NVIDIA游戲動(dòng)力源泉！三重威力全攻略
“The Power of 3”（即三重威力）是NVIDIA在顯示卡領(lǐng)域提出的數(shù)字體驗(yàn)技術(shù)。它包含最新的Shader Model 3.0、HDR (High Dynamic Range，高動(dòng)態(tài)范圍光照)和NVIDIA SLI技術(shù)(Scalable Link Interface)。通過(guò)“The Power of 3”, 用戶(hù)可以在最高分辨率和特效全開(kāi)的情況下，獲得決佳的數(shù)字應(yīng)用體驗(yàn)。
1、最先鋒的圖形接口Shader Model 3.0
作為DirectX 9.0c全新API的重要支撐部分，是圖形處理技術(shù)的最新標(biāo)準(zhǔn)，作為新一代視覺(jué)處理的“靈魂”，Shader Model 3.0已成為整個(gè)娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)的策源地和驅(qū)動(dòng)力。統(tǒng)一了PC 游戲，也同時(shí)統(tǒng)一了游戲主機(jī)：包括Sony 的新一代旗艦 Playstation 3、Sega新一代游戲主機(jī)和Microsoft 的 XBox 360的視覺(jué)應(yīng)用接口和標(biāo)準(zhǔn)。
2、高動(dòng)態(tài)范圍光照HDR
新的NVIDIA高精度動(dòng)態(tài)范圍渲染（HPDR, High Precision Dynamic Rendering），即HDR技術(shù)，基于電影Industrial Light & Magic OpenEXR標(biāo)準(zhǔn)，更進(jìn)一步提升了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖像品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)光影和色彩更豐富表達(dá)。以達(dá)到更真實(shí)的視覺(jué)傳導(dǎo)，沖擊人眼對(duì)視覺(jué)感觸的極限。
3、多GPU并行渲染SLI
NVIDIA SLI技術(shù)所帶來(lái)的多顯卡并行處理技術(shù)，不僅僅是顯卡性能的翻倍提升，更重要的是它在毫不妥協(xié)的性能基礎(chǔ)上，為高分辨率、高清晰的“畫(huà)布”著上最動(dòng)人的景像。
Shader Model版本的不斷更新，在PC游戲的發(fā)展歷史上起到了非常關(guān)鍵的作用。因此顯卡的圖形核心所支持的Shader Model版本高低，長(zhǎng)期以來(lái)一直被人們當(dāng)作衡量芯片價(jià)值的重要指標(biāo)之一。特別是微軟發(fā)布支持Shader Model 3.0標(biāo)準(zhǔn)的DirectX 9.0c之后，更是在顯卡圖形芯片領(lǐng)域掀起了新一輪的更新?lián)Q代大潮。
與過(guò)去的DirectX 9.0b和Shader Model 2.0相比較，新版DirectX 9.0c最大的改進(jìn)，便是引入了對(duì)Shader Model 3.0的全面支持。舉例來(lái)說(shuō)，DirectX 9.0b的Shader Model 2.0所支持的Vertex Shader最大指令數(shù)僅為256個(gè)，Pixel Shader最大指令數(shù)更是只有96個(gè)。而在最新的Shader Model 3.0中，Vertex Shader和Pixel Shader的最大指令數(shù)都大幅上升至65535個(gè)，全新的動(dòng)態(tài)程序流控制、 位移貼圖、多渲染目標(biāo)（MRT）、次表面散射 Subsurface scattering、柔和陰影 Soft shadows、環(huán)境和地面陰影 Environmental and ground shadows、全局照明 （Global illumination）等新技術(shù)特性，使得GeForce6 及 GeForce7 GPU立刻為新一代游戲以及具備無(wú)比真實(shí)感、幻想般的復(fù)雜的數(shù)字世界和逼真的角色在影視品質(zhì)的環(huán)境中活動(dòng)提供強(qiáng)大動(dòng)力。
