數(shù)字新世界看清游戲設置與硬件需求

游戲與硬件之間的關系在玩家日益高漲的需求下互相促進、共同提高。硬件價格越貴，性能越好（圖1），游戲體驗也就越棒，這一點毋庸置疑。但“只買貴的”是土豪玩家才能做到的，對于非土豪玩家來說，如何能將現(xiàn)有的硬件水平發(fā)揮到極致才是物盡其用的最佳選擇。

在硬件層面上的合理搭配、超頻優(yōu)化;軟件層面的BIOS優(yōu)化、驅動版本選擇、功能設置都是老生常談的話題。除此之外，了解游戲運行與畫面處理的實際需求也很重要，這樣可以通過選擇最適合的游戲設置來更合理地利用已有平臺，也可以根據(jù)自己希望的游戲效果來選擇最適合的配件。當然，游戲中各種畫面設置、游戲特效選項所依賴的硬件機能各不相同，如果能夠知曉它們之間的關系，那么調和起游戲與硬件之間的關系就更加游刀有余了。況且對于一名合格的硬核玩家來說，依照自身的機器性能與硬件水平調校游戲的設置選項也是一項基本功。本篇就來介紹一些游戲中最普遍的設置，看看它們如何影響畫質，對硬件的需求又如何。

幀率

調節(jié)游戲設置的一大目的就是在可接受的畫質下得到足夠流暢的幀率，也叫幀速，那么幀率是什么？要達到怎樣的標準才能叫流暢呢？

我們從顯示器上看到的動態(tài)游戲畫面其實都是一幅幅并不會動的圖片組成的，這些圖片在短時間內按序展現(xiàn)，由于視覺暫留現(xiàn)象，會讓大腦產生錯覺，認為其中一些改變了位置的景物是在連續(xù)運動的。在這個過程中，每秒播放的圖片數(shù)量就是幀率。對一般視頻來說，幀率只要高于24FPS就會感覺很流暢了，不過游戲有玩家操作和反饋問題，所以只要低于30FPS，玩家就會感覺到有延遲了。

那么是否達到30FPS就足夠了呢？也并非如此，首先是平均幀速和最低幀速的問題，因為游戲過程中的場景復雜度與戰(zhàn)斗狀態(tài)一直在變化，所以畫面處理速度也持續(xù)變化。要想做到完全感覺不到延遲，那么在游戲過程中的最低幀速也不能低于30FPS（圖2）。

其次，對于某些有特殊要求的玩家和游戲來說，幀率還需要高于30FPS，甚至多多益善。我們在這里舉個最常見的簡單例子來幫助理解。比如在高強度射擊類游戲，特別是在線游戲中，玩家看到和瞄準的敵人位置已經是1/N秒之前的（N為當時的幀速），經過人腦反應后經過手指和鼠標給游戲下達射擊命令也需要毫秒（1/100秒）級別的反應時間，再加上其他延遲因素的影響，如網速（毫秒級）、鼠標鍵盤信號傳輸延遲（微秒級）等，這樣疊加起來的延遲時間就很可怕了。如果玩家自己也在高速運動，那么每毫秒與敵人的位置差距都是要考慮的，此時顯然需要追求最高的幀速，以盡量減少時間損失，獲得實時的敵人位置等信息。這也是為什么這些在線游戲常常會顯示幀速與網絡延遲，讓玩家隨時可以了解自己的游戲狀況。

分辨率

要弄明白分辨率就必須先搞懂什么是像素。像素是構成數(shù)碼圖像的基礎單位，是屏幕上一個個擁有自己明確位置和色彩值的小塊，通過像素的配合，就可以呈現(xiàn)出各種圖像。

屏幕分辨率就是像素數(shù)量的一種表達方式。如4K即3840×2160分辨率，指的是水平方向的像素數(shù)量為3840，垂直方向的像素數(shù)量為21 60，二者相乘即為整個屏幕顯示的總像素數(shù)量。同一幅圖像的分辨率越高，也就是像素越多，看起來也就越精細（圖3、圖4）。

3D圖像也是如此，在目前的顯卡中，游戲3D圖像被分拆為像素進行處理。理論上講，一個流處理器或者CUDA核心一次負責一個像素點的處理，所以它們的處理頻率（不一定與GPU頻率一致）和GPU內的流處理器/CUDA核心總數(shù)，就決定了它的像素處理速度，而這一速度理論上講就是分辨率（每幀圖像像素數(shù)）×幀速。

