为王位而生 GeForce8800全面解析测试

2006年11月09日 03:00   出处:泡泡网原创   作者:泡泡网评测室   分享

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● 第三章 第三节 Shader Model 4.0

 

   当Shader Model 3.0的光彩尚未退去的时候,在DirectX 10中,又引入了Shader Model 4.0。它包含下面几项革新?/P>


1 加入了一种新的Shader——Geometry shader

 

   通过它可以编程操纵几何图元;为vertex、geometry、pixel shader采用了统一的Sahder架构。Geometry shaders是可编程图形流水线的一大进步。它第一次允许由GPU来动态的生成和销毁几何图元数据。通过和新的数据流输出功能配合使用,许多以前无法实时使用的算法现在都可以在GPU中使用了。在下一节,将仔细讨论Geometry shaders。

 

2 统一的Shader架构


 

   在DirectX 9中,Pixel shader总是在各个方面落后于vertex shaders,包括常量寄存器个数、可用的指令个数、shader长度等。程序员需要区分对待这两种shader。


   而在shader model 4中,这vertex、geometry和pixel shader有着统一的指令集、同样的临时/常量寄存器个数。它们将平等的共享GPU中的所有可用资源。在游戏程序中不用再考虑每种shader自身的限制了。

 

3 百倍于DirectX 9的可用资源

 

   对于shader中可用的资源,在Shader model 4.0中比原来有了惊人的扩充。就像早期的程序员们绞尽脑汁的省着用可怜的640k内存一样,在使用以前的DirectX开发游戏的过程中,程序员需要小心翼翼的分配珍贵的shader寄存器资源。寄存器的数量,直接影响着shader程序的复杂度。这和在640k内存的机器上,怎么也不可能写出Microsoft Office这样的大规模软件是同一个道理。而在DirectX 10中,将临时寄存器由原来的32个扩充到了4096个,将常量寄存器由原来的256个扩充到了65536个!而这些并不仅仅是DirectX给出的理论值——在Geforce 8800架构中,它们都是实实在在的在显卡上面的!

  
  

4 更多的纹理


   在Shader Model 4.0中提供了对纹理阵列(Texture arrays)的支持。在前文中已经对纹理阵列有了比较详细的介绍,在这里只着重介绍一下与shader相关的部分。在每个纹理阵列中,最多可以保存512张同样大小的纹理。而且每张贴图的分辨率被扩展到了8192×8192。更大的分辨率意味着纹理中更丰富的细节。在一个shader中能够同时访问的纹理个数被增加到了128个,也就是说在每次执行同一个shader时,可以使用一个纹理阵列的512个纹理中的128个。所以说,在DirectX 10中,纹理的多样性和细节程度将会有大幅的提升。

 

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  使用纹理阵列实现细致的纹理

 

5 更多的渲染目标(Render Target)


   所谓渲染目标,就是指GPU可以把画面绘制到的目标,我们可以把它理解为GPU的画布。一般来说,渲染目标被输出到屏幕上,这样我们就能看到画好的画面了;但是有时为了实现一些特效,某些渲染结果并不直接画到屏幕上,而是再返给GPU做进一步的特效处理;而且渲染目标中也不一定是画好的画面的颜色信息。

 

   根据特效的需要,它们可能是每个物体距离屏幕的远近,或者物体表面上每个像素的方向,或者每个物体表面的温度(为了实现《分裂细胞》中那种热能感应器的效果)…总之为了实现特效,可以按需要在其中绘制任何信息。为了提高这种情况下的效率,很多新的显卡都支持在同一遍Shader执行结束后,同时把不同的信息绘制到不同的渲染目标中。在DirectX 9中就已经支持这种机制了,但是它约束最多同时向四个渲染目标绘制。而DirectX 10将这个数量提升了一倍。

 

6 新的HDR颜色格式

 

   要说这些年来在实时图形界炒得最热的概念,应该是HDR了。它通过采用浮点格式的颜色格式来为纹理、光照等计算提供极大的精度和颜色范围(以前的纹理一般都是采用整数型的颜色格式)。尽管最后显示到屏幕上还是每个颜色通道8位的整数格式,但是以前由于在材质、光照计算中纹理也是用每通道8位的格式来参与计算,所以在显示到画面之前,很多细节就在低精度的运算中丢失了。

 

   而采用每颜色通道16位浮点数的纹理,能够保证在运算过程中几乎没有颜色细节信息的丢失。另外,采用16位浮点格式的颜色通道,可以表现更大的颜色范围。这些就是HDR的优越性。对于玩家来说,当游戏中的画面罩上一层HDR效果后,立刻显得和真正的照片一样,有朦胧的光晕、细致的高光和十分自然的色调。在玩《极品飞车9》时,充满风格的色调让人有一种置身于电影里的感觉。

 

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 HDR(高动态范围)渲染。图片来源:Futuremark

 

   然而,采用每个颜色通道16位浮点数的格式,比采用每通道8位的整数格式的纹理要多占据一倍的显存;这给绘制的效率带来了负面的影响。所以在DirectX 10中引入了两个新的HDR格式。第一种是R11G11B10,表示红色和绿色通道用11位浮点数,而蓝色通道采用10位浮点数表示。那么,为什么不都用11位呢?这是为了凑32这个整数。学过计算机的人都知道,当内存中一个数据单元的宽度是32位时,对它的操作效率最高;而且在纹理数据中一般要求每个像素的数据宽度是2的倍数,如2,8,16,32,64等等。又因为人眼对蓝色的敏感度不如对红色和绿色,所以它比其他两个通道少用了一位。

 

   另外一种格式是采用每通道9位尾数、所有通道共享5位指数的形式(众所周知,在计算机中,浮点数是采用尾数附加指数的形式来表示的),加起来还是32位。这些新的格式使得纹理能够与原来占用同样多的显存空间,避免了大的空间和带宽消耗。同时,为了适合需要精确的科学计算的场合,DirectX 10和Geforce 8800 GTX完全支持每通道32位(4个通道加起来128位)精度的浮点数纹理。

 

总结

 

   上面提到的这些扩充和提高,对于图形程序员来说是一件非常爽的事。他们可以摆脱束缚,创建出包含前所未有的细节度的实时游戏场景;对于玩家来说也是一件非常爽的事,因为他们的眼球有得养了。

 

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