1、Shader Model 3.0是最新DirectX 9.0c的標(biāo)準(zhǔn)
作為Microsoft DirectX 9.0c API的重要組成部分，Shader Model 3.0由Pixel Shader 3.0和Vertex Shader 3.0兩個(gè)著色語(yǔ)言規(guī)范組成。
2、Shader Model 3.0可以實(shí)現(xiàn)更多的炫目效果
通過(guò)Shader Model 3.0，游戲設(shè)計(jì)師能夠比過(guò)去更加高速地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的超現(xiàn)實(shí)3D效果。
3、Shader Model 3.0可以帶來(lái)更高的游戲性能
Shader Model 3.0可以用更少的繪圖指令批量處理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，從而大大減輕GPU 及CPU的負(fù)擔(dān)，讓整個(gè)系統(tǒng)更有效率地工作，大幅度提高游戲性能和畫(huà)面幀數(shù)。
4、Shader Model 3.0意味著更強(qiáng)的可編程能力
Pixel Shader 3.0和Vertex Shader 3.0為游戲開(kāi)發(fā)者，分別提供了無(wú)限長(zhǎng)的像素程序，以及無(wú)限長(zhǎng)的頂點(diǎn)程序，將GPU的可編程能力帶到了一個(gè)全新的境界，全面提升了程序開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)效率，為更復(fù)雜的效果和更高的游戲性能提供可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。
5、Shader Model 3.0可以給程序員更強(qiáng)的程序流控制能力
與Shader Model 2.0相比，支持分支跳轉(zhuǎn)的Shader Model 3.0可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)過(guò)去Shader Model 2.0難以甚至無(wú)法完成的效果，賦予了程序員更強(qiáng)的程序流控制能力。
6、Shader Model 3.0意味著未來(lái)游戲的發(fā)展方向
隨著大量支持DirectX 9.0c和Shader Model 3.0的游戲不斷涌現(xiàn)，DirectX 9.0c API也早已成為新游戲的基本開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。毋庸質(zhì)疑的是，未來(lái)還將會(huì)有越來(lái)越多的游戲支持Shader Model 3.0，因?yàn)樗碇磥?lái)游戲的發(fā)展方向。
HDR即“High-Dynamic Range”，高動(dòng)態(tài)范圍光照的簡(jiǎn)稱(chēng)。我們知道，電腦能夠顯示的顏色包括紅、綠、藍(lán)、Alpha共4個(gè)通道，每個(gè)通道擁有8bit、也就是256種顏色，每存儲(chǔ)一種顏色需要4個(gè)8bit即32bit的空間。
在這種圖像描述模型中，畫(huà)面中的每個(gè)像素色彩和亮度值都是由整數(shù)來(lái)表示。但是在處理圖片時(shí)，這種精度依然無(wú)法代表人肉眼可以看到的真實(shí)世界，難以滿(mǎn)足實(shí)際使用的要求。并且隨著進(jìn)一步的圖形處理運(yùn)算，顏色部分還會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的變化，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次運(yùn)算的積累后，還會(huì)產(chǎn)生色彩細(xì)節(jié)丟失問(wèn)題，無(wú)法真實(shí)再現(xiàn)自然的光照情況。
