《孤岛危机2》画质、性能对比测试

一款号称具备“电影级画质”的DirectX 11游戏在上市之初却并不支持DirectX 11，增添了其神秘感。在时隔数月之后，游戏开发商Crytek正式发布了该游戏的DirectX 11补丁包。一时间，玩家都迫不及待地准备体验这款游戏。是的，不用猜了，它就是《孤岛危机2》，也只有这款游戏能让无数硬件发烧友和游戏爱好者为之动容。笔者也在第一时间下载了该游戏的DirectX 11补丁包，一场堪为DirectX 11时代为华丽的游戏之旅已经开启。

DirectX 11补丁包技术详述

Crytek官方将DirectX 11补丁包称之为“DX11 Ultra Upgrade”（DX11超级更新），DirectX 11补丁包不仅带来对DirectX 11的支持，而且还附带官方1.9补丁，同时为DirectX 11和DirectX 9 API带来12项图形改进和性能优化。

该补丁包包含多个视觉改进，比如曲面细分，具有半影变量的软阴影、改进的水面渲染和粒子动态模糊和阴影等。此外，它还加入3项新研发的技术，分别是实时局部反射、接触式阴影和基于子画面的散景式景深。官方1.9补丁还为该游戏新添了一个超高（Ultra）画质选项，其中包含上述图形新技术。另外，Crytek还发布一个免费的高解析材质包，并在游戏的菜单选项的进阶图形当中加入相应的高解析材质开关。当然，针对多卡互联系统，该补丁包还进一步提升了多GPU并行的效率。

安装完1.9补丁后，会出现超高（Ultra）选项。

装上补丁包，实战《孤岛危机2》

接下来，笔者将一步步安装该游戏的各种补丁包，并逐一体验这款DirectX 11时代为华丽的游戏的各种特效技术。需要说明的是，高解析材质包的官方系统推荐要求是，显卡的显存容量至少1GB，并且要求使用64位的操作系统。

首先，笔者运行官方1.9补丁，可以直接将游戏从1.0版本升级到1.9版本。该补丁安装完毕之后，在游戏的选项→画面选项主菜单里面可以发现在“系统规格”一栏中，已经多出1个“超高”（Ultra）选项，即可开启前文所述的多项DirectX 9的新技术和功能。在安装1.9补丁之前，系统规格选项高只能到“高阶”（Extreme）。

当然，由于还没有安装DirectX 11补丁包，所有的DirectX 11选项皆为灰色，注明“已关闭”。并且在右侧提醒“下载DX11镶嵌包解开此设定”。点击“下载DX11镶嵌包“，系统会自动打开浏览器并连接到相应的界面，安装下载即可。

玩家也可以在“选项→进阶图形”当中，为“物件”、“粒子”、“后处理”和着色等单独设定选项规格。由于还没有安装高解析材质包，所以“高解析材质”选项为灰色不能打开。

接下来，安装高解析材质包。在安装过程中，安装程序会提醒将把该游戏的版本号从1.9升级到高解析材质版本，安装高解析材质包的系统低要求是64位操作系统和至少768MB显存。安装完毕后再进入游戏的“选项→进阶图形”当中，可以发现“高解析材质”选项已经打开。

