DX11金哨吹响 3DMark 11全球首发详测

一、开篇：3DMark11的前世今生

做为3DMark的中国地区镜像合作伙伴，几乎每一作3DMark测试软件登场后我们都会为大家奉上一篇详细的测试报告，此次也不例外。不过在本文正式开篇之前，遵照传统，我们还是先来了解一番3DMark系列软件的历史渊源吧，如果您对这段历史没有兴趣，那么请跳过去直接翻开3DMark11的新篇章吧。

3DMark99 MAX——DirectX 6.0

3D显卡借助DirectX 6.0技术而展开第一轮激烈的竞争，当时主要代表显卡是3DFX的Voodoo和NVIDIA的Riva TNT系列，同时S3 Savage3D和Matrox G200也有不小的市场份额。

1999年，Madonion发布了其史上首款3D显卡测试软件——3DMark99，随后不久又发布了3Dmark99的改良版—— 3DMark99 MAX。3Dmark99以DirectX 6.0 API为基础，在OpenGL与Glide3D横行的年代将Direct3D接口推向高潮。DirectX 6.0的特色在于可以渲染出高分辨率下的32位色的3D效果，这也是当时GPU所最为追求的功能。随着微软DirectX API的认可度和游戏数量不断走强，3DMark99 MAX也逐渐被游戏玩家们所熟知，Madonion也因此而抢得先机，成为显卡的基准Direct3D性能测试软件。

3DMark99 MAX有两个游戏场景来提供测试，一个叫“RACE”，这是一个类似INCOMING的3D飞行射击游戏；另外一个是“FIRST PERSON”，这是一个典型的第一人称射击游戏。

3DMark2000——DirectX 7.0

2000年，Voodoo被终结，OpenGL发展缓慢，微软DirectX迈出了关键一步 发展到了DirectX 7，DX7规范中的硬件T&L功能得到了广泛认可。Madonion也随之推出了3DMark2000，全面支持DirectX 7。DirectX 7的成功让3DMark2000顺理成章的成为了相当知名的测试软件，Madonion从此也开始走红。

3DMark2000共有两个游戏，每个游戏进行低中高分辨率的测试，还有两个CPU测试。3DMark2000给显卡评测带来的是前所未有的视觉冲击和便利，3DMark2000一跃成为当时最为流行的显卡评定软件。 

3DMark2001/SE——DirectX 8.0/8.1

2001年3月14日，已经在显卡测试领域占据绝对优势的Madonion公司紧随微软DirectX 8的发布，推出了万众瞩目的3DMark版本——3DMark2001。

3DMark2001无论从测试结果和画面的华丽程度在当时来说都无可挑剔，依靠命名为MAX FX的图形引擎，3DMark2001在光照效果的处理方面非常突出，极大的炫耀DirectX 8的强大图形性能，并完善测试了微软在DirectX 8中首次引入的Pixel Shader和Vertex Shader，在所有的测试场景中开始采用固定的Pixel Shader和Vertex Shader处理特别效果的生成。

3DMark2001的推出，正式确立了Madonion在3D图形卡测试领域的霸主地位。而在2002年，由于微软的DirectX 9直到年末才发布，因此Madonion并没有推出相应的3DMark2002，而是改进了3DMark2001SE，加入DirectX 8.1支持。同年底，Madonion公司更名为我们目前熟悉的Futuremark公司。

3DMark2001/SE的3D Mark成绩由四个游戏，共七个场景的成绩得出。前三个游戏共六个场景均是基于DX7，最后的Mother Nature场景则是完全的DX8场景。完全基于硬件的Pixel Shader和Vertex Shader，只有符合DX8标准的显卡才能跑完全部测试。

3DMark03——DirectX 9.0

因为微软在2002年底才发布DirectX 9，所以Futuremark并没有推出3DMark2002，而是赶了个早集在2003年的2月12日发布了3DMark03。

3DMark0共有四个游戏测试场景，其中第一个场景是基于DX 7.0的测试项目，而第二和第四个场景则都是基于DX8.1的，第四个场景才是完全基于DX9.0的测试场景，这样的测试方法导致当年一些不支持DX9的 显卡得分偏低，而因此也导致了3DMark03的公正性首次被质疑。