與采用8位紋理格式（24/32位顏色每像素）的“傳統(tǒng)渲染”（LDR, Low Dynamic Range）模式相比，HDR可以支持電影業(yè)常用的fp16/fp32紋理格式（每像素采用64/128位浮點(diǎn)數(shù)），并支持fp16格式的混合和濾波操作。LDR只能表現(xiàn)出256：1的動(dòng)態(tài)范圍（每種顏色的兩度范圍），而人眼能夠感知的亮度范圍是1014：1,因此傳統(tǒng)的8位整數(shù)格式難以表現(xiàn)出真實(shí)世界的光照情況。而NVIDIA HDR技術(shù)采用fp16的紋理格式，能夠支持1012：1以上的動(dòng)態(tài)范圍，因此可以表現(xiàn)出非常逼真的光照效果。
◎ 為什么需要HDR
為了解決這一問(wèn)題，NVIDIA從GeForce 6開(kāi)始引入了HDR高動(dòng)態(tài)范圍光照技術(shù)，采用4個(gè)16bit或4個(gè)32bit，達(dá)到64bit或128bit帶寬的色彩光照像素浮點(diǎn)格式。顧名思義，這種全新的渲染方式對(duì)于三維空間的光線(xiàn)表現(xiàn)有著明顯的改善作用。其主旨就在于將組成畫(huà)面的每個(gè)像素的色彩、亮度等光照參數(shù)，以更為精確的形式表達(dá)和存儲(chǔ)，使其更接近于實(shí)際的物理環(huán)境。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，讓色彩和光照灰度更加層次豐富，過(guò)渡飽滿(mǎn)不失真。做到“亮的地方真正地亮，暗的地方真正地暗”。
《帝國(guó)時(shí)代3》開(kāi)啟HDR前后效果對(duì)比
◎ HDR技術(shù)分析及其重要性
結(jié)合NVIDIA HDR技術(shù)，高動(dòng)態(tài)范圍光照就能夠高效、漂亮地執(zhí)行。渲染任務(wù)可以分為為三個(gè)環(huán)節(jié)——光傳遞、光調(diào)影射、色彩及伽瑪糾正。HDR可以將畫(huà)面中的每個(gè)像素的色彩和亮度值用實(shí)際物理參數(shù)或是線(xiàn)性函數(shù)來(lái)表示，而不再像過(guò)去那樣只能限定用整數(shù)。這樣支持HDR技術(shù)的GPU就可以將大量的色彩數(shù)據(jù)以原有精度（或近似原有精度）保存起來(lái)，盡可能地避免了色彩失真情況。由于在實(shí)際應(yīng)用中，電腦無(wú)法達(dá)到無(wú)限的取值范圍，所以NVIDIA采用了由Industrial Light & Magic開(kāi)發(fā)，基于工業(yè)光魔（ILM）的標(biāo)準(zhǔn)16位OpenEXR格式——用1個(gè)bit位來(lái)標(biāo)志“指數(shù)”，5bit來(lái)存放指數(shù)的值，10bit存放色度坐標(biāo)（u，v）的尾數(shù)。其動(dòng)態(tài)范圍從6.14×10-5到6.41×104，在顯卡中處理分為3個(gè)步驟：
1．將畫(huà)面用高光照動(dòng)態(tài)范圍渲染，并儲(chǔ)存每個(gè)象素的亮度特性，而著色器、紋理過(guò)濾以及緩存操作都支持浮點(diǎn)格式；
?。玻畬DR高動(dòng)態(tài)畫(huà)面轉(zhuǎn)成RGBA或sRGB等低動(dòng)態(tài)范圍的畫(huà)面；
３．經(jīng)過(guò)色彩和伽瑪校正后傳送到顯示設(shè)備。人類(lèi)眼睛對(duì)光的相應(yīng)呈對(duì)數(shù)關(guān)系。事實(shí)上，人類(lèi)的眼睛對(duì)較低光度的光更敏感，能看到暗處細(xì)節(jié)要比更高光照強(qiáng)度處更豐富。伽馬糾正的目的就是為了讓顯示器能正確地再現(xiàn)人類(lèi)眼睛的這種視覺(jué)效果。