從這方面來看，顯卡生成一張1024x768分辨率的3D圖像只需要配置好786432個像素色彩值和它們的位置就好了，但是生成一張4K畫質的圖片卻要配置8294400個像素，對顯卡性能的不同要求可想而知。而且除了像素之外，更精細的畫面也需要更多、更精細的材質表面，也就是材質貼圖，這些圖片數(shù)據(jù)除了占用計算能力之外，還因為體積較大，需要占用很多的顯存容量和顯存-GPU信息通道，即所謂的顯存帶寬（圖5、圖6）。

當然，現(xiàn)在的顯卡和游戲引擎都非常智能，可以根據(jù)實際的顯示需求判斷哪些像素/貼圖需要重新計算（圖7），哪些需要簡單處理，哪些無需改變，所以分辨率×幀速并不能完全代表畫面需求和顯卡的實際計算能力。

雖然分辨率越高，游戲畫面越精細，但它實際呈現(xiàn)在我們眼前的時候，卻要受到顯示器顯示能力的限制。使用低分辨率顯示器顯示高分辨率畫面的時候，效果與顯示器相同分辨率的畫面相比提升非常有限，有些浪費顯卡機能。而在顯示器分辨率很高、顯卡性能不足的情況下，使用低分辨率游戲畫面雖然不會損失畫質，但卻有鋸齒等問題，我們后面會單獨來談。

視距與精深

游戲畫面中的玩家視野距離即視距，這個選項控制著游戲將多遠的物體進行簡化甚至不顯示，同樣是關系畫面精細度的設置。對于沙盒或大場景的游戲來說，這個選項對畫面和游戲體驗的影響還是相當大的。前面提到，游戲和顯卡為了最大限度地利用硬件機能，對于畫面中物體的處理也是有取舍的，遠處的畫面由于近大遠小的透視關系并不需要呈現(xiàn)非常好的細節(jié)，玩家根本不會在意一千米開外樹上的葉子有沒有紋理，所以對遠處物體的視覺呈現(xiàn)就會縮水。但隨著玩家的移動，遠處的物體逐漸變近，呈現(xiàn)更多細節(jié)就非常必要了。

很明顯，視距開得越大，需要處理的3D場景、物體越多越精細，但和提升分辨率一樣，對顯卡的顯存速度、容量，流處理器/CUDA核心數(shù)量、頻率的要求也就越高。在實際調節(jié)時，根據(jù)自己對景物的敏感程度，將視距調整到你能夠接受多遠的物體突然出現(xiàn)或多遠的物體細節(jié)弱化的距離就可以了，沒必要開到最大。不過快速移動時如果顯示反應不夠快，就可能有遠處憑空出現(xiàn)物體的情況，如果是敵人就更麻煩了，所以賽車、飛行等游戲中還是應該適當增加視距。此外需要隨時關注遠處細微變化的游戲如生存競技類網游、射擊類游戲的狙擊角色等，也需要將視距盡量調大（圖8）。

景深是指在空間中可以清楚成像的距離范圍。具體來說，當我們的視線聚焦于某一距離的物體上，那么距離相差較大的其他物體將會呈現(xiàn)出模糊的效果（圖9）。游戲中的景深效果可以增加真實感和空間感，不過其默認焦點一般在近景上，所以開啟景深，遠處的物品將會呈現(xiàn)出一種模糊的視覺效果，而近處的物體則會更加清晰，二者的反差對比在人的感官經驗上就會產生縱深感，即用二維呈現(xiàn)出更加逼真的三維空間效果。

雖然同樣是模糊一部分景物，但景深卻與視距不同，反而會增加顯卡的工作壓力，因為這些看似模糊的景物還是需要實際計算出來，并且增加—次模糊計算。這一功能主要對顯卡核心的計算性能有要求，因為不需要處理圖像材質，所以對顯存帶寬、容量的要求沒有變化。

抗鋸齒

抗鋸齒是消除本應平直或圓滑的圖形邊緣的凹凸狀鋸齒。當圖像以低分辨率顯示，或者無法準確運算出3D圖形坐標定位時就會產生鋸齒，前者比較容易理解，后者則是因為在3D游戲中，物體的相對位置不停地變化，而用來表現(xiàn)圖像的像素數(shù)量終究是有限的，所以在某些時候，顯示采樣時無法讓物體邊緣精確對準每一個像素，只能按照近似位置來定位，而這就會讓顯示失真（圖10）。舉個簡單的類比例子就能理解：打開畫圖軟件畫一條直線然后放大，因為可以很方便地精確采樣，所以會展現(xiàn)出完美的直線，但是畫一條斜線再放大，在無法完美采樣的比例下，就會明顯看到臺階狀的像素，這就是因為無法精確定位而產生的鋸齒。

