3Dmark 2006: будущее уже наступило
30.01.2006 00:05
Автор: Мирослав Бабицкий

В 1998 году, когда ещё под знаком MadOnion  вышел 3Dmark98, началась эра настоящего 3D-бенчмарикинга. Теперь в этом слове слились воедино различные аспекты проведения тестов и сравнения результатов: соревновательный (у кого видеокарта мощнее и кто её лучше разгонит), компаративный (сравнение производительности различных акселераторов и процессоров), маркетинговый и даже читерский (модификация драйверов и самого программного кода теста, увеличивающая результаты нечестным путём).

3Dmark

3Dmark 99

3Dmark

3Dmark 2000

Тесты 3Dmark99 и 2000 измеряли "грубую силу" акселераторов, их скорости закраски и прорисовки полигонов. В 3Dmark2001 появился впервые тест (Природа, Nature), использующий пиксельные программы, или шейдеры (SM). На этом месте следует остановиться несколько подробнее, поскольку с течением времени всё большее значение приобретает именно скорость работы видеокарты с пиксельными шейдерами.

Почему шейдеры так важны в современных играх? SM (Shader Model, тип шейдеров) преображает игровой мир, придавая его объектам черты, характерные для реально существующих в физическом окружении предметов. Этими чертами в основном являются взаимоотношения предметов со светом: отражения, преломления, эффект линз, анизотропия. Некоторые объекты вообще невозможно сколь ни будь качественно реализовать без помощи пиксельных шейдеров. Во-первых, это воздух: в реальной жизни он вовсе не прозрачен, внося своими потоками искажения в ход световых лучей, рассеивает и преломляет их, создаёт очерченную глубину резкости. Горячие потоки очень характерно струятся - никакими полигонами с текстурами это не воссоздашь. Вода - локальные преломления и блики, искажения очертаний предметов, изменение прозрачности с глубиной - всё это работа программ попиксельных эффектов. Сложные, рельефные поверхности - да, их можно заменить высокополигональной моделью вкупе с детализированной текстурой, картой нормалей и неровностей, но то, как обтекает каждую шероховатость поток света, можно воссоздать только с помощью шейдеров. И так далее, и тому подобное... В общем, с появлением в основной массе игр этих технологий в 2003-2004 году (а ведь ещё в 2002 были первые ласточки, та же вода в Morrowind) играть стало куда приятней.

3Dmark

3Dmark 2001SE

Спецификации шейдеров сами по себе не заставляют ускорители  работать лучше, видеокарты должны аппаратно поддерживать эти стандарты, что задано версией DirectX и OpenGL. Если акселератор ничего кроме HW T&L (аппаратное освещение и трансформация) не умеет, он является DirectX 7 совместимым. Поддержка SM 1.1 является прерогативой DX 8.0 совместимых видеокарт; SM 1.4 – DX8.1, SM 2.0 соответствует DX 9.0; SM 3.0 включёна в DX 9.0c. Пиксельные шейдеры также используются в API OpenGL, поэтому современные карты, поддерживающие SM 2.0/3.0, являются также OpenGL 2.0 совместимыми. Аппаратная поддержка разных версий SM началась с GeForce 3 (версия 1.1), GeForce 4 (версия 1.3). Далее в Radeon 8500 (и его бюджетных модификациях 9000/9200/9250) появилась поддержка версии 1.4. Версию 2.0 впервые стал поддерживать Radeon 9700, а затем и GeForce 5800. Версия 3.0 поддерживается картами GeForce 6xx0 и 7800, а также Radeon X1xx0 (X1800 и др.).

3Dmark

3Dmark 2003

3Dmark

3Dmark 2005

В 3Dmark2003 уже три теста из четырёх требовали аппаратной поддержки пиксельных шейдеров, причём один из них (всё та же Мать Природа, Mother Nature)  - SM 2.0. Тенденция достигла апогея в 3Dmark2005, который просто не запускался на картах, полностью не поддерживающих DirectX 9.0 (SM 2.0).

3Dmark

Рассматриваемый сегодня 3Dmark2006 продолжает традицию: если Ваша видеокарта не относится к сериям Radeon X1x00 и GeForce 6xx0/7x00, приготовьтесь увидеть лишь половину красот нового теста. Всего пакет проигрывает с использованием аппаратного ускорения 4 деморолика, два из которых требуют SM 3.0. 

Впрочем, препятствия для штурмующих Эверест 2006-го 3Dmark'a начинаются гораздо раньше, чем проверка версии поддерживаемых шейдеров. Для начала, размер дистрибутива программы – 580 MB. Скачать его, пользуясь телефонной линией и обычным модемом, крайне затруднительно. Да и штука ли – несколько минут деморолика, занимающих почти целый компакт-диск! После распаковки на жёстком диске пакет занимает около 1400 MB.

