告別紙上談兵 四款中高端顯卡VR實戰測試

    被稱作最強VR的HTC Vive發售也有一段時間了，雖然經歷延遲發貨風波，也絲毫沒有減少人們追捧的熱情。這不，前不久就見到有人報價一萬五要收購一臺，閑魚上的報價也沒有最高只有更高?？催^我們之前文章的讀者們雖然我們和各種同行們也一次次的重復了官方推薦配置，但是不上手實測一下絕不是我們DIY編輯的風格。我們找來了從中端到高端的四款NVIDIA顯卡，準備與這款火爆的“黑科技”決一死戰，下面就讓我們告別紙上談兵真刀真槍戰起來吧。 

    為了照顧部分對VR了解不多的讀者，我們就先來認識一下，這次測試的主要主要工具——HTC Vive，目前硬件層面上當之無愧的最強VR設備。

HTC Vive 主要部件一覽

    HTC Vive主要部件包括頭顯、兩支手柄控制器、兩個位置追蹤器和一個串流盒。并不是十分復雜。

    工作原理方面，VR設備可以通過耳機（聽覺）、頭顯（視覺）以及控制器帶來的震動等交互欺騙我們的大腦，給我們帶來身處虛擬世界般的游戲/娛樂體驗，而它們獨家的Room Scale功能也能允許玩家在虛擬世界中走動，讓這一切更為真實。它采用雙OLED顯示屏設計，每塊屏幕可提供1200x1080分辨率的圖像，組合之后就能達到2160x1200的分辨率，整體的刷新率為90Hz，可視角度達到110度，官網售價6888元，前文我們也說過它現在的“黑市”身價早早過了萬元。具體性能參數如下：

    之所以開始測試前我們要仔細列舉Vive的具體參數，目的是為了說明這樣一個問題。VR為什么這么耗資源？我們先來看一下HTC給出的最低配置需求。

    可以看出，除顯卡之外的需求基本上都是一款主流游戲主機的配置。但顯卡需求非常突兀的達到了兩千元檔中高端顯卡的水平，如果小編們哪次游戲配置推薦寫出了這樣的配置估計要有很多小伙伴要火力全開吐槽一番了。那么到底是什么原因造成了這樣的“畸形”配置需求呢？這就要從工作原理說起。

    單眼1200x1080的分辨率顯然并不是多么高的參數，哪怕是組合起來的2160x1200分辨率也沒超過標準2K顯示器的分辨率。很顯然問題并不是出在分辨率上，而“罪魁禍首”就在于高達90Hz的刷新率，由于VR設備為了避免畫面撕裂造成失真眩暈會強制開啟垂直同步，這樣一來游戲畫面的幀率也會達到90FPS，實際上顯卡是將2個1512x1680圖像渲染到90fps，然后通過畸變算法顯示到擁有兩塊1080x1200分辨率屏幕的頭盔上，??而且為了達到更好的景深效果和沉浸體驗，兩塊屏幕的圖像會有一定的差異，需要一定的運算量進行同步和捏合。試想一下，在接近1080P的分辨率下保證游戲在180FPS以上穩定運行再加上額外的雙屏同步的運算量，就已經是PC游戲普遍認為的60FPS流暢標準三倍甚至更高的性能消耗。

    VR的技能樹雖然有點歪，但實力絕對不容小視，那我們的參戰選手們又如何呢？

    為了全方位搭建一個沒有瓶頸的VR測試環境，我們通過幾天的準備找來了手頭最強的迎戰HTC Vive這款“黑科技”怪獸的硬件產品。

    鑒于真正全面的VR性能測試目前國內還沒有做過，沒有先例可循的情況下，為了確保不出現任何硬件上的短板，我們隆重請出了目前手中最強大的處理器和主板平臺。消費級在售處理器中的最強存在——Intel酷睿i7-5960X，擁有八顆3.0GHz的Haswell-E核心以及高達16條線程，三級緩存甚至達到了20MB的驚人級別。這樣一顆被同事們稱作“大怪物”的處理器與X99芯片組的主板一起成為了本次測試中的堅強后盾。

    同時為了避免其它因素造成影響，無論是內存還是硬盤規格都選用了性能和容量遠遠高于官方推薦配置的產品。并且將NVIDIA顯卡驅動、SteamVR和Vive客戶端更新到了最新的版本。這里需要特別提一句，NVIDIA的最新驅動364.72更新說明中明確提到了對VR進行了相關優化，也是首個VR時代的顯卡驅動程序，所以建議如果已經購買了Vive的用戶盡快更新到這個版本。

