五款游戏论API！DirectX和Vulkan差距都有啥？

前言

“游戏FPS被设置影响是怎么回事呢？游戏FPS相信大家都很熟悉，但是游戏FPS被设置影响是怎么回事呢？下面就让小编…”

咳咳，如此正经的我是不会干水贴这种事情滴~

不过有一说一，经常倒腾游戏的玩家对于游戏的画质设置想必又爱又恨，灵活的画质调整选项意味着玩家可以捣鼓出更适合自己的搭配，但随着游戏越来越“花里胡哨”，令人摸不着头脑的画面选项也越来越多了。尤其是近年来Vulkan逐渐走入大众视野，玩家除DirectX、Metal以外要研究的API又多了一个。

面对这么多专业名词，“图一乐”的玩家想完全弄明白还是比较困难的，不过没关系，今天我就来带大家康康，在不同的游戏和环境中，DX11、DX12和Vulkan之间都会有什么差别吧。

正文

首先简单讲一下测试平台，为了尽可能贴合市场主流PC性能，本次测试我使用了AMD Ryzen 5 3600X处理器，目前锐龙架构自带的PBO已经可以带来相当不错的游戏性能，所以不再进行额外超频，内存为了贴近大部分玩家可以接受的性价比，只把双通道32G内存频率设置在2666Mhz（手上没有单根8G的条，组不出双通16G大家别骂我）。

然后是蓝宝石白金版的RX5700XT显卡。5700XT作为目前A卡阵营的扛把子，性能和N卡的2070Super难分胜负，价格却比对手便宜了不少，其性价比在目前同价位显卡绝对中鹤立鸡群。

目前能对API能效进行跑分测试的只有3DMark，其专用的API开销测试功能可以很好地反映出DX11、DX12和Vulkan三种API在同样场景下的算力开支（与3DMark传统的跑分项目不同，API开销测试不会针对电脑的性能进行直观测试）。

图中的顺序从左到右依次是DX11、DX12和Vulkan，通过对比不难发现，如果在DX11和DX12之间对比，DX12对于显卡的资源调用明显优于DX11。

而对比DX12和Vulkan的数据，两者其实在“性能足够”的情况下帧数相差很小，但是随着场景越来越复杂，DX12的帧数会快速下跌，而Vulkan的平均帧数则坚挺的更久一些。

另外在帧数相同的前提下，Vulkan的显卡运算压力也明显小于DX12。

当然单纯看一个理论上的测试软件肯定是不合理的，先放一下基础的TimeSpy和Fire Strike测试，3600X+5700XT的组合分别得分8625和21567。

目前市面上比较新的游戏，均没有同时支持DX11、DX12和Vulkan的例子，所以我分别测试不同API接口并且特色鲜明的五款游戏，来分别进行解释。

DX11的游戏的小问题？

首先是《骑马与砍杀2：霸主》，这是一款纯DX11环境的游戏，在1080P分辨率下开启游戏预设的“非常高”画质进行测试。

骑砍系列的老玩家应该知道骑砍系列自己在城里逛和上阵打仗，那帧数完全是两种层次，并且由于骑砍2从面世到现在经历的时间沉淀还远不如砍1，所以各路Mod的数量也无法让人说骑砍2的完成度有多高（没错，这游戏不打Mod基本算白玩）。

在城镇与大地图移动、NPC基础交互等场景时，3600X+5700XT的帧数表现其实相当不错，最高画质下稳定一百以上的FPS完全没有问题。

那么到了实际战斗的情况下会怎么样呢？为了控制变量，我在自定义战斗中分别给双方设置了完全一样的兵种比例，每次只改变双方的军队人数（即作战单位数量），分别测试50V50、250V250和500V500情况下的帧数表现。

首先是在双方军队还没有接触的时候，可以看到100人规模（50V50）的游戏对局，帧数表现非常好，500人规模（250V250）的对局帧数也还不错，而1000人规模（500V500）的对局帧数则大幅低于其他两种对局。

而在双方军队即将接触的那一刻，能够很明显的看出100人对局和500人对局的显卡都在很好地发挥性能（需要注意的是读取信息的MSI Afterbuner总是存在一定误差，所以除FPS以外的数值只做参考），但是在1000人对局中，游戏对CPU性能的榨取陡然爬升，导致了显卡没能很好地发挥出全部性能。

反过来看，100人对局中虽然显卡在兢兢业业地计算画面，但是CPU利用率却远不如其他场景，说明在显卡性能不足的情况下，DX11的CPU无法补足显卡缺失的性能。

而在双方大规模交战的状况下，500人对局的帧数出现了小幅度的下滑，100人和1000人的对局帧数却都没有太大变化，说明两者的性能基本都已到达瓶颈，不过一个瓶颈在GPU，一个瓶颈在CPU。

而这也进一步证实了，在传统DX11环境下的游戏，CPU/GPU任何一方的性能不足，都会影响另一方的发挥，而且强的一方无法给弱势一方补强。

DX12游戏的局限性？

然后来看看同时支持DX11和DX12的《怪物猎人世界：冰原》，保持在1080P分辨率下开启游戏预设的“最*级”画质，分别测试主机在DX11和DX12环境下的运行情况。

本文所有参数截图，同场景顺序均为DX11在前、DX12次之、Vulkan在后，如果看混了也可以根据左上角的“D3D11”、“D3D12”和“Vulkan”来区分。