Далее, минимальные системные требования программы могут некоторым оказаться не по зубам. Перечислим их:

  • процессор Intel или AMD, работающий на частоте 2.5 ГГц;
  • 1 GB оперативной памяти;
  • 1.5 GB дискового пространства;
  • видеоакселератор, поддерживающий SM 2.0 с 256 MB памяти на борту.

Система, описанная выше, представляет собой, в общем-то, средний современный компьютер. Вот только встретить такой компьютер, например, в нашей стране, можно не так часто, как хотелось бы. К тому же, как говорилось ранее, для того чтобы увидеть все тесты полностью, понадобится SM 3.0 – совместимая видеокарта, причём рассчитывать стоит на акселератор уровня GeForce 6600GT и выше, чтобы получить хотя бы 5 кадров в секунду.

Довершает весь набор препятствий тот факт, что за версию программы, отличную от базовой, которая лишена возможности  тонко настраивать пакет, придётся заплатить.

Итак, пусть все препятствия позади, а лакомый кусок перед нами. Знакомьтесь - интерфейс 3DMak2006:

3Dmark

Всё очень знакомо, начиная с версии 2003 - интерфейс оформляется именно в таком стиле. Мы имеем возможность выбрать, какие именно тесты запускать из пакета. Сгруппированы они в следующие категории: SM2.0 Graphics Tests – тесты с использованием пиксельных шейдеров версии 2.0; HDR/SM 3.0 Graphics Tests – тесты, использующие пиксельные шейдеры версии 3.0 и HDR-рендеринг; CPU Test – процессорозависимые тесты. Несмотря на поддержку звукового стандарта OpenAL, реинкарнации теста производительности звуковой подсистемы из 3Dmark2003 не произошло: пакет концентрируется только на видео- и процессорной подсистеме.

3Dmark

Настройки видеорежима также очень похожи на таковые 3Dmark2005. Хотя, если присмотреться внимательнее, можно заметить, что разрешение по умолчанию, остававшееся стандартным 1024х768 с 2000 года, поднялось до 1280х1024. Шаг весьма логичный, ведь современный компьютер снабжён 17"/19" TFT монитором, для которого нативным является именно это разрешение.

3Dmark

Аналогичное окно появляется, если мы желаем воспользоваться функцией построения графиков FPS, числа полигонов и вершин в кадре или другой детализированной информации о каждом из тестов.

3Dmark

Тест фильтрации текстур остался неизменным, перед его запуском нам предлагается выбрать разрешение.

3Dmark

Впервые с 2001 в 3Dmark2006  появилась встроенная игра. Её настройки, однако, не радуют изобилием:

3Dmark

В игре, основанной на тесте Red Valley, нам предлагается защитить марсианскую базу от нападения танков на маленьком агрегате с реактивной тягой, снабжённом лазерной пушкой.

3Dmark



Переходим непосредственно к тестам. Первый тест – хорошо знакомый нам Return to Proxycon (Возвращение на Проксикон). По жанру имитирует шутер от первого/третьего лица, показывая нам вторжение космических пиратов на базу. Основан он на сценах, моделях и скриптах из 3Dmark2005, но значительно доработан, чтобы даже самый мощный 3D-ускоритель не остался без дела.

3Dmark

Увеличена была детализация моделей, разрешение текстур, число источников света, добавлены мягкие реалистичные тени. Всего в тесте задействовано 26 источников света, из которых направленных – всего два, ещё 12 используются для создания мягких теней, а остальные 12 – точечные источники света. Учитывая немаленькое игровое пространство, выглядит чрезвычайно эффектно.

3Dmark

Участки коридора, выглядевшие в 3Dmark 2005 тёмными, теперь ярко и динамично освещены:

3Dmark

Второй тест, фэнтезийный Firefly Forest (Светлячки в Лесу), претерпел не меньше изменений по сравнению с прошлогодней версией. Работы для 3D ускорителя добавляет второй светлячок, всё время находящийся в поле зрения и отбрасывающий, таким образом, дополнительное количество теней от богатой растительности.

3Dmark

Тени, как и в первом тесте, мягкие, и генерируются динамически, а растительность обросла ещё большими деталями за счёт использования карт нормалей. Тени генерируются с использованием кубических карт высокого разрешения (1024x1024х6).

Кроме двух светлячков, ночной лес освещает луна, рассеянный в воздухе свет которой воссоздан при помощи каскадных теневых карт и специального шейдера, используемого для отображения специфического ночного неба. Глубокие и естественные тона, мягкое диффузное мерцание – как не погрузится в атмосферу сказочного ночного леса?

3Dmark

Неверный и завораживающий свет ночных жучков – работа динамически маскируемых источников света, совмещённых с сиреневым и зелёным светляками.