通過(guò)HDR技術(shù)，游戲開(kāi)發(fā)人員可以輕松地利用先進(jìn)的著色、混合、過(guò)濾和紋理功能，創(chuàng)造彩虹色、動(dòng)作模糊和柔和陰影等準(zhǔn)確的效果。在最新的優(yōu)異3D游戲中，HDR高動(dòng)態(tài)范圍光照技術(shù)的效果表現(xiàn)相當(dāng)?shù)孛黠@，可以呈現(xiàn)出非常細(xì)微的光線(xiàn)變化，幫助用戶(hù)獲得最真實(shí)的光影體驗(yàn)。開(kāi)發(fā)人員依然能在優(yōu)先考慮內(nèi)存空間利用率的時(shí)候使用16位模式， 但是現(xiàn)在他們?cè)诟鼜V闊的實(shí)時(shí)渲染應(yīng)用范圍上能夠達(dá)成更高品質(zhì)的畫(huà)面。用戶(hù)會(huì)賞識(shí)并樂(lè)意于看到更豐富、更絢麗的畫(huà)面體驗(yàn)，游戲開(kāi)發(fā)人員能以此拋離其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
而這種畫(huà)面質(zhì)量的改善，是簡(jiǎn)單地提升“顯卡頻率”所無(wú)法做到的，這也讓人們充分認(rèn)識(shí)到了各項(xiàng)渲染技術(shù)的重要性。
SLI的前世可以追溯到1998年，當(dāng)時(shí)叱咤風(fēng)云的3dfx率先將SLI（Scan Line Interleave）技術(shù)引用到其第二代3D圖形卡產(chǎn)品——Voodoo 2身上，用“SLI交錯(cuò)互連技術(shù)”讓兩塊Voodoo 2顯卡連接起來(lái)并行運(yùn)作，以獲得近乎翻倍的圖形性能。
當(dāng)時(shí)的SLI技術(shù)讓渲染工作被平均分擔(dān)，將一幅渲染的畫(huà)面分為一條條掃描幀線(xiàn)（Scanline），由一個(gè)顯卡負(fù)責(zé)渲染畫(huà)面的奇數(shù)幀線(xiàn)部分，另一塊顯卡渲染偶數(shù)幀線(xiàn)部分，也就是說(shuō)每塊顯卡只需要完成1/2的工作量，然后將同時(shí)渲染完畢的幀線(xiàn)進(jìn)行合并后寫(xiě)入到幀緩沖中，然后在顯示器屏幕上呈現(xiàn)出一個(gè)完整的渲染畫(huà)面。于是，理論上的翻倍圖形性能就出來(lái)了。
跟以前3dfx的SLI技術(shù)完全不同的是，2004年6月29日NVIDIA發(fā)布的SLI（Scalable Link Interface）更確切的是指“SLI Multi-GPU”，意味著多GPU并行渲染技術(shù)。該技術(shù)還被引入了當(dāng)時(shí)最新發(fā)布的GeForce 6800/Quadro FX4000系列高端顯卡上。目前這項(xiàng)技術(shù)在NVIDIA顯卡當(dāng)中已經(jīng)非常普及，包括GeForce 7800GTX、7800GT、6800GT、6800、6600GT、6600、6600LE在內(nèi)的高中低端PCI-E顯卡均提供了對(duì)SLI技術(shù)的支持。
如前所述，NVIDIA SLI的全稱(chēng)為“Scalable Link Interface”。它是通過(guò)一種特殊的接口連接方式，在一塊支持雙PCI Express×16顯卡插槽的主板上，同時(shí)使用兩塊相同的NVIDIA GeForce6 或GeForce7的PCI-E顯卡，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圖形性能的大幅提升。與3dfx不同的是，NVIDIA SLI有著AFR（Alternate Frame Rendering，交替渲染）和SFR（Split Frame Rendering，分屏渲染）兩種實(shí)現(xiàn)模式。其中AFR交替渲染模式將連續(xù)的畫(huà)面分為奇數(shù)幀和偶數(shù)幀兩部分，由一塊顯卡處理所有偶數(shù)幀，另一塊顯卡處理所有奇數(shù)幀；而SFR分屏渲染模式則同3dfx SLI類(lèi)似，也是把一個(gè)單幀的著色渲染工作分配給兩塊GPU。但卻是把畫(huà)面分成上下兩部分，并由動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡技術(shù)為兩塊GPU智能地動(dòng)態(tài)分配工作量，以達(dá)到最大限度的性能提升。