首先是打造装备和玩家集合处的帧数，可以明显看到DX12环境下对于显存和内存的调用都优于DX11，所以帧数也比DX11高。

到了一些植被/体积雾比较多的场景，虽然帧数出现了一定程度的下跌，但是依然可以看出DX12对于显存和内存的调用测量更胜一筹，帧数更高。

另外可以发现，DX12相对DX11的帧数优势似乎与场景复杂程度无关（在不卡顿的前提下），无论是60-70帧，还是100-110帧，DX12对比DX11所高出的帧数基本都维持在10帧前后，这也就意味着至少在《怪物猎人》中，帧数高的时候DX11和DX12差别不会很大，但是在帧数比较低的时候DX12的优势就比较明显。

然后是《生化危机3重制版》，同样是在1080P分辨率下测试，画面设置为游戏预设的“最大值”。

仔细观察这几个场景下的硬件占用和帧数情况，是不是发现好像有什么问题？别着急，再接着往下看。

前面我们讲到了DX12的硬件资源调用优于DX11，生化3重制版的运行情况也证明了这一点，但同时它也显示出了DX12的一个弊端——DX12对比DX11带来的帧数提升并不是稳定或者线性的，DX12的资源占用总会高于DX11，但是在某些情况下帧数可能还不如DX11，形成了一种“吃的更多出力更少”的尴尬局面。

后续的一些数据也佐证了这一点——DX12利用了比DX11更多的资源，但是并不一定能明显领先与DX11的帧数表现，有些场景甚至还不如DX11。

这就说明了DX环境并非单纯的加减法就能改变游戏表现，虽然更新的API可以带来实打实的资源调用提升，但是多占用的资源能不能完全发挥出价值就不完全可控了，基本全看游戏开发商的“优化”能力。

Vulkan能否吊打DX？

不怎么关注游戏咨询的玩家可能对Vulkan略感陌生，但是其实各路游戏开发商对于Vulkan都欢迎到极点——其实Vulkan从发布到现在也才大概五年的时间，但是市面上诸如DOTA2、彩虹六号、无人深空等游戏都已经对Vulkan接口进行了适配和支持，就连国内的剑网三、王者荣耀等游戏都有了Vulkan版本。

目前育碧旗下的幽灵行动和彩虹六号均已增加了Vulkan版本，只需要在打开游戏时选择即可。

《幽灵行动：断点》对于电脑性能的要求还是很高的，我在测试时选择1080P分辨率，画质调整为游戏预设的“终极”。

我们不难发现，其实Vulkan对比DX11的显卡和内存的调用存在并不明显的一段差异，而Vulkan对CPU的调用明显优于DX11，Vulkan在占用更少CPU资源的前提下抛出了大幅领先DX11的帧数，一定程度上形成了“吃得少干得多”的情况。

在部分情况下，Vulkan和DX11的CPU占用比例甚至接近了1：2。

然后对比一下DX11和Vulkan测试的综合结果，总体来看Vulkan的帧数是明显高于DX11的，而且CPU的需要面临的压力也明显小于DX11，与之相对的是Vlkan对于显卡的调用其实并不完全高于DX11，只是相对来说比DX11要稳定很多（DX11的显卡调用在部分情况下会下滑到几乎离谱的情况）。

《荒野大镖客2》同时支持DX12和Vulkan两种接口，是一款非常值得拿来对比的游戏，在1080P分辨率下，画面设置选用游戏预设的“注重质量”。

由于“大表哥2”的画质远比前面几款游戏好，相对更低的帧数意味着需要更多数据才能得出科学的结论，不过有一说一这DX12比Vulkan多吃我1.5G内存简直就离谱。

（GPU占用0？MSI你又开始了是吗？）

室内场景，可以看到此时的DX12比Vulkan多占用了大约3G的内存，但是帧数还是被Vulkan压制了十几帧的样子。

在角色快速跑动和射击时，由于画面素材变化很大，所以两API接口对于内存的榨取也更多，但是随着DX12比Vulkan多占用的内存越来越多，前者的帧数和后者差距也越来越大…

（这DX12多吃3G内存只跑一半帧数我真是没想到的，为什么你只是看着啊DX12前辈，难道你真的背叛我们了吗？？？）

测试完之后我看了一下DX12和Vulkan的完整数据，我只能说自己是真没给Vulkan作弊，截图也能看到两套测试的画面精细度没什么差别，可以说在大表哥2这一游戏中，DX12完全是被Vulkan打的丢盔弃甲（菠萝菠萝哒）。

一开始，我们以为DX12多吃1.5G内存，过了一分钟他告诉我们其实能多吃3G，一圈测试跑完发现DX12比Vulkan内存多吃了6G？？？

总结

总结个屁，一同对比下来我想大家应该看的很明白了，微软开发的DirectX在过去一直兢兢业业，DX12的出现也在一定程度上补足了一些原本DX11的弱势。但是需要客观认识到，微软原本承诺的显卡杂交咕咕了、完全基于底层的光线追踪现在也没看见实物，而自身的性能也没有脱离“必须深度优化才好使”的尴尬地步。

相比之下Vulkan的出现就加使得DirectX难堪，毕竟他给的帧数实在是太多了（相对来说A卡对于Vulkan的应用比N卡要好很多，不过目前N卡也在通过驱动不断追赶A卡在Vulkan上面的领先）。

现在市面上支持甚至基于Vulkan制作的游戏越来越多，而且目前Vulkan在游戏中的表现也明显优于DirectX，以后大家如果遇到游戏帧数跑的不好看，又恰好可以使用Vulkan模式的话，一定要试试看哦~