和3DMark2001一样，3DMark2003也有四个游戏测试场景，第四个场景才是完全基于DX9.0的测试场景，而第二和第四个场景则都是 基于DX8.1的，第一个场景更是一个基于DX 7.0的测试项目。需要注意的是此时的3DMark 2003需要用到PixelShaders2.0和Vertex Shader2.0技术，因此必须在DX9.0的环境下才能跑完全程。

在2003年下半年，NVIDIA以及ATI新一代显卡推出之际更是掀起了一阵针对3DMark的“优化驱动”风波，FutureMark的 3DMark系列在D3D测试领域的老大位置已经十分松动了。哪怕有了后来的和解，哪怕再有了一个bulid340的升级包，仍然无法阻止3DMark的影响力急剧下降，特别是AquaMark 3的异军崛起，3DMark03不再是DirectX 9测试的唯一选择了，这更是给3DMark03一个不小的打击。

3DMark05——DirectX 9.0b

2004年9月29日晚上10时(北京时间)，完全支持DX9的3DMark05终于与大家见面了。

3Dmark05软件的界面和3Dmark03版本基本没有分别，但实际上在这一作中FutureMark完全采用了DirectX9规范的测试软件，彻底抛弃了DirectX8显卡。

3Dmark05一共有三个游戏测试场景，Game1测试的舞台是一个未来太空基地，主体动态光影采用了高达2048x2048的纹理，因此对于显 卡的像素填充率以及显存带宽有着很高的要求。 第二个测试画面是巨大的森林，运用了大量的高细节几何模型和顶点光源，要求显卡拥有较高的计算速度以及Vertex Shader性能。最后一个测试场景为海船以及虚幻的峡谷，实现峡谷岩石的最终效果全面使用了Pixle Shader并混合了动态光影。

原本3Dmark03在技术上并不落后，但是问题的关键在于FutureMark的Shader部分选择难以同时满足两大厂商的需求。对于游戏开发 商而言，愿意为哪一家优化都是无可厚非的，而作为测试软件，站在公平性的角度来说就不能那样随心所欲了。所以在3Dmark05中，FutureMark 放弃了自己编写的Shader，而是全面改用微软提供的HLSL进行渲染引擎的编写，以让引擎自动适应测试显卡的硬件架构。

针对3Dmark03 NVIDIA与ATI所表现出截然不同的态度，作弊与优化已经成为大家关注的焦点，也让3Dmark系列软件的公正性遭受了相应的质疑。 FutureMark推出3Dmark05的根本意图也在于强调公平性，事实情况证明，虽然面对更为纷繁复杂的图形卡芯片单纯的依靠某款测试软件不能完全 现显卡的真实性能，但通过3Dmark05在当时比较先进的技术，还是可以给显卡性能做出一个较为接近的得分等级，FutureMark也算借此逐渐走出 信任泥沼。

3DMark06——DirectX 9.0c

2006年1月18日，还是同样的北京时间晚上8点，3DMark06正式发布。做为最权威的DirectX 9.0c测试程序，3DMark06目前依然出现各大媒体的不同评测项目之中。

3DMark06几乎完全照搬了3DMark05的三个游戏测试场景，只是加强了光影效果而已，测试画面看起来更加华丽了。新引入的测试场景只有一个，完全针对DX9C HDR而设计，非常漂亮。

3DMark06虽然是由05改进而来，但它在设计理念方面的改动很大，新增的两个SM3.0场景非常华丽，而且首次将CPU得分计入 3DMark06的总分当中，用以证明CPU在游戏里面的重要性(主要体现在AI和物理方面，对于3D渲染的重要性反而被削弱)。事实再次证明 Futuremark的眼光很独到，现在的绝大多数游戏对CPU要求不高，只有那些RTS游戏(需要CPU计算大量物体和单位)和部分需要软件物理加速的 游戏(比如Crysis)才会需要强力CPU的支持。