鋸齒對游戲體驗有兩種影響：第一，讓游戲畫面變得不真實，因為真實世界中的視覺是看不到鋸齒的;第二，鋸齒的頻繁閃爍容易加速視疲勞。如今的抗鋸齒技術較為成熟，超級采樣抗鋸齒（SSAA）、多重采樣抗鋸齒（MSAA）、覆蓋采樣抗鋸齒（CSAA）、深度學習超級采樣（DLSS）相繼問世，通過針對性的優(yōu)化設計，目前采用抗鋸齒模式比直接提升分辨率更節(jié)約資源，處理速度更快，對邊緣平滑度的提升效果則毫不遜色。因此使用較新的顯卡玩3D游戲時，如果感覺到圖像邊緣出現(xiàn)鋸齒，或者不得不使用低分辨率的話，建議盡量打開抗鋸齒功能，可以用較小的代價獲得更好的視覺體驗和沉浸感。

垂直同步

垂直同步是用來避免游戲產生畫面撕裂的技術。所謂畫面撕裂就是畫面所顯示的物體會有錯位和割裂現(xiàn)象，畫面撕裂會時刻提醒玩家游戲是不真實的，很影響游戲的沉浸感和體驗感。畫面撕裂產生的原因在于游戲畫面的顯示機制，顯卡在輸出畫面的同時顯示器也在顯示顯卡輸出的上一個畫面，二者是同步進行的。而顯示器顯示圖畫的原理是按照分辨率逐個顯示像素，即逐行掃描。那么問題來了，如果顯卡輸出畫面的速度大于顯示器顯示的速度，就會發(fā)生這樣的事情：顯示器沒顯示完上一張圖片時就要立刻顯示下一張圖片，即顯示器在顯示當前畫面的下半截時也在顯示下一張圖片的上半截（圖11），這就是我們看到畫面里物體錯位的原因，也就是畫面撕裂。

垂直同步的原理就是顯卡要等待顯示器將上一個畫面顯示完畢后才繪制并輸出下一個畫面，這樣就不會在顯示器上產生畫面堆疊從而出現(xiàn)畫面撕裂的現(xiàn)象。但同時又出現(xiàn)一個問題，顯卡的工作進度要等待顯示器，畫面的顯示速度被顯示器的顯示頻率，即刷新率給限制住了，如果顯示器的刷新率小于顯卡處理畫面的速度，就會極大地浪費顯卡的性能。

舉個例子，顯示器1秒顯示30張畫面，即刷新率為30Hz，顯卡1秒能產生60張畫面，即幀率為60FPS，不開垂直同步畫面會撕裂，而開啟后游戲的可見幀率就被顯示器鉗制在30FPS。這還是理想情況，即顯卡計算速度遠高于顯示器的刷新速度，而且生成每幀圖像的時間一樣，能保證每次都有恰好對應刷新的畫面輸出。如果顯卡一秒鐘只能產生40幀畫面，而且時間不平衡，其中有些需要1/10秒，有些則僅需要1/100秒，就無法對應顯示器輸出時間和刷新率，可能造成很關鍵的圖像或者連續(xù)多幀圖像被拋棄，使得畫面明顯不連貫，實際幀數(shù)也大幅下降，出現(xiàn)卡頓。

當然也有辦法應對，那就是建立雙重緩;中與三重緩沖。雙重緩沖就是在顯卡與顯示器之間設立兩個預備區(qū)，顯卡繪制輸出的畫面并不馬上給顯示器顯示，而是放在預備區(qū)，也就是緩沖區(qū)內等待，顯示器顯示的圖片是從緩沖區(qū)拿來的，這樣顯卡就可以持續(xù)用穩(wěn)定的速度向緩沖區(qū)里輸出而不必等待反應慢的顯示器了。而三重緩沖即緩沖區(qū)是使用三個預備區(qū)，顯卡輸出圖像1給A緩沖區(qū)，輸出圖像2給B緩沖區(qū)，圖像3給C緩沖區(qū)，此時顯示器從A緩沖區(qū)拿到圖像并顯示圖像1。下一幀，顯卡輸出圖像4給A緩沖區(qū)，輸出圖像5給B緩沖區(qū)，圖像6給C緩沖區(qū)，此時顯示器從B緩沖區(qū)拿到圖像2并顯示圖像2。這樣，顯示器的頻率就不會將顯卡的頻率限制住，幀率也不會因此而卡死，且能夠平均分配顯示與生成的圖片。

