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2011年12月17日
作者: Andrew Burnes
「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」此款遊戲在遊戲機上推出已有一段時間,迄今得獎無數,其中也包括在 Metacritic 網站上得到 96 分的評等。現在,PC 版遊戲已推出,我們將在本文內一一檢視下列部分,包括特性增強、使用 500 系列 GPU 運作該遊戲以進行評效測試、建議的最佳化遊戲設定,以及教你如何再利用架上塵封已久的舊款 NVIDIA 繪圖卡來提升每秒顯示幀數。
就如同任何一款優秀的個人電腦遊戲一樣,「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」可讓玩家啟用及停用許多繪圖效果,所以不管你是希望增加每秒顯示幀數,還是僅僅想要消除動作朦朧化的現象,遊戲的呈現方式都在你的掌握之中。
除了可設定的 PhysX, DirectX 11, 3D Vision 及反鋸齒法選項外,尚有許多可執行啟用及停用的其它設定。以下快速檢視表列出調整預設的「細節等級」後,玩家獲得及失去的效果:
品質預設模式 | 超高階模式 | 高階模式 | 中階模式 | 低階模式 |
---|---|---|---|---|
紋理品質 | 高 | 中 | 中 | 低 |
動態光線 | 啟用 | 啟用 | 啟用 | 啟用 |
動態陰影 | 啟用 | 啟用 | 啟用 | 停用 |
動態模糊 | 啟用 | 啟用 | 啟用 | 啟用 |
扭曲 (Distortion) | 啟用 | 啟用 | 停用 | 停用 |
鏡頭光暈 (Lens Flares) | 啟用 | 啟用 | 停用 | 停用 |
光柱 (Light Shafts) | 啟用 | 啟用 | 停用 | 停用 |
反射 | 啟用 | 啟用 | 停用 | 停用 |
環境光遮蔽 | 啟用 | 停用 | 停用 | 停用 |
最大陰影解析度 | 512 | 512 | 512 | 256 |
以下是每一項設定的簡短說明:
遊戲中的所有事物幾乎都是由三角形繪製而成。曲面細分技術是把大三角形分成許多小三角形,搭配位移貼圖一起使用時,物體的幾何細節將會獲得明顯改善。曲面細分技術可視遊戲種類而有許多不同用法。例如,在「戰地風雲 3 (Battlefield 3)」裡面,它改善了山脈與地形的細節。在「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」中,曲面細分技術是用來增加有機的、有曲線的,以及易彎折的物體,例如樹木及電纜的清晰度。
從上面的例子可以看到,毒藤蔓巢穴中變形樹木的寫真度,會因為曲面細分的停用和啟用出現顯著的改善,而從正常模式到高級模式則有更進一步的提昇。
為了達到這種效果,美術設計人員必需檢視樹木並決定在哪裡增加細節可幫助強化場景,接著要創作出啟用曲面細分時可看到的紋理,例如樹瘤等。這樣的紋理 (亦被稱為位移貼圖) 會被載入至遊戲中,並利用繪圖卡的 DirectX 11 功能將額外的細節增加至樹木的基本紋理上。
如前文所述,由 GPU 所驅動的曲面細分技術也會被運用在線材、導管及未被毒藤所觸及的樹木上。上述三個例子的共同特徵就是它們都是彎曲的,而且若是使用標準多邊形來產生時,成本都會非常「昂貴」的物體。
這款「阿卡漢城市 (Arkham City)」的 PC 增強版還使用了被稱為網格平滑 (Mesh Smoothing) 的第二種曲面細分技術,藉此增加細分的三角形,進而在原本是由許多筆直平面所構成的物體上加入曲線,以打破粗糙的稜角輪廓線,並試著創造出有彎曲感覺的外觀。那是一種很細微的添加,但是一旦你知道它的存在後,你就會看得出改善的效果,而且不會想再回去沒有的狀態。