需要64位操作系统和至少768MB显存的提示

后，执行DX11补丁包的安装程序。安装过程中会提示把游戏的版本号将从1.9升级到曲面细分版本，并且接下来会提醒安装DX11补丁包需要DX11显卡的支持。

这里需要注意的是，可以在“选项→进阶图形”中，通过打开和关闭“超高”（Ultra）选项，来启用和停用前文所述的各个单项DX9和DX11效果，具体功能如下：

物件：启用、停用DirectX 11曲面细分和视差遮蔽贴图；

粒子：启用、停用DirectX 11粒子动态模糊和阴影；

后处理：启用、停用DirectX 11全分辨率HDR动态模糊和以子画面为基础的散景景深效果；

着色：启用、停用DirectX 9和DirectX 11屏幕空间方向闭塞SSDO和实时本地反射；

阴影：启用、停用DirectX 11具有半影变量的真实阴影；

水面效果：启用、停用DirectX 11曲面细分海面及水面数量；

下面笔者将就DirectX 11显卡独享的一些特效进行画质对比，并使用GeForce GTX 480和Radeon HD 5870来测试这款游戏对显卡的要求。

曲面细分和位移贴图对比

目前一些DirectX 11游戏虽然宣称采用了曲面细分技术，但多应用在局部场景中。与之相比，《孤岛危机2》采用CryEngine3引擎，支持所有网格类型的曲面细分，游戏当中所有物体表面均可使用曲面细分来强化细节。但该游戏中许多物体的多边形数量相对较低，不是硬件曲面细分的理想工作对象，并且在某些硬件配置下，性能会随着曲面细分任务量加剧而降低。因此，开发者预先对所有物体进行了曲面细分处理，方便美工人员找出的确需要曲面细分的物体和场景，在画质和性能上取得平衡点。在曲面细分之外，开发者还使用到位移贴图技术，来实现精细的几何细节。

视差遮蔽贴图对比

虽然曲面细分可以在几何级别的层面上，为地形、墙壁、异形等物体表面增加细节，但在像素级别的物体细节上，就显得力不从心了，如精细的地面细节和轮胎压痕等。为此，CryEngine3引擎重新引入所谓的Parallax Occlusion Mapping（视差遮蔽贴图），简称POM。该技术意在完成曲面细分无法高效率完成的宏观细节，可以有效率地估算切线空间当中的表面位移。尽管它的使用灵活度不如曲面细分，但它在诸如模拟宏观细节和自投影等方面具有很强的优势。

在外星人触须部分开启了曲面细分的线框模式，白色线框部分即为硬件曲面细分，为触须添加的额外细节。

例如泥泞道路和起伏不平的轮胎压痕，这本来应该是由曲面细分来完成的工作，但这会影响显卡的性能。因此用POM来代替。采用POM之后，场景中的物体，大到树木房屋，小到路面轮胎压痕突起，都可以产生软阴影形式的自投影，让画面更加真实。但POM以贴图方式运作，并非如曲面细分那样在几何上进行操作。因此，玩家只能以接触方式走在POM渲染出来的轮胎压痕上，无法让脚深陷压痕的泥巴中，并作出踢泥巴等动作。

曲面细分开启和关闭后，墙壁的细节对比。

开启(左)视差遮蔽贴图，可以产生精细的地面。

具有半影变量的真实阴影对比

DirectX 11补丁包带来的Ultra超高画质选项支持具有半影变量的软阴影。这种功能模拟真实世界的阴影：即产生阴影的物体和阴影投射面之间的距离越远，阴影远端的强度越低。具有半影变量的软阴影，可以产生更接近于真实的阴影模拟，而非直接恒定模糊处理整片阴影。

开启(左)视差遮蔽贴图，可以产生精细的地面。

开启半影变量的软阴影后，物体投影会随距离增加而逐渐变淡，变得模糊。而救护车、担架的近距离投影边缘因为距离比较近而比较清晰。

水面和海洋改进对比

该游戏的水面体积和海洋现在已经支持曲面细分了，并且根据视距远近会自动对它们的网格几何进行自适应曲面细分。这就让靠近玩家的水面和海洋有高质量的几何细节，并且消除之前采用静态网格方法在视角旋转情况下产生的锯齿。另外，针对水面和海洋波浪，还可以产生更加频繁的波浪效果，并且帮助波浪和周围物体以及地形产生趋于真实的互动效果。

开启半影变量的软阴影后，物体投影会随距离增加而逐渐变淡，变得模糊。而救护车、担架的近距离投影边缘因为距离比较近而比较清晰。

此外，该游戏也改进了水面总体渲染，其中包括采用次表面散射术。这种技术允许光线在水面下方散射，照亮水体，并模拟现实世界光线在水面下产生的散射辉光。尽管效果不算明显，但是这种技术的应用，为今后在其他角色和场景当中采用次表面散射技术打下了基础。次表面散射技术也是今后游戏的次世代光照技术。后，该游戏还采用额外的位移贴图来改进水面交互效果。