3DMark Vantage：DirectX 10

以往Futuremark总是能够第一时间跟上微软的脚步，伴随着新版的DirectX的发 布同步推出新一代的3DMark测试程序。到了DX10时代，Futuremark改变了设计思路，并不急于推出新一代的3DMark，而是预留了充足的 时间来静观其变，看看新一代DX10游戏都使用了什么新的技术，并预测哪些技术将会得到重用，然后将其全部收入囊中。这样3DMark的测试成绩就能够代 表显卡在绝大多数游戏中的性能表现，从而重新得到客户和用户的认可。

除了设计思路上的改变之外，Futuremark还在这一作为3DMark带来了全新的名字，和PCMark Vantage一样，新3DMark也改变了命名方式，不再以年份做结尾，而是同样使用了一个意为“优势”的单词。不知道这是不是受了Windows Vista的启示。

3DMark Vantage只有两个游戏测试场景，其中第一个场景的画面风格和3DMark06第一场景有些相似，但效果更加华丽，波涛汹涌的水面和变幻莫测的光影效 果有些夸张地风格，大量使用了HDR光照、动态模糊、GPU粒子加速、次表面散射、层叠阴影贴图、分级水面折射、反射和扰流等，而且人物建模也使用了更多 的多边形。

第二个场景的剧情是3DMark05/06的延续，这艘名为New Calico的巨型宇宙战舰在3DMark05/06第一个游戏场景的完整版里面出现过(需要以Demo模式观看完整剧情)。这个场景规模非常宏大、视距 超远、屏幕内同时存在成千上万颗小陨石，这些都是通过几何着色由GPU自动生成的，虽然形状各异(类似于批处理)但是相对来说消耗GPU资源并不多。除了 庞大数量的陨石之外，体积云雾、全局光照等DX10专用的特效让画面实现难度更低些。

此外，3DMark Vantage还引入了两个全新的CPU性能测试项目，一个针对RTS和网络游戏中常见的AI人工智能应用而设计，另一个则是日渐火热的PhysX物理加速，它既可以榨干多核多线程CPU的性能，也可以榨干顶级显卡的GPU加速性能。

3DMark Vantage还与时俱进的引入了16:10宽屏显示分辨率的支持，并且默认加入Extreme、High、Performance、Entry四种分辨率和画质，为不同档次的显卡提供能够基本流畅运行的模式。

借助3DMark Vantage的强势，Futuremark成功树立了自己在DX10测试软件领域独一无二的形象，而就在今晚，已经普及很久的DX11显卡将迎来新一代最佳金哨——3DMark 11，请与我们一起翻开这历史的新一页吧。

二、3DMark 11正式发布 八大诱人亮点

经过一周的推迟和焦急等待，Futuremark今天终于正式发布了面向DX11平台的全新一代3D图形性能基准测试软件“3DMark 11”，而此时距离DX10 3DMark Vantage已经过去了两年半之久，DX11显卡和操作系统也早已面世了一年多。出于机缘巧合，3DMark 11这个名字不仅代表了它的DX11独享特性，也即将伴随我们共同走进新的2011年。

Futuremark表示，3DMark 11的测试重点是实时利用DX11 API更新和渲染复杂的游戏世界，通过六个不同测试环节得到一个综合评分，藉此评判一套PC系统的基准性能水平。

Futuremark同时强调了基准性能测试的公平性，明确提出了自己所遵守的几大原则。在作弊、优化、合作等条目满天飞的今天，这些基本原则更应该为每个人、尤其是厂商们时刻牢记心中。

－ 生成可重复、可验证的稳定结果；

－ 公平、精准地表现技术和负载；

－ 长期紧跟时代步伐；

－ 广泛适用而可评判大量不同平台系统。

3DMark 11全新亮点：

1、DirectX 11

基于原生DX11引擎，全面使用DX11 API的所有新特性，包括曲面细分、计算着色器、多线程。

2、64位

原生64位编译程序，独立的32位、64位可执行文件，并支持兼容模式。

3、新测试场景

六个全新的测试场景，包括四个图形测试、一个物理测试、一个综合测试，全面衡量GPU、CPU性能。

4、Bullet物理库

抛弃封闭的NVIDIA PhysX而改用开源的Bullet专业物理库，支持碰撞检测、刚体、软体，根据ZLib授权协议而免费使用。

5、演示模式

3DMark05中的音频加视频演示模式应邀归来，综合了深海、神庙两个场景，辅以著名音乐人Pedro Macedo Camacho的原创音轨。基础版中视觉效果固定，高级班中可自定义。