    接下來就是我們的主角亮相的時刻了。我們找來了NVIDIA的四款中高端顯卡，除了官方推薦列表中提及的GTX 970以外，還包括更高端的GTX 980以及期間級別的GTX 980Ti。當然，全部高于推薦配置的選擇對于一次嚴謹的測試來說并不周全，我們還選擇了一款規格略低的GTX 960作為參照，看看低于推薦配置到底會發生些什么。

    接下來我們來詳細介紹一下作為標準配置和極限性能展示的兩款顯卡。

    作為標桿配置的是來自NVIDIA核心合作伙伴影馳的GTX 970名人堂，使用的GM204顯示核心擁有1664個流處理器數量，4GB的GDDR5顯存，默認核心頻率1228MHz，boost一鍵超頻可以達到驚人的1380MHz，是目前市面上最強的GTX 970顯卡之一，甚至其供電接口比我們的另一塊參測顯卡GTX 980Ti還要多兩個。為了更好地體現GTX 970顯卡的普遍水平，我們選擇以1228MHz的默認頻率進行測試，這樣的頻率已經略微超過了多數GTX 970的水平。

    這次參與測試的旗艦級別選手，我們選擇了來自NVIDIA的旗艦顯卡公版GTX 980Ti，這是目前市面上面對大眾消費市場最高端的產品。擁有高達2816個流處理器和6GB的GDDR5顯存，性能層面上無可挑剔。

    首先在選擇測試對象時我們不得不考慮的就是市場占有率，如今NVIDIA已經占領了PC平臺八成以上的市場份額，目前多數玩家正在使用的中高端顯卡也多為NVIDIA出品，從貼近大多數真實使用者的角度來說當然是非常好的選擇。

    技術開發方面，NVIDIA此前推出了兩套VR開發工具，分別是為游戲開發者準備的GameWorks VR以及面向工程設計人員的DesignWorks VR。在GDC游戲開發者大會上，NVIDIA對DesignWorks VR套件和GameWorks VR套裝宣布進行整合，并將整合后的VR研發套件命名為VR Works。合并之后的VR Works涵蓋三大部分，分別針對VR游戲和應用開發者、VR頭盔開發商以及專業VR應用開發者這些PC端VR開發群體。未來很大一部分的VR軟硬件都會基于NVIDIA的技術進行開發，這樣一來NVIDIA顯卡和VR軟硬件就有了自下而上的血緣關系，實際使用中也會配合得更好更穩定。

    從市場份額和深層次的軟硬件的支持來講，NVIDIA顯卡成為未來VR顯卡的主流已經順理成章，選擇NVIDIA顯卡進行測試無疑有著更強的現實意義和長遠價值。

SteamVR性能測試

    在為本次測試做準備的時候，筆者仔細搜尋了目前有關VR的測試程序，比較靠譜的包括Steam推出的Steam VR Performance Test和著名性能測試軟件公司FutureMark推出的3DMark的增強內容VR Mark。從測試項目來看，無疑VR Mark是非常好的選擇，不僅可以測試畫面的幀率，還可以測試響應速度和延遲時間。但目前VR Mark的最新版本還只提供一高一低兩個測試場景的Demo展示，不能提供跑分數據。希望我們下次進行帕斯卡顯卡的VR性能測試時應該可以使用到完整的版本。所以我們就退而求其次，選擇了Steam VR Performance Test進行測試，主要測試的對象是VR運行時的幀率水平。

測試使用游戲《The Lab》中的一個場景

    SteamVR Performance Test使用的是《The Lab》中的機器人維修DEMO進行測試的，可以在桌面環境下運行，不需要接駁頭顯和其它設備即可得出本平臺是否可以運行VR游戲的結論。并給出相應的保真度評分和等級。

    平均保真度是一個整體體驗的得分，平均幀率、極限幀率、和掉幀程度影響著這個分數的高低。從成績可以看出前三款顯卡的測試成績之間的差距分布得比較均勻，但GTX 960的得分有著不成比例的降低。

    接下來是2分鐘測試時間中 總渲染幀數的統計，相同時間內幀數越多也就意味著平均幀率也就越高，從這方面來看幾款顯卡的差距并不明顯。尤其是GTX 960的分數相比其2.8的保真度得分來說顯得十分不協調。平均幀數沒有拉開差距的情況下，很顯然是掉幀和最低幀率拉低了整體得分。我們可以看出這款測試軟件對于成績的判定更傾向于整體體驗，而不是生硬的平均數字。大量掉幀和較低幀率運行會造成VR使用者的眩暈甚至嚴重不適，所以這樣的考量是十分有必要的。