在使用高端顯卡配合一般顯示器（刷新率為60Hz—75Hz）的情況下，開啟垂直同步與三重緩沖是很有必要的，這樣既消除了畫面撕裂，又能保證充足的幀率，對顯卡性能的消耗也并不多。目前英偉達和AMD提供的畫面防撕裂技術，其實也是采用了類似的方式，不過更加智能，且與顯示器的互動更完美。

陰影質量與陰影距離

陰影對于游戲來說是一個提升真實性和空間感不可或缺的元素（圖12）。不過陰影質量選項并非設置得越高越好，因為一般情況下游戲中的陰影從關閉/低質量到中等質量，對場景的真實度提升明顯，一般也足以讓玩家通過影子獲得敵方位置等相應信息，而從中等質量到高或超高質量時視覺效果、信息展示能力都沒有特別大的提升，但對顯卡計算資源的占用卻會高很多。

陰影距離是指在多遠的距離外就不再呈現(xiàn)陰影，隨著玩家的移動，當進入設置距離內陰影會突然出現(xiàn)。如果這一距離設置得太小，陰影出現(xiàn)后會讓玩家可見的景物突然出現(xiàn)變化，這樣很違和的視覺體驗嚴重影響游戲的真實感和體驗的沉浸感，有時候甚至會驚嚇到本就緊張的玩家。因為顯卡對陰影的繪制會占用大量的計算能力，不在乎陰影，或者不希望影子突然出現(xiàn)的玩家可以關掉陰影與陰影距離，一勞永逸，而對于在意的玩家來說則需要根據(jù)自己的顯卡性能合理配置。

環(huán)境光遮蔽

環(huán)境光遮蔽是用來描繪物體和物體相交或靠近時，互相遮擋周圍漫反射光線的效果，讓多個物體陰影疊加起來的效果更真實、更具有層次感。環(huán)境光遮蔽對于提升寫實類游戲的畫面表現(xiàn)力有著重要的作用，如今年2月上市的末世射擊大作《地鐵：離去》中擁有大量的光影渲染效果，開啟與不開啟環(huán)境光遮蔽對于這款游戲來說簡直就是兩種視覺體驗（圖13）。

由于環(huán)境光遮蔽需要對陰影進行更細致的計算與繪制，所以對GPU計算能力乃至顯存性能的占用都會明顯提高，而這也直接導致幀率的下降。玩家需要根據(jù)自身顯卡性能和其他特效均衡考慮來對環(huán)境光遮蔽進行設置，對中端顯卡來說，將其設置為較低，不影響體驗即可，而低端顯卡則最好關閉這一設置，畢竟它基本上是一種畫質優(yōu)化，并不會影響玩家的觀察。

其他

以上的游戲設置與硬件需求主要是目前游戲中最常見的設置和畫質調整項目，其實還有一些非常典型的畫面特效，但它們或者使用并不廣泛，或者是最近才進入游戲領域，也有一些更多跟隨其他設置，很少有自己的獨立設置項目。其中如粒子特效、水面效果就非?？简濭PU的計算能力;而光線追蹤（Ray Tracing）技術則是最近才成熟，它通過追蹤每一條光線路徑，獲得最真實的光線反射、散射效果，讓畫面更真實（圖14），但即使在對其進行了優(yōu)化的GPU上也會消耗掉大量的額外計算能力，開啟后會明顯影響幀速。

此外還有一些游戲效果不僅對顯卡能力提出了要求，也需要CPU、內存的配合，對它們的性能有一定的需求。例如一些支持場景破壞的游戲，如果打開了這一選項，或者因為其他設置影響而提升了相應的效果，那么場景破壞時的物體重新建模、物體碰撞效果和線路等，都需要CPU進行計算。此外一些游戲允許用戶自行設置NPC的數(shù)量和智力，這些也都需要CPU進行計算處理，設置得越高，對CPU性能的要求越高。對一些僅針對新游戲畫面需求升級了較高端顯卡的老平臺，這方面的設置顯然要比較節(jié)制才好。

在對游戲設置有了簡單的了解之后，大家不妨試一試對自己正在玩的游戲或者之前感覺性能略顯不夠而放棄的游戲進行—下針對性的調整，看看是否能進一步提升游戲畫面、速度，或者讓這些心向往之的游戲在自己的平臺上流暢地跑起來吧。