在像是阿卡漢城市這樣的破舊環境中,你會預期看到碎片、任意丟棄的垃圾、破爛的物品、或是從搖搖欲墜的建築物上掉落的鬆脫砌石等等。雖然之前的其它遊戲已在市容中加入這些細節,但是它們大多數是將這些物體以靜態物件渲染的方式嵌進場景的紋理中,這些東西就好像是被全世界最強的強力膠固定在一個地方而無法移動一般。
在遊戲的啟動器啟用「硬體加速的 PhysX 效果」後,所有這些被加入的細節都會被當作是實際的物體,因此可以真實地與遊戲中角色產生即時的互動,例如報紙被風吹舞沿著街道翻滾、飛揚的旗幟、懸吊的繩索等等。每一個物體都可進一步被蝙蝠峽、他的敵人、以及他的許多裝置的動作所操控。此外,既然是實際物體,這些東西當然不會穿過地形或是其它物體,遊戲必需提供它們正確的情境,例如報紙在被風吹動後,可能因纏住街燈而停下,或是與樹葉及其它模擬的物體停落在某個角落。偵測這些實際的碰撞是 PhysX 的最重要元素,這需要用到繪圖卡 CUDA 核心的強大處理能力;在經過每秒幾千次的計算後決定結果,並確保連一張紙都不會「穿過」角色,不會毀了整個場景及效果所營造出的臨場感。
除了能讓場景更為可信及栩栩如生外,硬體加速的 PhysX 引擎對於粒子及破壞性也有增強的作用。我們的第一部 PhysX 影片引起極大的迴響,這個技術能讓粒子的反應更為逼真。舉例來說,當守衛跑進雲霧之中;使得雲霧被往前及往旁邊推擠時,前方粒子的動量會與在更前方的粒子交互作用,而把它們更往外推,就算守衛停止移動後還是有這種現象。
其它會使用到粒子系統的情況,還有從被毀壞的機器設備上發散而出的煙及火花,以及來自被破壞物體的大小碎片,這些碎片彼此間會有所互動。停用硬體 PhysX 功能後,在遊戲的冶煉房 (Smelting Chamber) 中,我們僅能在接近天花板處看到一些粒子,每一個都是以預先設定好且顯而易見的模式出現;而在啟用硬體 PhysX 後,粒子就如下雨般地散落在整個場景中,一如我們所預期。當蝙蝠俠與敵人在冶煉廠下方打鬥時,經過反鋸齒及動態模糊處理的粒子大量落下,精確且戲劇性地自角色身上反彈,這一切大幅提昇了場景的臨場感,也使得遊戲整體的可信度更為提高,過去那種與敵人打鬥時;週邊環境完全無感於角色動作的的靜態世界已一去不復返了。
前述提及的毀滅性增強,可以進一步強化場景元素間的連結感。在同樣的冶煉廠舞台上,當你將小丑的手下丟向易碎的玻璃時,玻璃粉碎得極為逼真,而且隨著打鬥的持續進行,這些碎片會將場景弄得很凌亂不堪,玻璃碎片會飛舞分散或被踢高。在遠離冶煉場的樓上,往房間的入口處則部分覆蓋著一些厚重、橡膠材質的長條物,它也會因為角色走過通道,或是蝙蝠俠粗魯地推開而有所回應。
唯有在這個層級使用高階硬體加速 PhysX 效果,玩家才能與上述的橡膠材質、可打破的玻璃、玻璃碎片、辦公室用紙、旗幟及煤炭碎片,以及環境周遭像是冶煉的火花、電氣火花及焊接火花等等有所互動
這些僅是「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」中眾多 PhysX 應用中的一些例子,這些應用共同打造出史上最令人印象深刻且最多元的硬體加速物理效果。 (請點擊此處查看所有效果的列表) 。這忠實呈現了技術的未來發展性。
請翻至下頁進一步瞭解 DirectX 11 效果、3D Vision 及多樣化的反鋸齒模式
我們時常認為好的陰影渲染必需是鮮明銳利且精確的,然而現實環境中的陰影其實是比較柔和、不均勻的,且是由多重光源及它們所處環境一起造就出的結果。在真實的世界中,我們的大腦會分辨陰影較淡和較暗的部分 (分別稱為半影和本影),以及兩者間平順不突兀的過渡區域,這讓我們可以自動判定光源位置,以及物體產生陰影的面積和方向。在可預見的未來,並沒有遊戲能夠在考量所有因素之後,再來決定如何呈現真實世界中會出現的陰影,不過,新近遊戲所提供的「柔和陰影」功能已很接近現實世界的陰影了。
