Тестирование Quadro FX, FireGL X1 в 3ds max 5

Введение

В очередной раз, следуя своим традициям, NVIDIA, после объявления нового поколения игровых плат на чипе NV30, объявляет о выпуске профессиональной версии чипа – NV30GL и плат на его основе – QuadroFX 1000 и QuadroFX 2000.
Как всегда маркетологи компании вовсю трубят о новом, революционном подходе к отображению рабочего пространства в окнах проекции трехмерных приложений, о непревзойденном качестве изображения (хотя, как известно, в окнах проекции ради достижения максимальной скорости работа идет в самых примитивных каркасных и затененных режимах). Не остается вне предела рекламной шумихи и скорость новейших плат. Например, вот каким предложением начинается раздел, посвященный Quadro FX на сайте nvidia.com:

The NVIDIA Quadro FX family delivers the fastest application performance and the highest quality workstation graphics.

И в дальнейшем описании Quadro FX на официальном сайте производителя можно найти в избытке словосочетания типа the fastest, revolutionary, unprecendented и им подобных, однако мне не удалось найти более-менее внятного сравнения лучших скоростных характеристик, не говоря уже о сравнении наивысшего качества изображения не то чтобы с продукцией конкурирующих компаний, а хотя бы со своими платами предыдущего поколения.

Поэтому мы попробуем более трезво взглянуть на платы QuadroFX 1000 и QuadroFX 2000 в этом матерале:

Quadro FX 1000

Несмотря на то, что чип и плата промаркированы как GeForce FX 2000, плата определяется как NVIDIA GeForce FX 1000, частоты составляют 300/600MHz. Ревизия чипа – A2, видеопамять - DDRII от Samsung:


Quadro FX 2000

Плата работает на частотах 466/933MHz. Ревизия чипа – A2, видеопамять - DDRII от Samsung:

Для сравнения с этим платами я выбрал следующих представителей плат предыдущего поколения:

FireGL X1

Эта плата получена в результате перепайки платы Radeon 9500 и является полным функциональным аналогом FireGL X1 (проверено электроникой :) ). Сравнение платы FireGL X1 c FireGL Z1, их игровыми прародительницами и конкурентами от NVIDIA Вы можете прочитать в этом обзоре.

Частоты платы – 325/620MHz

Quadro 4 980 XGL


Плата предыдущего поколения на чипе NV25GL, частоты платы 300/650MHz. Также об этой плате Вы можете прочитать в этом обзоре.


Перед тем как перейти к сравнению этих плат, сначала сделаем небольшое отступление и обратимся к истории. В предыдущих поколениях видеопроцессоров: NV10, NV15, NV20, профессиональные чипы получались из игровых лишь нанесением соответствующий маркировки, а профессиональные платы отличались от игровых лишь маркировкой и специальным резистором, отвечающим за “профессиональное” определиние платы драйверами Detonator. Однако, начиная с прошлого поколения, NV25, NVIDIA ввела разделение чипов на игровые и профессиональные, имеющих различия «в кремнии». Отличия эти не так велики, однако сделать полноценную профессиональную плату из игровой в данный момент уже невозможно.
Теперь перейдем несколько ближе к рассматриваемым платам последнего поколения и посмотрим на заявления маркетологов NVIDIA с точки зрения пользователей 3ds max. Мы знаем, что частоты их прародительниц, GeForceFX 5800 и GeForceFX 5800 Ultra составляют 400/800MHz и 500/1000MHz соответственно. Частоты полученных мною плат составляли 300/600MHz для Quadro FX 1000 и 466/933MHz для Quadro FX 2000, то есть, оказались ниже, чем у их игровых прародительниц. Однако, по частотам Quadro FX 2000 превосходит любую другую профессиональную плату, чем представляет несомненную ценность для пользователя 3ds max 5, так как в отличие от игровых приложений, где скорость определяет пропускная полоса памяти, многочисленные пиксельные конвейеры и текстурные блоки, скорость 3ds max 5 определяется почти лишь частотой ядра (это утверждение справедливо для современных видеокарт).
Однако кроме скорости, фактор которой несомненно является определяющим для подавляющего большинства работающих в 3ds max 5, существует еще небольшая “качественная составляющая”, а именно качество антиалиасинга, предоставляемое платами при сглаживании картинки в окнах проекции.