3Dmark

Вторая половина графических тестов пакета требует аппаратной поддержки SM 3.0 и HDR-рендеринга. Остановимся подробнее на том, что же представляет собой HDR. Расшифровать эту аббревиатуру можно как high-dynamic range, то есть широкий динамический диапазон. Основное назначение HDR - приблизить ощущения зрителя к ощущениям "оператора", "снимавшего" игровую сцену. В чём-то это похоже на искусственно добавляемые во многие игры блики линз объектива, хотя человеческий глаз, разумеется, совсем не создаёт таких бликов. В ход идут средства, имитирующие, как ни странно, недостатки кинематографической техники, а именно ограниченный динамический диапазон плёнки. Динамический диапазон – это способность светочувствительной плёнки или матрицы отображать в одном кадре максимально далёкие  друг от друга по освещённости предметы, например, блики солнца на воде и предметы в тени, отбрасываемой деревом на берег. Человеческий глаз обладает широчайшим динамическим диапазоном, а вот у лучших плёнок он меньше в тысячи раз, что и приводит к тому, что чрезмерно освещённая часть кадра выцветает (пересвет), а в недостаточной освещённой остаются непроработанными тени. В игре это выглядит, как яркие вспышки света, искажение нормальной цветовой палитры, изменение степени детализации в зависимости от освещения – то есть, по большому счёту, это всё дефекты изображения. Но именно они значительно повышают реалистичность виртуальной сцены. Хорошими примерами использования HDR являются игры FarCry и дополнение к Half-Life 2 - Lost Coast.

Третий игровой тест – опять же, римейк жюль-верновского сюжета из 3Dmark2005: Canyon Flight (Полёт над Каньоном). Были усилены эффекты водной поверхности: к описывающим их шейдерам прибавился HDR-рендеринг, создающий неописуемой красоты узор из бликов. Конечно же, в кадр попало и солнце, ведь именно с его помощью можно показать всю мощь HDR так, как нельзя никаким другим способом передать характерные пересветы.

3Dmark

Общая геометрия сцены усложнилась – теперь в одном кадре можно насчитать до 1 500 000 полигонов (для сравнения, в FarCry с его огромными игровыми пространствами и обилием растительности это число не превышало 300 000). Изменения коснулись и морского чудища – теперь его кожа влажная, отражающая солнечный свет в виде бликов.

3Dmark

Небесный капитан ему под стать – суровый, поросший щетиной и совсем непохожий на своего предшественника из 3Dmark2005.

3Dmark

Эффекты освещения проработаны с использованием тех же технологий создания рассеянного света, что и в предыдущем ролике, – специальные шейдеры описывают поведение лучей света в атмосфере. Весь игровой мир заполнен чуть видным туманом, естественно возникающей над водой дымкой, которая требует особо точной проработки освещения и динамических мягких теней.

3Dmark

Долгожданный четвёртый тест – абсолютно новый. Называется от Deep Freeze (Глубокая Заморозка). Ледяная пустыня, окружающая арктическую станцию, освещена низко стоящим солнцем с колючими лучами. Все упомянутые ранее технологии слились воедино, чтобы создать картину высочайшего кинематографического качества. Наилучшим образом работу HDR иллюстрируют два последовательных кадра солнца. На первом кадре мы видим, что интенсивность солнечного света низкая, и он не вызывает хроматических сдвигов.

3Dmark

Как только солнце восходит достаточно высоко, динамического диапазона виртуальной "плёнки" уже не хватает для отображения всех градаций яркости. Итак, возникает так называемый пересвет, когда мы уже не можем различить контуров дневного светила, наблюдая вместо него белое пятно (гало), "съедающее" и расположенные близко предметы. Также восход солнца вызвал хроматический сдвиг, сместив баланс белого в кадре в область более высоких температур (более холодные тона).  На этих же кадрах видны блики линз.

3Dmark

Все источники света используют две кубические карты освещения: одна - для рассеянных, а вторая – для отражённых лучей, что даёт естественные тени различной глубины. Специальный шейдер для рассеянного освещения имитирует лёгкую снежную дымку у самой поверхности земли. Под конец теста нас ждёт сюрприз: инопланетяне оставили на снегу около заброшенной арктической базы свой след – логотип Futuremark Corporation:

3Dmark

В пакет также входят совершенно новый тест производительности ЦП. Называется он Красная Долина (Red Valley), и, как несложно догадаться, представляет собой стратегию реального времени, место действия которой – планета Марс. Красот в сюжете ровным счётом никаких, разрешение зафиксировано на отметке 640х480, вся нагрузка перемещена с видеокарты на центральный процессор. И ему есть, что делать: 87 игровых юнитов сражаются между собой и пытаются добраться до базы, расположенной за  лабиринтом из марсианских песков. При этом каждый юнит, коих в тесте два типа – пушки на реактивной тяге и танки на воздушной подушке - обладает искусственным интеллектом и должен рассчитать кратчайший путь к цели, что, разумеется, делает за него ЦП. Кроме того, все физические взаимодействия юнитов и среды рассчитываются с использованием движка PhysX компании AGEIA.