在「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」遊戲中,DirectX 11 使用一種稱為多視角柔和陰影 (Multi-View Soft Shadows: MVSS) 的技術將這些近似值推升至更接近真實狀況。為了達到這個目的 MVSS 需要針對主要角色在每一個光源下產生多次「硬陰影 (hard shadow)」,然後將這些硬陰影結合之後再予以平均。利用這個新的、平均的「陰影圖 (Shadows Map)」,將可直接透過像素著色器 (pixel shader) 創造出柔和陰影。透過這樣的過程,每一個場景的每一個陰影裡的像素,都會比那些僅有 50% 在場景中的陰影圖像素有著更強烈的陰影。換言之,每一個陰影裡的每一個像素都會因為照明及場景狀況的不同,而可能有著硬的、或是軟的,或是介於兩者之間任何程度的陰影。
這個由 DirectX 11 所驅動的效果是即時、每一幀、每一秒產生的,所以遇到較複雜的場景時,這個效果就需動用較多的系統資源,這也就是為什麼這個效果是非預設的選項
同樣也是由「DirectX 11 功能」提供的是水平光遮蔽 (Horizon-Based Ambient Occlusion: HBAO) ,這是一項由 NVIDIA 所發展出來的渲染技術,它可以顯著改善從玩家視角所看到的柔和陰影外觀,特別是在兩個物體相遭遇時最為明顯,例如條板箱被放置在牆邊,便有陰影落在三個表面上。
未啟用 HBAO 時,條板箱與牆壁間的小縫隙無法精確地產生陰影,這是因為遊戲引擎無法計算這場景中從這兩者之間洩漏出來的光線,而這在現實環境中是會產生陰影的。在啟用 HBAO 之後,所有的這些可能性都會被計算進去後產生陰影,再搭配前述的 MVSS 將可得到最佳效果。再者,最終的結果會稍微有點模糊,如此便能去除前述較不真實的銳利邊緣。
3D在電影上有時大受歡迎,有時則未必成功。令人欣慰的是在 PC 遊戲方面,這種成功-失敗的比例急遽下降,這要歸功於由 NVIDIA 更新的文件檔案、可由使用者進行最佳化調整的設定選項,以及可由開發人員修正的程式錯誤,以及你並不需為了執行這些修改而多付一毛錢。在瞭解上述有關 PhysX, 曲面細分技術及其它一般效果的資訊之後,毫無疑問地,「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」絕對是迄今最令人印象深刻的 3D Vision 遊戲之一。
想觀看更多有關 3D Vision 的螢幕截圖,請直接前往3DVisionLive.com網站觀賞。
以多邊形為基礎的遊戲設計方式,無可避免會產生難看的鋸齒狀線條,反鋸齒法可降低此影響,進而改善場景的視覺真實度。在「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」遊戲中,開發人員堅持提供玩家三種選擇,每一種方法都有相對應的品質設定,接下來我們將詳細說明並且進行比較。
最先在組態工具列出現的是快速近似反鋸齒法 (Fast Approximate Anti-Aliasing, FXAA) ,這是 NVIDIA 開發的反鋸齒技術,由於它的高品質及低成本,很快便吸引了遊戲產業的注意。此方法對於使用延遲著色 (deferred shading) 的遊戲引擎特別有效,例如用於「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」遊戲的「虛幻引擎 (Unreal Engine)」。與標準的反鋸齒法相較,FXAA 能以極低的系統效能為代價;換得絕佳的效果。
接下來是多重採樣反鋸齒法 (Multisample Anti-Aliasing: MSAA) ,事實上這是近年出現的反鋸齒法。對一些高階 GPU 使用者而言,若不考慮對效能的影響,他們會發現 8 倍採樣率 MSAA 的效果的確會比高階 FXAA 來得好,這主要是因為 FXAA 並未額外使用模糊過濾。然而要使用 MSAA 必需付出極高的代價,它對效能的影響頗大,同時也很大程度地增加了繪圖記憶體的使用量。