Качество

Так как все современные платы, не только профессиональные, но и игровые вполне корректно отображают окна проекций 3ds max, то разговор о качестве можно вести только в одном случае – когда мы говорим о качестве антиалиасинга. C точки зрения пользователя 3ds max5, применение антиалисинга несет в себе следующие достоинства и недостатки:

Антиалиасинг – плюсы.
Как известно, разрешение монитора невелико и никак не может соперничать с полиграфией хорошего качества. В результате вместо прямых линий, расположенных под небольшими углами, мы видим ломаные линии. Антиалиасинг позволяет несколько сгладить изломы за счет смешения цветов соседних пикселей. Таким образом, мы получаем несколько более естественно смотрящуюся картинку. Антиалиасинг – отличная находка для фильтрации конечного изображения в играх, также он вполне подходит для сглаживания краев объектов в затененных режимах профессиональных программ.

Антиалиасинг – минусы.
Как известно, антиалиасинг, либо любые другие “фильтры” изображения могут сделать конечную картинку более “красивой”, но менее точной. Вследствие смешения пикселей искажаются цвета как объектов, так и окружающего фона, что при многократном пересечении линий в каркасных режимах создает невообразимую кашу. Кроме того, искажаются сами цвета линий, и самое плохое – линии утолщаются и, как минимум, на один пиксель. Таким образом реальное разрешение в случае однопиксельных линий (а таковых подавляющее большинство при работе в 3ds max) падает как минмум в два раза.

Антиалиасинг – полносценный и сглаживание линий.
Необходимо различать сглаживание линий, реализованное в профессиональных драйверах-надстройках (например, Maxtreme), и полносценное сглаживание, которым можно управлять из “основных” драйверов (например, Detonator).

Рассмотрим качество сглаживания линий подробнее на примере сцены из первого бенчмарка:


Для наиболее правильного восприятия я увеличил два выделенных красным фрагмента изображения в 4 раза:



Теперь посмотрим на эти фрагменты для видеокарт Quadro FX 1000/2000 (Maxtreme .26), Quadro 4 980XGL (Maxtreme .26), FireGL X1 (1021):

QuadroFX:

Quadro 4 980XGL:

FireGL X1:

Как видно из скриншотов самый лучший алгоритм антиалиасинга у Quadro FX и самый худший FireGL X1.

Теперь посмотрим на качество полносценного антиалисинга 4x:

QuadroFX:

Алгоритм сглаживания Quadro 4 980 XGL аналогичен алгоритму сглаживания Quadro FX, и поэтому скриншоты не приводятся. Драйвера платы FireGL X1 не позволяют включать полносценный антиалиасинг, поэтому скриншоты привести невозможно.
Таким образом, по итогам сравнения качества антиалиасинга плат Quadro FX, Quadro 4, FireGL X1 видно, что лучшее качество сглаживания обеспечивает Quadro FX, причем алгоритм полносценного сглаживания лучше алгоритма сглаживания линий.
Производительность всех плат при всех видах антиалиасинга неизменна (еще со времен GeForce3), поэтому любой желающий может пользоваться антиалиасингом без ущерба скорости работы. Однако, на мой взгляд, у антиалисинга в 3ds max5 гораздо больше минусов, чем плюсов и главный минус – снижение реального разрешения в окнах проекций.
Рассмотрев вопросы качества изображения в проекциях 3ds max, перейдем к измерению скоростных характеристик видеокарт.

Скорость

В этом материале мы расширили методику тестирования. Теперь для каждой платы в каждом тесте приводится не только средний fps, но и мгновенный, представленный в виде графика. Такое представление информации стало возможным благодаря применению специального скрипта.

Аппаратная конфигурация:

Процессор – Pentium 4 3.06GHz
Материнская плата – Gigabyte 8INXP (Granite Bay)
Память – 1024Mb CL2 DDR SDRAM
Видеокарта – NVIDIA Quadro FX 1000, NVIDIA Quadro FX 2000, NVIDIA Quadro 980 XGL, Ati FireGL X1, NVIDIA GeForce4 Ti4600
Жесткий диск – 30Gb Barracuda ATA V

Программное обеспечение:

Windows XP SP1
3ds max 5 (OpenGL rendering), 1280x1024 32bit.
Размер текстур – 512х512 background, 256х256 material, если не указано другого.
Драйвера: для плат NVIDIA - Detonator версии 42.81, V-Sync off + Maxtreme 4.00.26, для FireGL X1 версии 1021.

Бенчмарк №1:

Этот бенчмарк проверяет возможность видеокарты обновлять одновременно больше одного окна 3ds max. Во всех окнах проекции проигрывается анимация, и для большей нагрузки на ускоритель включены различные режимы отображения окон проекции – от Wireframe до Smooth+Highlights.

