总线的带宽只有133MB/S，会不会发挥不出物理卡的效能，其实物理卡在整个PC系统中起着降低CPU占用率，分担图形子系统的部分工作等辅助功能，PCI总线的带宽还是可以满足其需要的。使用PCI接口的另一大好处是能够有效地保证平台的通用性，大家的主板或许没有PCI-Express插槽，也可能没有AGP插槽，但一般都具备PCI插槽。
 

  
显卡的核心和“接口” （点击放大）

　　物理卡核心采用了AGEIA出品的PhysX PPU核心，根据AGEIA公司的白皮书对该核心的介绍，该芯片的峰值指令位宽为200亿/秒，可以支持每秒5.3亿球体对球体碰撞（sphere-to-sphere），曲面对曲面（Convex-Convex ）的碰撞最大为533000/秒。在工艺方面，PhysX使用了TSMC公司0.13微米的生产工艺，其内部集成了约1亿2千500万个晶体管。华硕PhysX P1 物理卡没有提供任何输出接口，和普通显卡的设计大相径庭，这也在一定程度上颠覆了大家对传统显卡的认识。

华硕PhysX P1 GRAW Edition的供电部分（点击放大）

　　物理卡的供电部分做的非常到位，元器件方面全部采用了三洋的SVP固态电容和抗电磁干扰的封闭式电感，保证了物理卡在各种使用环境下的稳定运行。

显卡使用三星2ns DDR3显存(点击放大）

　　该物理卡板载了4颗三星2ns DDR3显存，容量为128MB，工作频率为733MHz，能提供约12GB/s的带宽。

 
显卡使用的散热器(点击放大）

　　物理卡使用的散热器为单槽散热设计，从外形来看和ASUS在6600GT显卡上使用的风扇非常类似。物理卡正常工作时风扇的声音很小，照顾到了不少喜欢静音的用户。

 
显卡提供了游戏和丰富的附件(点击放大）

　　华硕PhysX P1 物理卡提供了正式版的《幽灵行动3》游戏和数个支持物理卡运算的游戏Demo，并附带了详细的说明书和一拖二电源扩展口以及一个CD包。

华硕PhysX物理卡测试

　　测试平台方面，我们没有使用成本较高的双核+SLI平台，主板方面采用了Intel的915P平台，与之相搭配的CPU是Intel的Pentium 4 530，驱动方面使用的是NVIDIA最新的84.56 WHQL版驱动和AGEIA PhysX物理加速卡最新驱动2.4.3b WHQL多语言版

PhysX物理显卡驱动自带的Demo

自带的Demo很好地演示了物理运算带来的真实性

　　在安装完驱动之后，驱动提供了一个自带的演示Demo，大家可以操纵键盘和鼠标控制白球对立方体进行碰撞。AGEIA提供这个Demo的最大意愿或许就是展示一下物理卡在模拟物体真实运动上的高仿真度。

　　我们所用到的测试游戏为华硕PhysX物理卡自带的游戏Ghost Recon 3（幽灵行动3），该游戏是首批针对PPU进行了优化的游戏之一。其实AGEIA PhysX的这种优化特效也可以通过CPU的运算而得来，只不过CPU速度会有所不如而已。

幽灵行动3游戏画面（Without PPU）

幽灵行动3游戏画面（With PPU）

　　在第一组画面上，当我们在游戏中使用手雷将目标物炸掉，在安装了PhysX 加速卡之后你会发现在爆炸画面中会出现更多的碎片从被摧毁的汽车中飞出，而在第一张图片中，飞溅物数量明显减少，拟真度明显不如第一张图，此外在第二张图片中爆炸产生的光柱在图片左边的覆盖范围要更大。

幽灵行动3游戏画面（Without PPU）

幽灵行动3游戏画面（With PPU）

　　同样，在第二组画面里，在启用了PhysXPPU加速之后，你可以看到更多的飞溅物，虽然在第一张图中，依靠显卡的单纯演算，画面表现已经很不错了，但是当安装PhysX PPU之后，飞溅的粒子体积要更小，数量也更多，画面整体上更上了一个台阶。

        总而言之，现在的PPU无论是在游戏支持上，还是软件和驱动方面都不是很完善，我们的确能够看到它在一些游戏中所带来的一定的性能和画质上的提升，但是和其近300美元的价格联系起来，似乎又很不值。老实说，就现在的价格和支持的软件程度而言，购买一块AGEIA PhysX加速卡也许显得还有些早。但是，在未来的12个月内将会有大量的支持PPU并为其优化的游戏上市，或许到了那时，才是物理卡真正普及和流行的时候。