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比CPU快10倍!物理加速性能对比测试

    Ageia自今年4月份发布了PhysX物理加速引擎以及物理加速卡之后,沉寂了半年之久,这主要是因为支持物理加速的相关游戏迟迟未能到位,一旦失去了软件的支持,硬件的销售情况自然不容乐观。

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 BFG和华硕推出的物理加速卡

    物理加速卡方面Ageia得到了板卡巨鳄华硕和美国大厂BFG的鼎力支持,其中BFG物理卡在国内由影驰独家代理,这两款物理卡相继在国内上市,感兴趣的玩家通过订购不难买到。

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 物理加速卡最严峻的问题就是支持游戏数量太少!

    物理加速卡刚发布时能够支持的游戏屈指可数,总共加起来还不到10款,其中有一部分为试玩版,还有几款通过更新补丁的方式支持物理加速,游戏效果也不尽理想!这就导致物理加速卡发布初期困难重重,不但游戏少,而且通过媒体的测试来看,物理加速的游戏画面效果也未能打动消费者的心!

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 有些游戏片面强调物理效果而忽略了游戏光影特效,整体表现不够理想

    与ATI或NVIDIA这种业界巨头相比,Ageia只能算是一家小公司。ATI/NVIDIA可以在新一代显卡发布之时放出一些精心设计的演示Demo,轰轰烈烈的宣传攻势配合眩目的3D画面令玩家们过目难忘,吸引用户购买支持新特效、性能超强的新显卡。而Ageia在这方面就做得很差,物理加速卡的宣传不到位,技术、性能、特效等各方面都没能得到用户的认知!

Ageia发布物理测试软件:RealityMark

 Ageia发布了一套完整的物理加速解决方案

    实际上从物理加速这一技术领域来讲,Ageia一直都是领跑者,虽然NVIDIA、ATI、Havok甚至微软一直都对物理加速技术虎视眈眈,并且宣称自己的物理加速解决方案有多么出色,但时至今日依然只有物理加速卡能够在玩家的电脑上运行起来,让游戏中的元素变得更加真实,让玩家们感受到爆炸、碰撞和溅射带来的震撼!

    物理加速卡是一款具有重大历史意义的产品,ATI和NV也都意识到了物理加速在未来游戏中的重要地位,纷纷开始演示自己的GPU也能够拥有不俗的物理加速能力,并且间接的同物理加速卡做对比。可惜的是,基于Havok FX引擎的GPU物理加速技术至今没有一款游戏能够支持,GPU物理加速依然停留在理论和演示阶段。

Ageia发布物理测试软件:RealityMark

    我们毫不怀疑Ageia PPU的实际性能,但由于Ageia影响力有限,再加上物理加速标准未能统一,因此游戏开发商也在观望之中。如今Ageia最需要的就是扩大影响力,赢得用户的支持和开发商的亲睐,于是近一段时间Ageia发布了不少的物理加速演示Demo,近日更是推出了一款物理加速测试软件——RealityMark,这应该是首款支持物理加速的3D测试工具,本文就对Ageia的这些Demo和这个软件做一个简单的测试,从中我们可以领略到物理加速究竟能带来什么?

    首先为大家介绍下这款由影驰提供的物理加速卡,来自美国BFG:

    BFG是美国显卡大厂,但其从未涉足国内市场,因此我们基本上没有对BFG物理加速卡报多大期望。但没想到的是,国内显卡知名大厂影驰独家代理了BFG物理加速卡在亚太地区的销售,因此BFG的产品反而先于华硕上市——“物理加速卡2499元!国内影驰代理开卖”。

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 这就是传说中的物理加速卡,全新的PC硬件!
 
    下面我们就仔仔细细的对这个新生事物进行全方位赏析:
 
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 看上去像是一款中低端显卡,不过没有输出接口
 
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 接口为PCI(32Bit PCI 3.2规格)
 
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 包含一个D型供电接口,供电模块设计与AGP显卡非常相似
 
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    核心安装了小风扇,根据供电模块以及散热来判断,核心的发热似乎并不低,这也就意味着处理能力很强!
 
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 PCB结构和布局确实和普通显卡差别不大
 
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 PhysX PPU,TSMC 0.13微米工艺制造,集成1.25亿晶体管
 
    这就是神秘PPU,想要和CPU、GPU分庭抗礼的物理加速处理器,最高可以在1秒内完成200亿条指令处理,主要能够完成每秒5.3亿次球体碰撞处理或53.3万次复杂物体碰撞场景的处理。看来的确是术业有专攻,PPU设计出来就是专门用来计算碰撞、爆炸、变形等等让CPU和GPU头痛的运算!
 