最後一個選項是覆蓋採樣反鋸齒法 (CoverageSampling Anti-Aliasing: CSAA) ,這是 NVIDIA 所開發的反鋸齒方法,最早是隨著 8 系列 GPU 一起推出。利用極度壓縮的方式儲存像素覆蓋資訊,CSAA 產生的反鋸齒影像足以媲美上述八倍以上採樣率 MSAA 的品質,然而所造成的效能影響卻很小,大概只有四倍採樣率的MSAA那種程度。換句話說,CSAA 能在影響效能較輕微的情況下減少鋸齒狀,然而對於那些追求終極畫質的玩家而言,或許會希望將省下的效能再投資於 16xQ 或 32 倍x CSAA 上。
在我們最後的並排式比較圖中可以看出,高階模式的 FXAA 與 8 倍採樣率的 MSAA 彼此可以說是平分秋色,而 32 倍的 CSAA 則稍微落後一些。在玩遊戲時,只有當你經過前述的鏈環物體時,才會感受到這三種模式之間的差異性,此時 FXAA 的表現的確相當亮眼。當然,你也可以在 NVIDIA 的控制面板上強制啟用「透明多重採樣 (Transparency Multisampling)」及「超級採樣 (Supersampling)」,然而,如此一來在和 FXAA 的高階模式比較時,MSAA 和 CSAA 對系統效能的衝擊將更為明顯,稍後你將可看到 FXAA High 極高效率的表現。
綜合上述比較及我們自己的實戰經驗,我們建議如所示一般選用高階模式 FXAA, 它是在遊戲中唯一能夠處理這麼多鏈環物體的反鋸齒方法,然而這個方法會導致全螢幕稍微有點模糊,而且略微降低遊戲的鮮明程度,但是為了去除那些多出來的透明鋸齒線條,我們認為這是可以接受的代價,因為這是 MSAA 及 CSAA 都做不到的。
在查看及瞭解這所有的一切後,請點擊翻至下一頁,接下來將使用「阿卡漢城市 (Arkham City) 」內建的評效測試工具來檢視效能。
具有如此先進的技術,我們急切地想要瞭解「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」的執行效果會有多棒。由於這個遊戲包含可重複及可組態調整的評效測試應用軟體,因此當遊戲在 NVIDIA 各系列繪圖卡上運作時,我們便能利用此軟體擷取精確的效能資訊。透過這些測試,我們可以確知在不同的反鋸齒模式、繪圖效果及先進功能的作用下,效能會受到何種程度的影響,這讓我們得以針對玩家使用的特定繪圖卡提供最佳的設定建議,並協助玩家調整遊戲,以獲得最佳的體驗。
8800GT 及 9800GT: 對 Steam 遊戲平台的數百萬玩家而言,這兩款繪圖卡迄今仍是最受歡迎的繪圖卡。在幾年前發表的這兩款繪圖卡由於配備較新的 GPU,因此在運作新近發表的新款遊戲時,大部分還是能有著不錯的遊戲效果。
列在「阿卡漢城市 (Arkham City)」的「系統最低條件需求」中的項目,代表著就算是最舊款的繪圖卡依舊能提供適當的遊戲體驗,現在讓我們來看看它們的運作效能:
在 i7 2600K 測試系統上,這款老而彌堅的 GPU 再次讓我們驚豔,因為它在最高等級的細節程度及 1920x1080 像素的解析度之下,每秒顯示幀數竟然可超過 60。在沒有 DirectX 11 繪圖卡的情況下,多視角柔和陰影、水平光遮蔽及曲面細分都無法啟用,另外在缺乏最新款 GPU 的多個 CUDA 核心的協助及 PhysX 也是停用的情況下,它仍然可以保留解析度、細節級別及順暢的每秒顯示幀數。
在個人電腦上玩「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」,意謂玩家可以玩到所有的附加功能,不過前提是玩家必需擁有與 DirectX 11 相容的繪圖卡,像是 NVIDIA 最新推出的 500 系列 GPU 繪圖處理器。