    測試成績截圖一覽：

GTX 960測試成績

GTX 970測試成績

GTX 980測試成績

GTX 980Ti測試成績

    測試成績的截圖中會有一個幀率曲線圖，通過對比可以看出，測試中是有一個幀率封頂上限存在的，性能越強的顯卡也就越能將幀率拉高到這一水平，曲線圖中反映出的就是性能越強的顯卡曲線越平直。

測試中CPU的負載情況

    運行測試程序時打開Windows任務管理器查看CPU負載情況可以看到，整個測試過程中CPU負載都在7%到8%上下徘徊，雖然我們測試中使用了i7-5960X這樣的性能強勁的處理器，但不到10% 的占用率即使是換算到中端處理器上也是很低的性能需求。由此看來，VR應用對于CPU的壓力要遠遠小于顯卡。

    SteamVR性能測試中，從保真度評分曲線和測試總幀數來看，雖然渲染的總幀數差距不大，但GTX 960仍只獲得了2.8的評分，可見Steam認為幀率穩定性對于VR體驗具有決定性意義。雖然這次測試中都沒有出現幀率低于90FPS的情況出現，但要明確的是這SteamVR性能測試僅僅使用了一個720P級別的運行在顯示器上的Demo，在實際使用中像HTC Vive這樣的較高分辨率設備要達到90FPS就遠沒有這么容易了，接下來我們就將陣地轉移到HTC Vive上邊，看一看游戲實際運行中的表現如何。

    架設好HTC Vive并安裝最新版SteamVR和Vive客戶端之后，將要開始的是實際VR游戲性能測試。在參與測試的游戲選擇方面，我們考慮到只有讓每一次游戲運行過程盡可能接近才能得出有說服力的數據，我們選擇了兩個相對穩定的場景進行測試，并使用Fraps記錄100秒內的幀率情況，并多次進行測試去掉明顯異常值再取平均得出結果：

《The Blu》是一款深海場景的展示Demo，畫質方面相對于多數卡通風格的簡單游戲要明顯高一個檔次，測試者在每一次游戲運行過程中視覺關注點都遵循固定路徑移動，以盡可能確保測試成績的可靠。

    這是一款彈幕射擊游戲，通過手柄的移動躲避子彈攻擊對手。每次游戲中的彈幕數量是和時間成正比例關系增長的，游戲場景也相對單一，所以我們選擇了他進行游戲測試。

    兩款游戲測試過程中我們發現，達到推薦配置的三款顯卡之間的幀率表現都非常接近，這與HTC Vive強制開啟垂直同步并鎖定幀率上限到90FPS有關。而令人驚訝的情況出現在GTX 960的測試結果中，幀率一直在45FPS附近而且非常穩定，甚至在《The Lab》中全程都以45FPS運行了游戲，很顯然是被強制設定了45FPS的幀率天花板。筆者親自佩戴頭盔進行體驗時發現這樣的幀率如果快速移動手柄就可以很明顯感受到不順滑的情況，游戲場景中高速移動的物體也有略微的拖影卡頓出現，幾分鐘的體驗下來筆者已經有一些暈車的感覺出現。

    綜上我們可以得出這樣的結論，所謂“推薦配置”實際上是必需配置，是一條紅線，如果出現低于這條紅線的情況，會觸發低性能模式，幀率天花板會從原本的90FPS降低到45FPS的水平上以保持游戲的幀率穩定性，使玩家勉強可以進行游戲，但游戲體驗會明顯打折扣，長時間游戲也會造成不適。

    從測試結果來看，四款顯卡在面對VR這種最新的“黑科技”時表現出了明顯有別于普通測試項目的結果。GTX 970、GTX 980、GTX 980Ti三款高于推薦配置的顯卡雖然在SteamVR測試中分數拉開了一定距離，但由于90FPS幀率上限的存在使得它們在目前的實際游戲場景中的表現十分接近幾乎沒有任何差別。反觀低于標準的GTX 960，幾乎是被VR程序直接判定了死刑——鎖定45FPS幀率天花板，僅僅是可以運行和嘗鮮的水平，實際應用意義不大。

    通過測試我們給出的目前搭建VR平臺的建議是，GTX 970完全夠用，過高的配置并不能帶來更好的體驗，想要用稍低一點的顯卡將就的玩家完全可以死心了。

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一些和測試有關的截圖：

    SteamVR內置的顯示器映射功能，與游戲內置的單畫面展示不同，可以將頭顯中的畫面完整展示到顯示器上。

開啟前置攝像頭之后可以在接近區域邊緣時展示附近物體的輪廓，避免相撞。

內置的幀計時器（使用GTX 970）

虛擬空間的手柄十分真實

游戲場景展示：

The Lab 彈弓場景

彈幕射擊

《Job Simulator》

《The Blu》  ■<