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 这颗“显存”大家应该比较熟悉,那么在物理卡上面怎么称呼比较好呢?
 
    CPU在进行运算处理时需要内存、GPU进行渲染处理需要显存,同样的PPU也需要一些暂存储装置,它采用了和显卡上一样的显存颗粒。图中所示的这款BFG物理加速卡使用了四颗2.0ns 144Ball FBGA封装三星GDDR3显存颗粒,组成了128MB/128Bit的规格(与6600GT显卡相同),实际工作频率为733MHz,带宽12GB/s。
 

BFG PhysX规格列表

AGEIA PhysX

显存颗粒

128-Bit GDDR3

显存容量

128MB

峰值指令

200亿单位运算/秒

球面生成

最大生成5.3亿个

曲线生成

最大生成5.3亿个

 
    任何硬件都需要驱动的支持才能尽情地发挥能力,Ageia的PPU也是如此,作为一款新生产品,需要特殊驱动的支持,下面我们就来看看它到底有什么特别之处?
 
影驰 BFG物理加速卡
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    在主板上随便找一个空闲的PCI插槽,插上物理卡接好外接电源启动系统,WinXP就会发现一个它从没见过的PCI设备,提示找不到驱动。随卡附带的光盘中提供了一次性安装的驱动软件包,一路回车就能安装成功,然后就可以在设备管理器中看到新的硬件:

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    物理加速卡的驱动并不像显卡那样有许多设置项目,目前的情况是只要支持物理加速的游戏检测到系统中有物理加速卡,就会自动开启场景中的物理特效,基本没有复杂的设置选项。

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 PhysX的中文驱动界面

    在驱动中提供了一个很小的测试工具——AGEIA PhysX Boxes Demo,这其实是一个单独的演示Demo,当系统中有物理加速卡时,他会借助PPU的运算能力进行物理加速,如果没有物理加速卡也能够运行,就是通过软件让CPU进行物理加速。

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 AGEIA PhysX Boxes Demo的界面,静止时可达上限250帧

    这个小Demo画面中整齐的摆放了上千个立方体,通过鼠标可改变视角,恩空格键从窗口中央发射一颗小球将“积木”打垮,在摆放整齐的立方体倒塌的时候,造成了成百上千的刚体相互碰撞。过程虽然简单,画面虽然粗糙,但运算量一点都不低,这就是最简单的物理碰撞运算。下面我们就检验一下PPU能比CPU强多少?

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 使用物理加速卡时,FPS不会低于130帧,一般在190帧左右

    小编发现,第一颗小球发射时的FPS最低,因为此时屏幕内几乎所有的立方体都发生了碰撞,上面的遥遥欲坠,下面自然受到牵连。在PPU的支持下,FPS最低也有140帧左右,平均190帧左右!

    小编使用的CPU为Althon FX 55(2.6GHz,1MB L2),在禁用了物理加速卡后,重新运行小球Demo,发现不光是FPS有了明显变化,画面感觉也截然不同:

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 注意画面中的黄字,此时为软件模式CPU运算

    在使用CPU进行物理加速时,FPS最低为70多帧,只有PPU的一半。其实70多帧的速度也很流畅,但FPS并不代表全部,在运行过程中可以明显感觉到小球的发射速度比较慢,最主要的是立方体下坠和碰撞时简直就是在放慢动作。PPU在瞬间就能处理完的碰撞运算,CPU需要花费更长的时间,此时FPS虽然足够高,但画面内的物体动作已经受到了限制!

    这个小球Demo对显卡完全没有要求,使用低端CPU也能跑出流畅的帧数,但与PPU跑出来得实际感觉完全不同。Ageia只是通过它来展示物理加速卡在游戏中是用来分担CPU和显卡的工作量,因为大型游戏的画面并不会如此简单粗糙。

    除了这款简单得的不能再简单的Demo之外,Ageia陆续公布了其他的一些视频Demo,来展示物理加速在实际游戏中的应用,下面就简单介绍一下。

    物理效果在游戏中是无处不在的,目前已经有不少游戏采用了Havok的引擎,通过CPU处理物理运算,由于CPU本身并不太适合这类工作,因此当前的游戏物理效果比较简单,也没有引起玩家足够多的重视。

    Ageia为了演示物理加速卡的强劲运算能力,发布了一些物理演示视频,来展现更多物理技术的应用,如果未来游戏能够采用这些技术,游戏的画面表现力无疑会更上一层楼:

流体+碰撞!Ageia公布新物理演示Demo
 
 喷火的过程以及流体效果
 
流体+碰撞!Ageia公布新物理演示Demo
 
 逼真的汽油着火效果
 
流体+碰撞!Ageia公布新物理演示Demo
 
 人物模型跑步的肢体动作非常和谐
 
流体+碰撞!Ageia公布新物理演示Demo
 
 人物模型相撞后的效果也很逼真
 
    这两段视频主要体现采用物理加速技术之后逼真的流体运动以及冲撞效果,视频虽然简单,但可以看出各种动作非常柔和逼真!
 
    点击这里下载演示视频1 4MB

    点击这里下载演示视频2 3MB
 
    以上视频的画面也是非常简单,因为Ageia主要为了突出物理效果的实际应用而不是绚丽的画面效果,处理碰撞、烟雾、流体、AI动作等是物理加速卡的强项,而建模、渲染、光影这些是显卡的任务,只有将两者结合起来,才能创造出更加逼真、绚丽的游戏画面!

    前面的Demo和视频主要展示了物理加速的应用的效果,以往的几款游戏也只能在拥有物理加速卡的情况下开启物理加速效果,而无法使用CPU开启物理加速,因此PPU的处理能力能比CPU强多少未能很好的体现出来。

    近日Ageia发布了首款带有测试性质的物理加速演示Demo,可以很好的反映出PPU的特长,下面就通过实际测试进行检验:

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 软件启动的LOGO

    Ageia发布的测试软件名为RealityMark,这里可以免费下载,这款软件是基于《Cell Factor》游戏的一个经典场景开发的,通过第三人称视角的方式展示了爆炸推动大量箱体碰撞和飞行轨迹,出此之外还有一些专门针对物理效果设计的新式武器,可以说达到了物理加速无处不在的效果:

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 测试程序正在读取,首先使用物理加速卡硬件加速
 
    游戏测试分辨率为1024×768,默认没有开启AA和AF。小编使用的CPU为FX55,显卡为7800GTX 256MB(420/1300MHz)。
 
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 主人公在不停的射击帆布,扔各种新型手榴弹,将场面变得十分混乱

    游戏最高FPS可达50多帧,平均FPS为27帧,画面运行比较流畅。经过反复多次的试验,这个Demo的主要瓶颈在极其复杂的物理效果方面,对于显卡来说还是比较轻松,即便开启4AA16AF,对于游戏FPS基本没有影响。

    测试程序在跑完一遍之后会自动关闭物理加速卡,使用CPU处理物理加速再跑一遍:

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 CPU当然应付不了这么大场面的物理效果,FPS在2帧左右

    当使用软件模式时,画面的运行感觉就和3DMark06的CPU测试画面差不多了。但要注意的是,这个测试画面的渲染依然是交给显卡处理的,只不过将大量物理运算强制CPU处理,此时CPU自然成为了严重瓶颈,最终的平均FPS只有2.56帧:

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 PPU比CPU的性能强10倍以上!

    两次测试运行结束后,程序会给出FPS对比,可以看出物理加速卡的性能是CPU的1057%,CPU完全跑不动,而有了物理加速卡之后30帧左右的表现还是很不错的。

    通过这个简单的测试,可以看出Ageia第一代物理加速卡就拥有非常强大的处理能力,完全能够解放CPU,让游戏运行更流畅,并且画面更加真实。随着Ageia的不断努力,现在已经有数十款支持物理加速的游戏上市,年内更是会有几款重量级比如游戏虚幻2007以及大型网络游戏发布,由此可见物理加速的前景极其广阔!

  • 物理技术前景广阔:

    最近不但有更多的游戏厂商(比如暴雪娱乐)宣布支持Ageia的物理加速技术,而且知名的FutureMark也成为了Ageia的合作伙伴,我们有理由相信下一版DX10基准性能测试软件3DMark07中会加入物理加速的测试,因为各大IT巨头对物理技术的发展都非常重视。看来2007年对于3D图形处理将会是极其重要的一年,将会有更多激动人心的技术出现!

    Ageia并没有满足于当前的物理加速卡,他们已经计划在明年上半年推出第二代物理加速卡,与当前的版本相比,第二代价格将直接定位在100美元以下,而且采用90nm工艺制造,处理能力可以得到质的飞跃,届时物理加速卡有望得到更多开发商的支持,对NVIDIA和ATI的物理加速方案提出新的挑战!

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