值得一提的是，F(xiàn)orceWare驅(qū)動(dòng)程序平時(shí)并不確定使用AFR還是SFR，因此NVIDIA為多個(gè)流行游戲創(chuàng)建了profile配置文件 (現(xiàn)在已超過(guò)100個(gè)游戲的profile配置文件)，以決定在每個(gè)游戲中它們默認(rèn)使用哪一種渲染模式。一般來(lái)說(shuō)，只要幀之間沒(méi)有依賴(lài)關(guān)系，NVIDIA的驅(qū)動(dòng)程序就默認(rèn)為AFR模式；而當(dāng)幀之間存在依賴(lài)關(guān)系而導(dǎo)致不能使用AFR時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)用SFR模式。然而，對(duì)一些還未有官方游戲profile配置文件的游戲，NVIDIA容許用戶(hù)自行設(shè)定游戲profile配置文件，令這些游戲也可以被SLI技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能以及高特效品質(zhì)。
也許有人會(huì)以為，NVIDIA的SLI與年代久遠(yuǎn)的3dfx SLI一脈相承，其實(shí)不然。仔細(xì)分析就不難發(fā)現(xiàn)，NVIDIA SLI要顯得更加成熟，性能也更加優(yōu)秀。首先，在物理構(gòu)造方面，選擇PCB卡連接可充分保證信號(hào)通訊的質(zhì)量與速度；其次，在數(shù)字信號(hào)傳輸方面，也擺脫了Voodoo 2時(shí)代（模擬傳輸方式）因信號(hào)干擾而導(dǎo)致畫(huà)面不同步的弊端；再者，在工作方式及分工方面，NVIDIA SLI沒(méi)有采用Voodoo 2時(shí)機(jī)械的隔行分配方式，而是通過(guò)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡技術(shù)，根據(jù)畫(huà)面的復(fù)雜情況將工作量平均分配給兩塊顯卡，從而實(shí)現(xiàn)了效能的最優(yōu)化。
想象一下，一顆NVIDIA GeForce6或 GeForce7圖形芯片（GPU）就能帶給您難以置信的卓越性能，那么，兩顆呢？……
通過(guò)nForce4 SLI主板、兩顆GeForce 6/7系列GPU和NVIDIA SLI技術(shù)，您就能夠大幅提升系統(tǒng)的游戲性能——包括100多種熱門(mén)游戲在內(nèi)的主流應(yīng)用性能幾乎可以達(dá)到單GPU系統(tǒng)的兩倍！根據(jù)測(cè)試，雙顯卡SLI后的性能最高可以達(dá)到單顯卡的187%左右，個(gè)別應(yīng)用中甚至可以達(dá)到190%！如此巨大的性能提升，足以讓任何玩家為之心動(dòng)。
也許已經(jīng)有不少游戲玩家在為系統(tǒng)性能的翻番而激動(dòng)不已，但是更令他們驚喜的還在后面——因?yàn)镹VIDIA SLI為我們帶來(lái)的不僅僅是游戲速度的提升，還包括了更加出色的畫(huà)質(zhì)。通過(guò)全新的全屏抗鋸齒SLI AA (SLI Anti-Aliasing, SLI全屏抗鋸齒) 技術(shù)，玩家們可以享受到比以往任何時(shí)候都更加出色的畫(huà)面效果。
SLI AA（SLI全屏抗鋸齒）是隨著最新版本的ForceWare問(wèn)世后，加上GeForce7系列的發(fā)布，為SLI技術(shù)添加的新功能。它可以通過(guò)偏移合成兩個(gè)GPU的4X FSAA（多重采樣），實(shí)現(xiàn)翻倍的全屏抗鋸齒效果。也就是說(shuō)，通過(guò)兩片顯卡的4X、8X和16X FSAA取樣，NVIDIA SLI平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)8X、16X甚至是32X（僅限于Quadro SLI）的FSAA全屏抗鋸齒模式。顯然通過(guò)這種技術(shù)，游戲畫(huà)面質(zhì)量可以獲得質(zhì)的提高，用戶(hù)能夠享受到極為出色的畫(huà)面效果。更讓玩家驚喜的是，SLI AA還可以同時(shí)支持OpenGL和D3D游戲，能夠讓更多的玩家率先體現(xiàn)近乎完美的畫(huà)質(zhì)。
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