本想做一个从零开始的实时 3D 原理系列，但是……

这样的东西对大家有什么卵用？又不是谁都想当程序员，而其中能够接触到这部分内容的又有几个？所以我还是说点有意义的东西好了。

由于不同时代的游戏性质不同，这里指的都是 DX10 以后的游戏状况（也就是 06 年极品飞车 10 开始，老游戏你们也不至于跑不动吧）

下面红字部分是一些延伸原理讲解，我会尽量让普通人明白，不关心这个的跳过就好，不重要。

那咱们就开始吧。

分辨率：

帧数影响极其巨大，比如在 1080P 可以达到 15 帧， 720P 基本就可以上 30 帧。在游戏运行卡顿时，降分辨率是最好的办法（相对于调低其他设置而言）

原因：游戏渲染分 CPU 和 GPU （显卡）两部分，而显卡部分则主要分为顶点运算（将 3D 模型顶点应用到 2D 屏幕）和着色（给予模型色彩）两部分。在 3D 游戏最初诞生的时候，这两者的性能占比差距并不算太大，所以经常会谈论到顶点数量限制这样的东西。但是当游戏发展到现在，由于大量复杂光照等等等等的东西导致着色这部分计算几十倍的增加，而顶点计算却始终没有太大的变化，这导致一个结果：顶点运算相对与着色就是个零头。两者耗时不能简单地用数学计算比较，硬要比的话，大概也就是 1:20 的感觉（ 06 年的游戏可能还在 1:10 ）。

而修改分辨率直接可以等比例影响所有着色所需的计算，故而可以大幅提高帧数。

其中有一个小小的反例（即时战略），但即使是这种游戏，显卡上的顶点运算依然无法和着色相比，而且它们往往会首先卡在 CPU 瓶颈上。

DX10 显卡的一个重要变化顶点单元和着色单元合并，这使得这两者可以使用同一份资源。这也是因为“着色单元负担太大，反正负担都这么大了干脆兼任顶点运算算了”的结果。

720P 的图像还是不错的，但再降低就会开始瞎狗眼（比如 560P ）。然而，却可以切实地将帧数提高到可玩的程度。这个分辨率最大的问题是文字开始显示不清楚了，故而，现在有些游戏提供了“渲染分辨率”的选项，把文字和游戏图像用不同的分辨率显示，有的话大家可以尝试。

而低分辨率下像素锯齿会非常明显，一定要打开反锯齿。总之，降分辨率开反锯齿的性价比要远好于关反锯齿保持分辨率。

不说别的，大革命知道吧？公司显卡 GT630 ，很烂的显卡吧，但是分辨率调到 560P 可以上到 30FPS 。次时代游戏主要的负担都在着色上，其他部分要求不高，由于它们一般都不提供细分选项，降低分辨率基本上是唯一的办法。

模型精度：

影响非常轻微，所以很多游戏根本不提供选项。

原因上面已经说明，在一个恰当的精细度上，顶点的渲染消耗只是零头。本来就是小头，再降低也没什么意义。但是，如果你的 CPU 不够给力成为瓶颈的话，降低它可以缓解骨骼计算的压力，但这种情况极少出现。

而 DX11 后，次时代游戏已经全面使用 GPU 骨骼蒙皮，所以便更加没用了。

当然，我不排除一些游戏的角色数太多，或者一些国产游戏使用简单着色却使劲堆数量把屏幕硬塞上几千口人，或者这方面优化奇烂，导致顶点计算成为了大头。但一个正常的游戏，这个选项都是没用的。

再提一次大革命吧。大革命卡真的不是人多的锅。我那机器降了分辨率在刑场也毫无卡顿，和别的区域没有区别。

纹理精度

影响比模型精度还要轻微。

其实在最初就已经是这样了。纹理精度基本上只影响加载速度，而更大的纹理需要更大显存，否则要不直接爆掉，要不就要频繁从内存搬运贴图到显存。

简而言之，纹理精度只和显存大小有关。如果你游戏帧数低，怎么调它都不会有用。

因为正常的游戏都肯定用了一个非常古老的技术 mipMap ，这个技术说白了就是比如一张 1024x1024 的图片，它会在编译时生成 512x512, 256x256, 128x128, 64x64, 32x32, 16x16, 8x8, 4x4, 2x2 的副本，一同加载到显存里，然后根据距离按需选择适当大小的副本使用。这会让纹理大小增加大约 25% ，但这无关紧要。而在渲染的时候，大部分情况是不需要动用那张大图的（除非距离很近），既然不用，强行降低自然也没有任何区别，只会让你贴脸看效率稍高然后糊成一片。