Полигонов: 40088
Источников света: 2
Режимы отображения окон проекции: Wireframe, Smooth+Highlights, Smooth+Highlights+Edged Faces

Результаты тестирования:



Бенчмарк №2:

Здесь видеокарты отображают анимацию в одном окне, во время которой камера пролетает среди скал и холмов лунного пейзажа, состоящего из четырехсот тысяч полигонов, отображаемых в режиме Smooth+HighLight.

Полигонов: 400008
Источников света: 1
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №3:

Этот бенчмарк – по сути усложненный лунный пейзаж из прошлого бенчмарка. Теперь, помимо непосредственно самого пейзажа, к сцене добавлены модели неких летательных аппаратов.

Полигонов: 742128
Источников света: 1
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №4:

Бенчмарк, тестирующий скорость обработки множественных источников света. Так как большинство видеокарт не поддерживает более 8 источников, то этот тест и еще два последующих содержат 8 источников света разных типов. В этом тесте 8 источников света типа SpotLight, перемещаясь, освещают геометрический объект:
Следует заметить, что отображение освещенности, созданной источниками типа Spotlight – намного более ресурсоемкий процесс, нежели отображение освещенности, созданной источниками света типа Omni и Directional.

Полигонов: 60500
Источников света: 8
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №5:

Тот же объект, только теперь он освещается восемью источниками света типа Directional. Источники света типа Directional в 3ds max 5 самые быстрые, в отличие от 3ds max предыдущей версии.

Полигонов: 60500
Источников света: 8
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №6:

Опять тот же самый объект и опять восемь источников света. Теперь это источники типа Omni, по ресурсоемкости «средние» между Spot и Directional.

Полигонов: 60500
Источников света: 8
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №7:

Сцена с “легкой” геометрией и парой источников света, занимающая все окно проекции - это хороший бенчмарк скорости растеризации в режиме Smoth+Highlights.

Полигонов: 40088
Источников света: 2
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №8:

Бенчмарк, показывающий скорость работы видеокарт с большим количеством текстур. Файл содержит множество текстур и минимум геометрии.

Полигонов: 224
Источников света: 2
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №9:

Этот бенчмарк эмулирует работу над уровнем игры, так как содержит в достаточной мере и геометрию и текстуры. Анимация построена таким образом, чтобы наиболее полно отобразить всю сцену.

Полигонов: 12548
Источников света: 5
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №10:

В этом тесте видеокарты показывают свои способности отображать текстуры на деформирующейся геометрии.

Полигонов: 5048
Источников света: 1
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:



Бенчмарк №11:

Этот бенчмарк показывает возможности видеокарт по обработке прозрачных поверхностей.
В 3ds max 5 помимо прозрачности, лишь имитируемой дизерингом, хорошо знакомым пользователям предыдущих версий:
Добавлена еще и настоящая прозрачность, реализуемая смешением цветов пикселей перекрываемых объектов:
Режимы прозрачности переключаются через настроечную панель окна проекции:
Несложно догадаться, что более правильно реализованная прозрачность будет более медленной.

Полигонов: 39940
Источников света: 2
Режим отображения окон проекции: Smooth+Highlights

Результаты тестирования:





Бенчмарк №12:

В этом бенчмарке камера пролетает среди скал и холмов лунного пейзажа, состоящего из четырехсот тысяч полигонов, знакомого нам по бенчмарку №2, однако окно проекции отображается в каркасном режиме Wireframe.

Полигонов: 400008
Источников света: 1
Режим отображения окон проекции: Wireframe

Результаты тестирования:



Бенчмарк №13:

Сцена из бенчмарка №3, в режиме Wireframe.

Полигонов: 742128
Источников света: 1
Режим отображения окон проекции: Wireframe

Результаты тестирования:

Выводы

Как видно из результатов тестирования, Quadro FX 2000 прямо-таки создана для использования совместно с 3ds max 5. Высокие тактовые частоты ядра плюс качественно написанные драйверы не оставляют шанса продукции конкурирующих компаний. И не имеет особого значения небольшая эффективность ядра в пересчете на один мегагерц при отображении тяжелой анимации со множеством эффектов (игры) - профессионалы работают в каркасном режиме и примитивных затененных режимах. Кстати, похоже, что маркетологи NVIDIA осознали, что инженеры совершенно случайно создали слабую игровую плату и хороший профессиональный ускоритель - по последней информации значительное число из сотни тысяч выпущенных плат на NV30 будут профессиональными.