6、在线服务

官方网站(www.3dmark.com)提供更强大的功能和更丰富的功能，允许用户提交、认证、保存测试成绩，并和全世界玩家分享、对比。

7、多语言

除了英语之外首次支持多国语言，包括德语、简体中文、繁体中文、芬兰语，足见Futuremark对中国玩家的重视。

8、免费基础版

得益于微星、安钛克等厂商的赞助，3DMark 11 Basic Edition基础版免费提供，无需注册即可无限次使用。

3DMark 11版本划分：

－ 基础版(Basic Edition)：免费。可进行性能级(Performance)预设的测试，包括四个图形测试场景、物理测试场景、综合测试场景、音频视觉演示(分辨率固定于720p)。可在线创建账户、查询和对比结果。有广告。

－ 高级版(Advanced Edition)：19.95美元，已可预订。可进行入门级(Entry)、性 能级(Performance)、极限级(Extreme)三种预设的测试(不常用的高等级被取消)，允许自定义测试设置。音频视觉演示可自定义分辨率。 允许离线测试结果管理和循环测试。在线结果保存无限制。没有广告。

－ 专业版(Professional Edition)：商业使用授权，995.00美元，已可预订。允许演示循环，附带画质工具，支持命令行自动运行。优先技术支持。

三、3DMark 11预设级别

3DMark Vantage首次引入了四种不同的预设和成绩级别，从高到低分别是极限级(Extreme/X)、高端级(High/H)、性能级(Performance/P)、入门级(Entry/E)，分别适合不同档次的PC系统。

3DMark 11继承并改良了这种统计方式，尤其是去掉了几乎没什么人用过的高端级(H)，其他三种也有了新的变化：

－ 极限级(X)：分辨率固定为全高清的1080p 1920×1080，支持极高负载，适用于高端游戏PC，尤其是Radeon HD 5970、GeForce GTX 580这种顶级显卡，并且按照设计在未来几年内也不会辱没“显卡杀手”的荣誉。

－ 性能级(P)：分辨率固定为高清的720p 1280×720，支持中等级别负载，适用于绝大多数主流游戏PC，比如Radeon HD 5770、GeForce GTX 460之类的显卡，不过发布初期仍然需要高端卡才能跑出流畅的帧率。很显然，这个级别在今后将依然是我们最常见的评定标准。

－ 入门级(E)：分辨率固定为标清的1024×600，支持低负载，适用于大多数笔记本和上网本，特别是集成显卡。

同时可以看出，3DMark 11预设分辨率已经全部改为宽屏比例，顺应了时代发展。

至于这三种级别的参数配置级别，详见下表：

除了三种预设级别，3DMark 11同样支持自定义设置并测试，玩家可以自行调节分辨率、抗锯齿和各向异性过滤、曲面细分、阴影与照明、景深、色彩等各种参数的级别与质量，不过和3DMark Vantage一样，自定义设置下的测试是不会给出任何具体分数的。

而且要注意的是，如果分辨率改为非16:9的情况，则程序会自动拉伸到16:9。

四、3DMark 11技术简析

1、渲染引擎技术

－ 多线程

3DMark 11引擎的多线程模式基于DX11设备相关性和命令清单。图形测试中，每个物理处理器核心分配一个线程；物理和综合测试中，每个逻辑处理器核心分配一个线 程。其中一个线程被视为主线程，同时使用即时设备相关性和延迟设备相关性，其他则都是副线程，仅使用延迟设备相关性。

