本文作者：苍月  超链图文作者：MD_紫竹、魏昕鑫

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摘要：

    微软的DirectX Compute为全新的GPU运算应用程序编程接口(API)，它与OpenCL一样，为开发人员提供了并行计算的API。CUDA是指NVIDIA 并行计算的架构，无论OpenCL还是DirectX Compute都是可以通过CUDA架构运行。

 

 

导语：

    美国加州旧金山举行的游戏开发者大会(GDC)上，作为全球屈指可数由华人当家做主的电脑硬件芯片厂商，NVIDIA率先展示了DirectX11中的重要功能即关于并行计算功能的DirectX Compute，NVIDIA展现的三款Demo运行于NVIDIA现有的CUDA架构上Windows VISTA和Windows 7皆适用。DX10显卡和DX11显卡NVIDIA_CUDA架构都会完美支持DirectX Compute，这让开发人员可以充分利用NVIDIA GPU的强大平行运算能力。做为一家处理器公司，NVIDIA热烈支持所有能让开发人员更加利用GPU平行运算能力的程序语言和应用程序编程接口。除了DirectX Compute和NVIDIA的 CUDA C延伸外，还有其他可供利用的程序模型，其中包括OpenCL。Fortan程序语言解决方案目前也已在开发中，而且The Portland Group 也已经推出相应的版本。

DX11的精髓：DirectX Compute

Win7原生支持GPU加速转码

 

 

正文：

1.基本测试环节

    在Win7系统中，DirectX也进入了第11代，DX11将会为游戏开发带来Tessellation（曲面细分）、Compute Shader（通用渲染，以下简称CS）、Mutilthreading（多线程）、Dynamic shaderlinking（动态Shader耦合）、HDR Compressiom(HDR纹理压缩)、SM5.0等新技术，它们大多是针对游戏开发而来的，但CS有些不一样，因为它是微软以DX标准的方式制定的GPU通用计算技术。

NVIDIA演示DX11CS技术DEMO

Win7中的通用计算秘密

 

 

    由于GPU的浮点运算能力非常强大，支持GPU进行通用计算的技术发展势头很快，NVIDIA和AMD分别有CUDA和Stream技术，以前两家是各自为战，如今微软也看到了GPU通用计算的曙光，在DX11中加入了CS这一技术，意图一统当前的通用计算技术。

 

（Win7为Dx11、WinXP虽然升级并替换更新了Dx10文件，但是只能拥有框架效果和特征，并不能真正的表现出Dx10游戏画面）

 

    GPU是图象处理器，以往的GPU通用计算需要程序员先将资料伪装成GPU可识别的图像，再将GPU输出的图像转换为想要的结果，而通过DX11中的Compute Shader通用计算，任意类型的数据（即使是非图形数据）都可以直接进行计算，而且不受图形渲染流程的束缚，可以随时写入写出，GPU通用计算的效能提高了很多。

 

 

    DX11中的CS可发挥的地方很多游戏中可以使用GPU进行光线追踪、A-Buffer采样抗锯齿、物理特效、人工智能AI等游戏特效运算在游戏之外，程序员也可以利用CS架构进行图像处理、后期处理（PostProcess）等。DX11可以完美兼容于DX10显卡，软件驱动上也不需要大的改动，比如DX11游戏《战地1943》的“寒霜”引擎只用了三个小时就从DX10升级到DX11。上面的Demo中演示的是黄昏时段起伏不断海洋波浪，实时计算大规模场景内的波浪的动态效果需要非常大的计算量。接下来我们欣赏一下寒霜引擎Dx11基础效果。

 

FrostbiteEngine游戏画面引擎下的Dx11渲染效果，真实展现了游戏中的极地气候

    JohanAnderson披露，电子艺界（EA）的“战地系列”游戏所使用的引擎“Frostbite Engine”已经导入了DirectX11。

 

NVIDIA：DirectX第11代（Dx11）游戏图像引擎效果图~

 

Dx11框架：强化GPU_玩转 NVIDIA Compute Shader  技术

 