如果是场景加载卡顿调低它效果明显，因为加载最耗时的就是加载贴图。

纹理过滤

一般选项就是“关闭 / 双线性过滤 / 三线性过滤 /N x 各项异性过滤”

影响非常轻微。

这个该怎么说呢。假如你非要把它调到 16x 各项异性过滤，游戏当然会卡。但是如果你本来就在用 2x 或者 4x 的各项异性过滤，把它降更低基本也没什么效果。

这是因为纹理过滤是由显卡里专门的纹理单元负责的。它是专门的单元，所以它就处于不用白不用的状况，和其他的计算毫不相干，不用它，它也不会干别的。而一个正常的显卡，在正常的游戏内，纹理单元通常都是富余的。

如果你在用一个垃圾显卡强上新游戏，也许它能够成为瓶颈吧。而这东西也是会受到分辨率影响的（但是和纹理大小无关），所以往往卡的时候，降低它也已经没用了。

追求效果， 4x 各项异性过滤就行了，更高基本任何意义， 2x 大部分情况也够用，实在担心可以调到 2x 。

双线过滤是起码的，三线过滤会让 mipmap 切换更自然（远近移动不会出现断层），各项异性过滤会解决斜面模糊的问题（常见于地面，墙壁）。主视角游戏这些表现挺明显的。当然你不在乎这些偶尔出现的贴图“错误”的话，保持双线过滤当然也行，但你也不会得到额外的好处就是了。

顺带提一下， 16x 各项异性过滤，其实开了不一定会卡……这东西就是这么富余。

总之，俯视角游戏可以用双线，其他开 4x 各项异性过滤。强迫症就想用双线我也不拦你。

开 16x 的……卡的话就降回来吧。

细节层次

影响大，卡顿时可以考虑降低。

细节层次不仅仅会影响远景模型的精度，更关键的是会减少物体数量以及着色的级别。它是切切实实的把本来需要绘制的东西放弃了，让需要绘制的像素数量也同样降低了。

基本上算是仅次于分辨率的选项，但是细节层次太低确实比较有碍观摩。

此外，不仅仅是渲染，它也会让需要载入显存内存的物体变少，可以有效缓解加载卡顿的状况。也能解放 CPU 。

阴影级别

影响中等。

在容积阴影（ Doom3 使用）已经被淘汰的现在，所谓阴影其实就是把物体在灯光的角度重新绘制一遍，当然它的消耗不会低。降低级别会让它这次绘制的分辨率降低，提高也明显。

但是呢……

问题是阴影技术一直没啥增强，反倒是优化手段越来越多，而光照部分却一直在提高，自然阴影相对来讲就没那么耗了。而大部分游戏的场景阴影都是预渲染的，可以简单理解成贴图（无法关闭），也就只有动态物体需要绘制阴影。自然关闭它的影响就比较小。

甚至现在树叶的投影都是预渲染的，虽然可以关，但你关它干嘛。

阴影的预渲染无处不在，不同游戏之间不好相互比较。比如 WOW 那个全实时阴影，当然关掉效果很显著，但其他游戏就不好说了。就我玩的游戏，阴影级别的影响都不大，和以前完全不能比。

当然最近的侠客风云传就算了。咱只说正常游戏。

而现在的次时代游戏都开始不提供关闭阴影的功能了，我只知道他们使用了新的光照引擎，可能阴影成了和光照一体的功能，导致无法拆分。而新技术基本都是各种预渲染的结合体，不是想去掉就能去掉的。

次时代技术我真不了解，就不讨论了。

但软阴影另说，这个确实很慢。我知道的软阴影就是对阴影贴图执行一次高斯模糊，他们那 PCSS ，具体技术不清楚，但只会比这个更复杂。

反射

影响中等。

首先要说明一点，反射有两种。一种就是普通的反射贴图，只是一张贴图而已。通常用来做桌面地面反光，偶尔还会用来做镜子（当然这种镜子是照不出主角自己的）。这种消耗是很低的，也不会提供选项让你关掉。