在以下的單元中,我們將逐步採用進階的設定來測試這些繪圖卡,藉此決定要採用哪種 GPU 以實現某種特定的遊戲體驗。每一次測試都是使用由 Stock-Clocked 英特爾 i7-2600K CPU, P67主機板及 8GB DDR3 RAM 構成的測試系統,並採用超高階細節預設值,而且除了列在此圖表中的每一項組態選項外,所有 DirectX 11 效果也都是處於啟用的狀態。
根據第一組的測試結果,顯示 GeForce GTX 550 Ti 可以很真實地呈現「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」這個遊戲,而且遠比遊戲機版本來得更好,而相較於 MSAA 和 CSAA, FXAA 高階模式顯然是較有效率的反鋸齒技術。
由於 MSAA 和 CSAA 對效能的影響很大,所以我們將這些反鋸齒技術自測試中移除,僅留下 FXAA 高階模式繼續進行測試。下一組測試顯示在最低階等級的曲面細分模式 (標準模式)下同時啟用 PhysX 功能後,兩者對效能的衝擊程度為何。
在第二組測試結果中,我們發現標準模式的曲面細分對於效能的影響微乎其微,不像是 PhysX 會導致每秒顯示幀數大幅降低。然而,對於使用中階和高階 500 系列 GPU 的玩家來說,由於擁有足夠的效能餘裕,所以這些資源需求高的效果並不會將每秒顯示幀數拉到低於 40 此理想體驗標準以下。
在最後一組測試裡,我們啟用了「高階模式」的曲面細分及 PhysX, 將我們的繪圖卡推至極限。
我們最後一組測試結果顯示在標準及高階模式的曲面細分之間,其效能的差異只有幾個每秒顯示幀數的差距;而在其它每項設定皆是啟用的情況下,PhysX 的標準與高階模式之間的效能差異則高達 13 個每秒顯示幀數
為了更清楚顯現 PhysX 兩個選項之間的差異性,我們彙整了一個最終圖表:
GPU | 解析度 | 品質預設模式 | 反鋸齒模式 | DX11 效果 | 曲面細分 | PhysX 功能 | 每秒顯示幀數 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
GTX 590 | 2560x1600 像素 | 超高階模式 | FXAA 高階模式 | 啟用 | 高階模式 | 高階模式 | 44.9 |
GTX 580 | 1920x1080 像素 | 超高階模式 | FXAA 高階模式 | 啟用 | 高階模式 | 高階模式 | 47.4 |
GTX 570 | 1920x1080 像素 | 超高階模式 | FXAA 高階模式 | 啟用 | 高階模式 | 高階模式 | 46.0 |
GTX 560 Ti | 1920x1080 像素 | 超高階模式 | FXAA 高階模式 | 啟用 | 高階模式 | 高階模式 | 40.6 |
GTX 560 | 1920x1080 像素 | 超高階模式 | FXAA 高階模式 | 啟用 | 高階模式 | 標準模式 | 44.2 |
GTX 550 Ti | 1920x1080 像素 | 超高階模式 | FXAA 高階模式 | 啟用 | 高階模式 | 停用 | 44.3 |
使用最高解析度及每項設定的最大值,並啟用曲面細分高階模式及 PhysX 高階模式,在此情況下還能以超過 40 的每秒顯示幀數執行「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」時,這是唯一一款能做到的繪圖卡。
在解析度 1920x1080 像素時,GTX 580 執行「阿卡漢城市 (Arkham City)」可說是游刃有餘,但很可惜的是,在解析度為 2560x1600 像素時,每秒顯示幀數會比 40 稍低 0.4, 所以只要能稍微超頻一下,它就能輕易跨過每秒顯示幀數 40 的理想體驗標準關卡,進而能在測試的最高解析度下為玩家帶來完美的遊戲體驗。
在解析度為 1920x1080 像素並啟用 PhysX 高階模式及曲面細分的情況下,GTX 570 是第一款能夠輕鬆處理「阿卡漢城市 (Arkham City)」的繪圖卡。建議玩家選用 23 吋以上的顯示器。