 

    Frostbite是一款同时支持PC、PS3和X360的跨平台引擎，而PC版独有DX10渲染路径，并支持DX10和10.1特性。Anderson称，从DX10到DX11的实际导入过程花费了三个小时，其中在代码里搜索和替换相关部分最耗时间。Forstbite引擎结合DX11技术，可利用HDR纹理压缩、Compute Shader、硬件细分曲面(Hardware Tesselation)等来渲染人物和地形。

 

 

    由于现在还没有硬件支持DX11的显卡和合适的开发软件，所以DICE在Frostbite的编译器里提供了一个开关，可以在DX10和DX11两种模式之间切换。开发人员确信，通过使用DX11驱动，API调用期间的处理器负载能明显降低，并提高系统性能。

 

 

Codemasters的《尘埃2》也注入了Dx11框架结构

    其实效果并不明显，大家可以参照一下Dx9游戏画面的《极品飞车13变速》（苍月：GRID刚去尘埃2携Dx11再威慑《极品飞车》PC宝座~）看来好的游戏画面还需要强劲的画面引擎，而不只是采用新框架技术这么简单。

 

 

    Codemasters的首席技术官Bryan Marshall表示说，“作为专业竞速游戏厂商之一，我们抢先导入最新技术成果比如HW Tessellation、多线程编程、SM5.0等以缔造业界最富实感，最有说服力，最爽快的飙车体验。”“DX11技术与Codemasters自有的EGO引擎相结合将大幅提升竞速游戏的技术标杆。”

 

 

    如果使用DX11中的Computer Shader技术，API将能借助GPU充裕的浮点计算能力进行加速计算，则能轻易完成大量的FFT(傅里叶变换)，极大地提高了波浪生成速度，而且画面质量也更好。以往受限于浮点运算性能，CPU进行FFT变换只能局限在非常小的区域内，比如64x64，高端CPU最多能达到128x128，而GTX 280则能实现每帧512x512的傅里叶变换，所用时间不过2ms，效能非常高。

 

    N-body问题涉及了科学和工程中的许多领域，它的主要特点就是O(N2)的计算量，采用并行计算方法是解决N-body问题巨大计算量的终极选择。针对该类问题的具体特点以及不同的并行计算机体系结构，目前有多种算法有效地减少了计算量，加快了求解速度......

Win7带来了什么？

Win7：GPU加速字体显示

浅谈Windows7的字体改进

Windows7字体渲染_更好的阅读体验

 

 

    Win7系统的用户觉得它比Vista更好的原因就是因为Win7在细节完善和使用感受上比Vista有了长足进步，以最简单的文字应用来说，在Vista中，微软引进了ClearType技术以解决字体发虚的问题，而在Windows 7中，微软继续对ClearType进行了改进，选项更精细。以往的字体显示中基本不需要显卡的参与，Win7通过引入Direct2D和DirectWrite新型字体API，加强了GPU在文字显示中的地位，在3D时代字体显示也越来越依赖GPU的渲染了。

 

 

2.游戏测试环节

    在Dx11框架的系统环境中，其他主流游戏的运行速度与游戏性能又是如何呢，接下来就让我们一同来宏观的对比一下。

 

NVIDIA：Dx11框架测试平台及说明

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《镜之边缘》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《孤岛惊魂2》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《极度恐慌2》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《求生之路》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《半条命2 第二章》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《使命召唤5》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《战锤：40K》

 

NVIDIA：Dx11框架游戏测试之《Race Driver：GRID》

 

最后为大家奉上《生化危机5》的Dx9与Dx10运行帧数的相对应效果

NVIDIA：游戏测试之《生化危机5》

 

结语：

    最后要说的是，通过这几段视频演示Demo在CUDA初期利用CUDA C语言开发早可以实现，FFT也作为CUDA C的库最早出现，NVIDIA展示 DirectX Compute 说明对于GPU并行计算而言，NVIDIA CUDA 已经遥遥领先。