正经的反射是要能反射动态物体的，实际原理就是从镜子的方向把物体重新绘制一次，和阴影差不多，所以消耗也差不多。

一般会和场景的反射贴图一起用，这样场景不需要再绘制一次。

当然一切的前提是要有反射的物体出现。

水面细节 / 物体细节 / 渲染级别

影响高 - 中等。

这个不同游戏的叫法不同，也会有各种拆分设置。

这东西就是选择不同等级的着色器，因为变化的基本都是像素着色器，当然也会影响到最终帧数。选择一个效果差但是性能更好的着色器，自然在绘制这个物体的时候就更快。

当然也只是在绘制这个物品的时候快。比如你关了水面，不出现水面自然就没用。

有些游戏为全部物体都设置了多个着色器（比如罗马之子），那调整它就能极大的影响帧数（和最终的显示效果）

专业点叫 Shader LCD 级别？

垂直同步

这个东西，不好说。

原理上，它是强迫游戏帧率和显示器帧率一致，不一致就什么都不做干等。这会导致统计出来的 FPS 降低。

但是，也就是统计降低而已。

你关闭了垂直同步，帧数提高是提高了，但还是会有部分内容因为和屏幕更新错开了，提高了也看不见，实际上并没有那么好。

而这个选项，配置好的时候开不开都一样，因为游戏帧率和屏幕帧率本来就是一致的。

不太好说，我建议配置好的时候还是开了，配置不好的时候，开不开看人，有的人确实受不了那个撕裂效果，也忍受不了帧率不稳定（体现出来的就是晕）。你受不了，就把垂直同步开了。

总之不要太相信关闭垂直同步带来的帧数提升就是了，那是有水分的。

有很多人反映开了垂直同步帧数降低但反而感觉更加流畅，虽然我个人是没这感觉了。

次表面散射（ SSS ）

影响较低，关键还是看近景人物的数量。远景人物都会自动关闭 SSS 的。

完美解决了人物皮肤模拟。

具体的算法我是不知道，但我知道它并不是真的在计算半透材质光线跟踪，而是一个从结果上的模拟，所以虽然嘴上叫次表面散射，实际上也就只能模拟皮肤而已，光照条件刁钻也会不自然。

真正的次表面散射运算速度是非常慢的， 3D 软件有在用。

这个……也可以算革命性的吧。不用再纠结橡胶皮肤，油腻的师姐了。

新游戏应该都有在使用，不用这个人物皮肤没法自然的。不过因为也就近景裸露的皮肤才会用，所以也就没设置选项吧。

后期处理选项

这个我汇总说下吧。也有游戏会很专业的吧这些选项放在一起。

所谓后期处理，就是在画面全部渲染完成后，对完成后的画面再进行一次 PS 。这个时候已经和三角形，场景贴图，光照一点关系都没有了。它计算的依据就是屏幕上的像素（红，黄，绿，透明度一共 4 个 32 位数据），以及上帧，上上帧它保存下面的屏幕数据。除此之外还有 Z Buff 会用到的一个深度值，也就是这张屏幕贴图其实记录了每个像素和摄像机的距离。

而 DX10 后，由于有了多通道输出，一张屏幕贴图变成了多张。通常会分别绘制颜色，光照，法线，深度贴图，然后在后处理过程中合并为一张。这也是 DX10 游戏画面提升的关键，因为后处理可用的数据精度增加了。

总之，后期处理有一些共同的特性：

只和屏幕大小有关，和场景数量无关。

基本上，消耗都不高。所以我也不会说明对帧数的影响了。有肯定有，而且积少成多，但都不算很大。

+ 抗锯齿（ Anti-aliasing ）

其实抗锯齿起初并不是一项后期处理特效，而是一个强行增加分辨率输出然后缩小显示的技术，前面已经说过多次了，所有增加分辨率的行为效能都很低。

我就是在说那些什么 SSAA ， MSAA ， CSAA ， CFAA 一类乱七八糟的东西了。

（ SSAA ：最老的反锯齿技术，强行增加分辨率， x 几就是变成几倍分辨率，效率可想而知。 MSAA ：优化版的 SSAA ，会先查找多边形的边线边缘然后单独将边缘放大几倍处理，好一些。其他的基本没人用我也不懂）