Следует отметить принципиальное отличие нового теста производительности ЦП – он основан на реальных задачах, которые выполняет процессор в играх. Все предыдущие версии 3Dmark для теста производительности ЦП просто перекладывали на него расчеты, обычно производимые видеокартой (например, вершинные шейдеры), что, разумеется, абсолютно нереальная для настоящей игры ситуация.

3Dmark

Два прогона теста ЦП предназначены для изучения влияния каждой из составляющих теста – расчета физики и AI. Двухъядерные процессоры, разумеется, получают преимущество в этом тесте благодаря своей способности распараллелить задачи на два независимых потока. Вполне вероятно, что выходящий в ближайшем будущем физический ускоритель AGEIA PhysX также сможет значительно ускорить один из двух прогонов.

Окончательный результат теста выражается в условных единицах и разделён в соответствие с группами тестов на SM2.0 Score, HDR/SM 3.0 Score и CPU Score. Как водится, результаты 3Dmark2006 абсолютно не соотносятся  с результатами, полученными в предыдущих версиях тестового пакета.

3Dmark

Нажав на кнопку Details, можно получить более подробный отчёт, включая FPS в каждом из тестов. Тут же можно экспортировать их в Microsoft Excel или сохранить в собственном формате Futuremark.

Для того чтобы увидеть, насколько возросла нагрузка на видеокарту в новом 3DMark'06, мы решили сравнить производительность видеокарт классов performance/mainstream и high-end в тестовых пакетах 3Dmark'05 и 3Dmark'06. Тестовая система имела  следующую конфигурацию:

  • МП ASUS A8N-E;
  • ЦП AMD Socket 939 Athlon 64 3000+@2.5 ГГц;
  • 2x 512 MB PC3200 DDR SDRAM Hynix;
  • видеокарта Sapphire Radeon X800 GTO2 (16/6)@520/1080 (соответствует частотам и конвейерной формуле Radeon X850 XT)
  • видеокарта MSI GeForce 7800GTX;
  • Windows XP Professional SP2;
  • DirectX 9.0c (December 2005).

В качестве видеокарты класса performance/mainstream была использована Sapphire Radeon X800 GTO2, MSI GeForce 7800GTX выступает в роли high-end решения. Использование видеокарт ценового диапазона low-end в подобных тестах не имеет практического смысла, так как показатели скорости таких ускорителей в 3Dmark'06 не превышают 1-3 FPS во всех тестах.

Для начала посмотрим на общий счёт в обоих тестовых пакетах.

3Dmark

Падение производительности Radeon X800 GTO2 при переходе от 3Dmark'05 к 3Dmark'06 выражено в большей степени, поскольку карта не поддерживает PS 3.0/HDR и на ней не запускаются два последних игровых теста.

Более подробные и интересные сведения нам дадут графики изменения производительности видеокарт в конкретных игровых тестах. Первые два теста присутствуют как в 3Dmark'06, так и в 3Dmark'05.

3Dmark

3Dmark

Мы видим, что у обладающей 16-тью конвейерами Radeon X800 GTO2 при усложнении задачи число FPS падает в большей степени, чем у снабжённой 24-мя конвейерами GeForce 7800GTX.

Следующий игровой тест требует поддержки SM 3.0/HDR, и в нём GeForce 7800GTX гордо солирует:

3Dmark

Аналогичная картина наблюдается и для теста Deep Freeze, так же для этого теста нет аналога из пакета 3DMark'05.

3Dmark

Как было сказано выше, результаты видеоподсистемы пакет 3DMarrk'06 разбивает на две части – PS 2.0 Score и PS 3.0 Score

3Dmark

3Dmark 

По результатам тестов PS 2.0 видно, что разница между видеокартами прямо пропорциональна числу конвейеров.

Вывод

Безусловно, 3Dmark'06 создал очередной стандарт, на который могут теперь равняться производители как видеокарт, так и компьютерных 3D-игр различных жанров. И это притом, что все технологии, используемые в тестах, существовали задолго до его появления. Тем не менее, даже видеокарта high-end класса не смогла ни в одном игровом тесте обеспечить приемлемую производительность. Похоже, сменится ещё не одно поколение графических ускорителей и игровых движков, прежде чем мы увидим все технологии и  красоты 3Dmark'06 воплощёнными в конкретных играх.

3Dmark

Благодарим магазин Ultra-Price за предоставленную видеокарту MSI GeForce 7800GTX