DirectX 11模式下，水面的波峰和泡沫细节更完美。

基于子画面的散景式景深对比

这是该游戏的DirectX 11补丁包引入的全新景深技术：基于子画面的散景式景深，简称SBBDOF。它的实质是一种子画面渲染技术，取代之前常用的后处理手段来实现游戏当中的景深效果。它常用于电影工业当中，进行画面的预先渲染。针对每个画面像素，SBBDOF渲染1个子画面，这个子画面尺寸根据像素在焦或者离焦的程度进行缩放，并且也有1个掩码来模拟相机光圈的形状。不过，现在的图形硬件性能，还无法进行全屏SBBDOF。因此SBBDOF只以半屏分辨率方式在《孤岛危机2》中运行，并且包含多项性能优化。SBBDOF大优势在于大量使用离焦数量，无需担心取样不足的情况发生。

射击水面时，CryEngine3利用位移贴图，通过额外的曲面细分模拟出准确的水花溅出效果和造成周围水面的波纹效果。

粒子的动态模糊和阴影对比

该游戏的DirectX 11模式让画面当中的粒子获得动态模糊以及阴影效果。粒子运动越快，模糊效果就越大。粒子的阴影效果也改进了粒子光照的一致性。

DirectX 9 DOF（上）状态下，离焦范围有限；DirectX 11（下）模式下，SBBDOF让景深离焦范围显著增大。

DirectX 11模式下，烟雾粒子在地面有自己的投影。

性能测试

在测试时，笔者使用的是第三方Benchmark程序：Adrenaline Crysis 2 Benchmark Tool 1.0.1.11，支持新的DirectX 11 。该Benchmark在安装过程中会自动搜索《孤岛危机2》的安装注册表，如果找不到注册表，会让用户手动指定安装目录和路径。如果你使用的是非Steam数字下载或者非零售光盘版的话，则需要在进入程序之后去掉“Steam”之前的钩选，方能正常运行。接下来，我们来看看GeForce GTX 480/GeForce GTX 480 SLI、Radeon HD 5870/5870 CrossFireX在DirectX 11 Ultra模式下的性能表现。

从测试结果看到，《孤岛危机2》还是比较压榨显卡的性能的。在DX11 Ultra+4xMSAA+EdgeAA+高材质纹理设置下，GTX 580和HD 5870在时代广场timedemo当中均可维持50帧左右的速度，保证了流畅性。不过和其他号称“显卡杀手”的游戏相比，《孤岛危机2》并没有想象中那样耗费显卡的资源，至少没有出现在开启了抗锯齿以后，帧数跌落至24fps甚至更低的情况。这说明NVIDIA和AMD都对该游戏作出了一定的优化。

测试平台

另一方面，两款显卡各自组成的双卡互联系统的性能也令人刮目相看，各自的效率都接近100%。对顶级显卡组建的双卡系统来说，这个提升幅度是惊人的。这再次表明，对于这样一款重量级的游戏，NVIDIA和AMD都给予了很高的重视，对各自的产品进行了深度优化。

游戏设置

写在后

必须承认，《孤岛危机2》的DirectX 11补丁包的确改变了笔者对DirectX 11游戏的认知。甚至可以说，它彻底改变了DirectX 11的游戏生态环境，为DirectX 11游戏树立了新的标杆。这足以让那些只使用了一到两个DirectX 11特效就号称DirectX 11游戏汗颜。

同时，官方1.9补丁、DirectX 11补丁包和高材质纹理包的发布，展现了Crytek的深度功力。它不仅仅让DirectX 11显卡用户感到满意，更照顾到DirectX 9显卡用户的利益。高材质纹理、接触式阴影，实时本地反射，高级色调映射，甚至让DirectX 9显卡也焕发青春。

当然，Crytek并非满足于履行对玩家的承诺。Crytek认为旗下众多开发者几个月辛苦工作，只是完成了DirectX 11图形芯片技术冰山的一角。Crytek将继续完善CryEngine3引擎，比如为任何光源添加光柱效果，实现HDR光晕和能投射阴影的粒子等等，让CryEngine3引擎在其他游戏当中继续大放异彩。

DirectX 11时代华丽的视觉体验 《孤岛危机2》画质、性能对比测试

本文刊登于《微型计算机》2011年9月上