渲染负载根据渲染场景中的物体在各个线程之间分配，每个线程执行的场景物体数量都基本相当。

－ 曲面细分

3DMark 11使用了两种类型的曲面细分，一是基于置换贴图的细节曲面细分，二是非强制置换贴图的Phong曲面细分。细节曲面细分中，曲面细分单元生成的顶点基于 置换贴图来定位，置换发生在平滑几何法线方向。Phong曲面细分中，顶点在置换之前就放置在大致的曲面上，而曲面的估算来自三角形顶点位置、法线的计 算。

曲面细分因素则是根据每个投射到屏幕空间的输入三角形的边缘长度进行计算的。

－ 光照

3DMark 11光照效果采用了延迟渲染风格。首先将几何属性渲染成一系列渲染器目标，然后根据深度和法线缓冲加入环境光遮蔽，最后根据这些属性进行光照渲染。

3DMark 11使用了表面光照和体积光照两种技术。

2、后期处理技术

3DMark 11渲染器支持景深(Depth of Field)、布隆过滤(Bloom)两大后期处理技术，同时在色调映射步骤还加入了可选的电影胶片颗粒效果。

五、3DMark 11测试场景解析

1、图形测试一

场景源于“深海”(Deep Sea)，渲染大量的投影、非投影聚光源、非投影点光源，使用噪声调节光密度的体积光照，不包含曲面细分几何。

2、图形测试二

场景源于“深海”(Deep Sea)，渲染中等数量的投影、非投影聚光源、非投影点光源，使用噪声调节光密度的体积光照，包含曲面细分几何。曲面细分主要用于潜艇、沉船、珊瑚、岩石、海床。

3、图形测试三

场景源于“神庙”(High Temple)，渲染一个投影线光源和中等数量的非投影点光源，体积光照仅用于投影线光源，光密度因空间高度不同而异，包含曲面细分几何。曲面细分主要用于台柱、雕像和部分植被。

4、图形测试四

场景源于“神庙”(High Temple)，渲染一个投影线光源和少量数量的非投影点光源，使用体积光照，光密度因空间高度不同而异，大多数渲染负载来自将曲面细分几何绘制到阴影贴图和G缓冲。曲面细分主要用于台柱、雕像和部分植被。

5、物理测试

单纯使用CPU模拟和渲染大量刚体，不涉及GPU。刚体互相碰撞，部分彼此相连。模拟世界被划分为多个独立区 域，藉此将模拟负载分配给多个渲染线程。物理SDK使用了免费开源的Bullet Physics Library C++路径，并在开发阶段静态编译、链接到测试代码中。测试分辨率在所有预设中均固定为800×600，而且没有曲面细分、体积光照和后期处理效果。

6、综合测试(Combined Test)

在物理测试场景的基础上增加软体的模拟和渲染，以及包括一些曲面细分、体积光照和后期处理效果在内的适量图形负载，其中CPU负责刚体物理，GPU负责软体物理和图形负载，而且软体物理使用DirectCompute进行模拟。

7、演示模式

六、3DMark 11成绩计算

1、图形测试成绩

每个图形测试场景都生成一个以FPS帧率为单位的结果F_gt1、F_gt2、F_gt3、F_gt4，分别求倒数、相加、被四除、乘以调整系数C_graphics就得到图形测试的成绩分数S_graphics。方程式如下：

C_graphics在三种预设级别中均为230。

2、物理测试成绩

生成一个以FPS帧率为单位的结果F_physics，乘以调整系数C_physics就得到物理测试的成绩分数S_physics。方程式如下： 

C_physics在三种预设级别中均为315。

3、综合测试成绩

生成一个以FPS帧率为单位的结果F_combined，乘以调整系数C_combined就得到综合测试的成绩分数S_combined。方程式如下： 

C_combined在三种预设级别中均为215。

4、3DMark 11最终成绩

图形测试成绩S_graphics、物理测试成绩_Sphysics、综合测试成绩S_combined分别对应一个加权调和平均值W_graphics、W_physics、W_combined，经过计算后得到最终成绩S_3dmark。具体方程式如下： 

W_graphics、W_physics、W_combined的值根据不同预设级别而定，具体如下： 

七、3DMark 11安装与界面

3DMark 11系统需求：

－ 操作系统：Windows Vista、Windows 7 (DX11独享)

