大家或许有听过处理器(CPU)、绘图处理器(GPU)，但物理加速引擎大家或许没听过，而在2005年3月的「游戏开发者会议GDC」上就出现了这个新名词!它就是AGEIA公司在GDC2005游戏开发者大会上推出了物理处理器，被称为05年度图形领域的重大技术创新。随着，两大图形芯片厂商NVIDIA、ATI也各自推出了基于GPU基础之上物理加速技术……，那么物理加速到底是什么东东?它与传统的GPU渲染方式有何不同之外?这就是今天我们所要探讨的话题!

　　一、什么是物理加速技术?它能为我们带来什么?

　　在游戏中，特别是在3D游戏中，真实性往往是需要高标准的硬件设施才能达到的。在3D技术发展早期，图形芯片只能完成常规的渲染操作，而关键的建模和光照运算必须以软件模拟的方式由CPU来完成，而NVIDIA在1999年8月推出的一款具有革命意义的GeForce256芯片，它具有硬件T&L引擎，可独自完成建模和光照运算，大大降低了CPU的负担，显卡的3D效能也获得了突飞猛进的提升!不过，尽管GPU的出现让CPU负担减轻，但除了工艺水平改进，频率提升，管线堆叠之外，没有真正实质性的变革，CPU仍需负责图形相关的物理运算工作，依然采用沉闷的游戏渲染方式。正是在这种形势下，一些公司提出物理加速的概念，让我们看到一丝黎明前的曙光……

　　物理加速，顾名思义，专门进行模拟物理计算的处理运算，它是一个全新的硬件类别，它是用于沟通虚拟电子世界和普遍存在的物理真实，比如在游戏中，当你正驾驶坦克在不断获得一次次胜利，争取更大战果的时候，你却被前面的一片灌木丛挡住了去路，这在真实世界，会有问题吗?也许这样的问题一提出，就会惹来一片嘘声:这还是游戏?物理加速技术就是要改变这一现状。

　　众所周知，目前每款重要的游戏大作后面都离不开最新显卡技术的跟进、支持。nVIDIA在推出GeForce之时首先提出了显卡首先提出了GPU的概念,GPU主要是分担部分CPU的处理工作，有效减低了CPU的负担，并可提供更好的视觉效果及品质。但有趣的是，随着图形内容的迅速膨胀，CPU在一些协调管理准备工作以及其他任务的需求也迅速增加，特别物理交互环境深度和质量的增长，将会带来人工智能，游戏逻辑以及渲染的膨胀，GPU此时已经显得有所力不从心。这是因为GPU在处理各种图形计算的同时还要负责去运算这些物理变化，而GPU的运算性能在受到物理处理瓶颈时就会影响到其他的图形处理效果，所以就会直接导致帧数的下降。而在大型的3D游戏中，为了使游戏的画面更加的真实，开发小组就会在游戏中设计许多接近现实的物理计算，比如:自由落体，物体运动，空气流动，力的反弹以及各种物体间碰撞等等。但是在传统的计算机中，游戏的物理运算基本上是通过物理引擎加上CPU处理后的物理参数后再反馈到中游戏之中，这种方式往往在遇到大规模的物理运算时就会出现运算瓶颈，这也就造成了游戏中一旦出现大量物理运算时，帧数就会明显下降。不知道各位喜爱玩显卡和3D游戏的玩家记不记得，在3DMark 03测试软件中有着一个测试场景，在一个树木茂密的大自然中，阳光普照，有着河流和各种植物，十分漂亮。相信用3DMark 03测过显卡性能的玩家一定都会记得吧。这一幅场景中，画面由河流中转入到岸上场景以后，相信大家就会发现帧数下降得非常利害，性能较好的显卡大概可保持在每秒20～30帧左右，而普通的低端入门级显卡就有些惨不忍睹了……这时就需要一个专门的物理处理引擎来接管这些物理计算任务。dsoftware Jhon Carmack曾表示说:“我们仍然在做一些很基础琐碎的事……未来的游戏将模拟天气，模拟流体，模拟空气中的粉尘……”，可以看出物理模拟的现实发展可行性和紧迫性。

　　注:CPU、GPU和物理处理引擎的三角关系

　　理解三者关系的最好方法是理解他们是如何和游戏引擎交互的:CPU只考虑如何让游戏对玩家作反应，就好象一个大管家一样， 工作则重点是放在渲染质量方面、主要追求单纯的视觉效果，而不是将运作效能放在第一位。物理加速则着重渲染效果的“真实性”，设计成考虑对象的运动以及和虚拟世界之间的互动。但是物理加速有着和GPU完全不同的内部构架，它往往拥有软、固质体动力，泛用碰撞侦测，有限元素分析，流体动力，毛发模拟，布料模拟等技术特效，可以处理相当复杂的物理运算，而传统的CPU和GPU在执行这些任务时往往无法获得足够好的效能。物理加速的这些处理技术和GPU是完全不同的两个运算概念，因为物理运算需要十分强大的整数及浮点运算能力，而将以上这些分离出来交由物理加速处理架构的最大优势，这意味着未来3D运算也将从现有的CPU、GPU配合的方式变为CPU、物理加速处理和GPU三者的配合协作。厂商们所推出的物理加速的概念也是如此，它将原本使用软件技术并透过CPU运算处理的物理反应计算再提取出来给专门负责物理运算的硬件、芯片来处理。在短期来看，CPU“综合协调”，GPU“渲染、显示”，“处理物理交互”，三者共同完成逼真的游戏体验。　　

　　比如在模拟一个大石头滚下山坡的场景时，现有的双核心处理器只能处理800-1000块石头互相碰撞、反弹、急冲的景象，无法展现出更广阔的场景。

　　可以说在短期，物理加速处理所带来的最大变化将是游戏特效，因为以目前的GPU硬件技术，游戏开发者已经很