但是，当 FXAA 出现后，这些都改变了。

FXAA 是一个纯粹使用后期效果实现的抗锯齿技术，所以它非常快。虽然是有点糊嘛，但这有什么关系，别有强迫症，正常眼睛是看不出来的。

顺带一提新出 TXAA ， SMAA 也都是后期技术，缓解了 FXAA 的模糊问题，而且性能差距不大。配置好，而且可以用的机器务必使用（貌似都有芯片限制，而 FXAA 是任何机器都一定能使用的）。

总之你们只要知道 FXAA 是所有反锯齿里效率最高的就行了，纠结效率又想开反锯齿就用这个，消耗并不大。抗锯齿效率低早就是过去时了。

我反正用 FXAA ，我没有氪金狗眼。

+ 环境光遮蔽（ SSAO ）

一项革命性的技术，并没有用通常的阴影思路，而是在后处理流程里借助深度数据通过采样方式来获得“周围固体的密集程度”并决定自己的亮度。

它成功模拟了一部分间接光，用很低的代价，极强地增加了真实感。

而且，它还顺带减少了阴影贴图的数量，增加了加载速度。

它的算法非常简单，很容易就能看懂，效果也非常良好。可以认为， SSAO 的出现，将画质划分了一个时代。

由于现代游戏都非常依赖 SSAO 技术，他们再也不会在贴图上直接绘制间接阴影了。一旦关闭 SSAO ，游戏画面几乎直接倒退一个世代。无论如何我都希望你们不要关闭 SSAO ，除非你玩的是卡通风格的游戏。

HBAO 是一个增强版，据说性能没变化但是效果更好，但效果上也有人有不同意见。英伟达技术不开源，游戏公司得买。好像 A 卡不能用。

这两个都有一个后置 + 的版本，当然是更慢效果更好的。

还有个新的是 HDAO,SSDO ，不知道效果如何。我是觉得 SSAO 已经足够好了。

+ 辉光

魔兽的全屏幕泛光是它的弱化版，因为魔兽没有真正的光照系统。

HDL 实现方案的部件之一。

其实就是从光照图里取阈值然后进行一次高斯模糊然后叠加。

正常人不可能关掉吧？其实消耗还是有一点的。

+ 景深，动态模糊， 散辉（就是太阳光效）

消耗低，开不开全看个人喜好。毕竟很多人不喜欢这效果。

11-6号更新

垂直同步

垂直同步还有个好处是能缓解某些人的眩晕症。我是没这感觉，但这种说法挺多的。

这里还是那个，开还是不开的问题。事实上，只讨论显示效果是不完全的，因为游戏需要互动，所有就有了一个很重要的概念：

操作延时。

事实上，大部分游戏的输入判定都是依附于帧率的，所以帧率会影响到输入到计算机接受需要的时间。而且你们多半不知道，实际上大部分游戏显示的图像，都需要至少2帧才能渲染出来（只用1帧会大量牺牲效率不合算），视具体引擎和处理方式，3到4帧都有可能。也就是你输入后不算这次等待输入的延迟，起码也得2-4帧。

帧率越高，这个等待时间就越少，你感受的延迟就越低。虽然显示帧率60FPS就够了，但是更高的帧率比如180FPS，确实可以减少操作延时。

当初CS等游戏可能就是因为渲染需要的帧数太多，才会显得帧率如此重要。

而垂直同步有一个副作用，就是会将帧率限制到屏幕刷新频率60FPS，这可能就是很多人讨厌垂直同步的原因。

即使帧率不上60FPS，由于垂直同步确实会降低帧率，同时便会增加操作延时，不喜欢它也合情合理。

但是呢……

其实我想说的是，这是一个感受问题。

因为只有第一个输入的1帧延时才是有意义的（这个时间混在反应时间里其实不重要），后面的显示延时仅仅是看上去的延迟，其实你的操作在当时已经发出去了，你只是在几帧后才看到操作的结果而已。当然扫射调整轨迹也都还是有点用，还有一些连续精确操作也需要。

此外，感受问题也确实很重要。

所以如果你在乎操作延迟就把垂直同步关了吧。

另外有些游戏还提供了三重缓冲技术，这个不存在锁帧降帧的问题，却和垂直同步有一样的防撕裂效果，对性能没影响就是吃显存，建议使用。

用它的话，虽然你看上去是锁帧在60FPS的，但是游戏内部却是以更高的帧率进行，就和关闭垂直同步的感受一样。低帧率下也不会降低帧率。

但据说不是所有显卡都支持。

【11的游戏技术科普】游戏设置选项