－ 处理器：Intel、AMD 1.8GHz双核心处理器

－ 显卡：兼容DX11

－ 内存：1GB

－ 硬盘：1.5GB可用空间

－ 声卡：兼容Windows Vista/7

开始安装

可选完整安装与定制安装

选择安装路径

自动识别系统32/64位版本，并可选64/32位二进制程序保持兼容

会自动安装.NET Framework 4.0

欢迎界面，可直接使用免费版或者输入序列号升级为高级版

主界面基本标签页：可直接选择三种预设级别和运行模式

高级标签页：可选择测试场景和参数设置细节，并随时恢复预设级别

高级标签页：大量不同比例的分辨率

结果标签页：查看成绩分数和系统信息

测试结果示例：Phenom II X6 1090T六核心处理器、Radeon HD 6870显卡在最高级别中得到X1384分

帮助标签页：产品详细信息和语言选择

八、13款主流DX11款显卡实战3DMark 11

8.1 测试平台及说明

为了避免平台短板限制高端显卡的性能发挥，我们选择了一套标准化的高端平台进行此次重头测试。包括Intel Core i7-920 2.67GHz处理器搭配Thermaltake U120E散热器，并且将CPU外频从133Hz超至了160Hz，达到了等效i7-960的3.2Ghz，主板我们选择了一款Intel原厂 DX58SO主板，外加3条海盗船XMS3 DDR3-1333 1GB组建三通道，希捷7200.18 7200硬盘，电源为超频三提供的青金石750豪华版电源。

操作系统使用Windows 7 64bit版本，测试前打好各种升级补丁。

驱动方面，针对NVIDIA显卡，我们选择了三款驱动，分别针对不同级别的显卡，例如针对 GT430\GTS450\GTX470\GTX480我们为其搭配的驱动是NVIDIA显卡驱动260.99正式版For Vista-64/Win7-64版，而针对GTX580我们选择的是NVIDIA官方推荐的NVIDIA显卡驱动262.99正式版For Vista-64/Win7-64版，而今天和3DMark11同步解禁的GTX570因为目前还没有支持的正式驱动，所以我们使用的NVIDIA提前提 供给我们的263.09测试版驱动。

九、总结

在首款DX11显卡正式发布一年多之后，Futuremark终于将DX11显卡的终极裁判 3DMark 11带至了我们面前，上一作3DMark Vantage通过划分不同等级显卡来确定评分方式的做法得到了大家的认可，所以Futuremark将这一方式延续到了3DMark 11之中。

从实际测试来看，3DMark 11从上一作的4个模式精简为3个模式，跑完一遍基准测试的时间也只有10分钟左右，对于普通用户来说，操作更为方便了，一般玩家通过3DMark 11可以很清晰直观了解到自己手中的DX11显卡究竟处于何等级别，而不用考虑去了解比较复杂的详细规格参数来选择显卡，无疑会让更多的普通用户非常乐意 使用3DMark 11来评分并进行相应比较了。

从得分情况来看，卡皇HD5970的地位依然无卡可以撼动，也许只有等待自己的兄弟HD6970出现我们才能见到新一代皇室接班人。此外通过 3DMark 11 Futuremark成功的将3DMark系列得分纪录重新洗牌，将万分系统重新打回了千分系统，以方便我们大家记忆3DMark 11世界纪录。：)

从实际的运行画面来看，3DMark 11的原生DirectX 11引擎表现确实不错，其画面效果堪比CG电影，不为测试仅为欣赏其美轮美奂画面效果，畅想未来游戏的图形发展趋势，3DMark 11也不容错过，也让我们对Futuremark传言自己开发的游戏更产生了进一步的遐想。

最后需要提醒大家的是，3Dmark11的测试只能使用DX11显卡，对于DX10和DX9的显卡是无法运行的。此外从其它媒体的测试结果来看，3Dmark11对于显存的依赖比较少，而对于CPU有一定的依赖，使用较高频率的CPU可以获得更好的性能。