在解析度為 1920x1080 像素且啟用高階模式的曲面細分及 PhysX 的情況下,GTX 560 Ti 的每秒顯示幀數以超出 0.6 的幅度落在理想體驗標準上。如果將 PhysX 調低至標準模式,則可額外多增加 5.8 個每秒顯示幀數。
在解析度為 1920x1080 像素且啟用曲面細分高階模式的情況下,PhysX 只能設定在標準模式,如此才能使每秒顯示幀數得以維持在 40 這個理想體驗標準之上;然而在解析度為 1600x900 像素,且同時啟用高階模式的 PhysX 和曲面細分時,我們 確實記錄到每秒顯示幀數為 41.7 的結果,所以如果你不顧一切想要擁有額外的 PhysX 效果,但又不想犧牲每秒顯示幀數,則降低解析度將是你可以做的選擇。
就價格低廉的繪圖卡而言,GTX 550 Ti 有著令人驚豔的好效能,它的效能表現一直緊追在價格昂貴的中階繪圖卡之後,直到我們在「阿卡漢城市 (Arkham City)」這款遊戲中啟用資源需求最高的特性,也就是 PhysX 功能之後,情況才有所變化。如果搭配價位相仿的處理器,儘管無法享受 PhysX 提供的逼真美感,但你還是能得到優於遊戲機的美妙遊戲體驗。
趕快找出那張可支援 CUDA 的舊款繪圖卡,別再把它擺在某處積灰塵了,因為我們將告訴你,若要在「阿卡漢城市 (Arkham City)」遊戲中使用 PhysX 效果,你可以使用那張繪圖卡來增加每秒顯示幀數。
你只需將 GeForce 8, 9, 200, 400, 或 500 系列的 GPU 插入主機板上的備用 PCI Express 插槽,然後接上所需要的電源線,重新啟動個人電腦後進入如下圖所示的 NVIDIA 控制面板來進行設定即可,除非你在現有的 SLI 組態旁插進第三片繪圖卡,否則可以忽略參照 SLI 的訊息。
為了確認作為 PhysX 專用處理器的第二片繪圖卡所帶來的效能改善,我們在資源需求比較高的條件,也就是解析度為 1920x1200 像素的情況下,以 GeForce GTX 560 來進行測試,測試結果如下圖標示為「None」的部分。然後再使用幾款比較受歡迎的 NVIDIA GeForce GPU, 在所需要的相同組態設定下重新執行我們的評效測試。
藉由一片已經有五年歲月,且在架上塵封已久的繪圖卡,我們將「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」的每秒顯示幀數提升了 11.56% 之多,並且讓 GTX 560 Ti 在使用每一種效果及增強模式的情況下,還能將每秒顯示幀數推進至 40 這個理想體驗標準。另外一片頗受歡迎且有一定年紀的繪圖卡是 GeForce GTX 260, 它可以提昇每秒顯示幀數達 17.55%,第二片 GTX 560 則能改善每秒顯示幀數達 23.71% 之多。
此效能改善的幅度與處理器能力多少有點關係,所以對配備較舊 CPU 的系統而言,第二片繪圖卡所能產生的好處就較少,然而應該還是可為整體每秒顯示幀數帶來顯著的改善。最後,任何的改善都是值得追求的,所以千萬別丟掉你手邊的舊款 NVIDIA 產品,因為未來很可能會再次出現類似的情況。
在長時間玩過「蝙蝠俠: 阿卡漢城市 (Batman: Arkham City)」這款遊戲後,我們可以很有信心地說,它不僅是年度最佳遊戲之一,同時也是一款擁有高度專業最佳化技術的傑出作品,因為就算是使用舊款 200 系列的 GPU, 就算是僅能使用 DirectX 9 效果,這款遊戲所能提供的遊戲體驗都優於遊戲機。
使用負擔得起的低至中皆等級的元件,就可以啟用 DirectX 11 的曲面細分技術及效果,並讓每秒顯示幀數穩定地維持在 40 以上。只有在使用 PhysX 此種精確模擬效果的功能時,才會耗費繪圖卡的許多運算資源,因此若要啟用此功能,玩家必需擁有較高階的系統,最好能使用 GeForce GTX 570 或是更高階的產品。