3DMark03

“…ранее известные как MadOnion.com...”

Свершилось! Вся прогрессивная часть человечества, наконец, дождалась появления нового 3DMark. Горячие финские парни из компании Futuremark Corporation, ранее известной как Madonion.com, ранее известной как Futuremark Corporation, заставили ждать совсем недолго – всего два года :). В течение всего этого времени пользователи использовали 3DMark 2001 как мерило производительности своих игровых машин, а обозреватели - как один из инструментов при анализе сильных и слабых сторон архитектур игровых ускорителей.
Чем же объясняется такая популярность творения команды, ранее известной как Madonion.сom? :)
Ответы лежат на поверхности: во-первых, этот набор тестов способен оценить наиболее важные для игровых приложений аспекты производительности любой видеокарты, от стареньких GeForce2 MX до ATI RADEON 9700 Pro.
Во – вторых, на момент выхода 3DMark 2001 был единственным тестовым пакетом, способным адекватно оценить производительность видеокарт с новыми функциями только-только появившегося DirectX8.
В третьих, игровые тесты, входящие в 3DMark 2001, были созданы в соответствии с разными жанровыми направлениями, не только с применением самых современных на тот момент тенденций и течений в игростроительстве, но и с пристрелкой на ближайшее будущее. Как результат – тесты были настолько сложны, что даже самые мощные видеокарты того времени выдавали пугающе низкие результаты.
В четвертых – по результатам тестирования 3DMark2001 можно получить итоговую оценку в «попугаях», составить официальный отчет и поместить его на страницу статистики MadOnion.com или сравнить результаты своей системы с результатами бесчисленного количества других пользователей.
И последнее по списку, но не по важности – над тестовыми сценами работали не только профессиональные программисты, но и талантливые дизайнеры. В результате картинка на экране не только в Demo-режиме, но и в синтетических и игровых тестах надолго приковывала внимание. Жемчужина тестового пакета, сцена Nature, созданная как демонстрация возможностей самых современных видеокарт, оказывала просто разрушительное воздействие на психику неподготовленного человека.


Итак, прошло 2 года, сменилось два поколения игровых ускорителей и появился DirectX 9. Каким стал новый пакет от Futuremark?

3DMark03

3DMark03 – комплект тестов, предназначенный для измерения производительности современных игровых видеокарт. Как и 3DMark 2001, предыдущее творение финских парней, новый 3DMark03 представляет собой полноценный набор из игровых и синтетических тестов, а также, естественно, потрясающе красивой demo, созданной на основе игровых тестов:

Более подробно о каждом тесте – чуть позже, а сейчас хочется сразу сказать об одном пренеприятнейшем новшестве. Дело в том, что, как и в предыдущих версиях 3DMark, 3DMark03 имеет два уровня функциональности: для тех, кто бесплатно скачал тест, и для тех, кто купил его или заплатил за ключ, производящий апгрейд 3DMark03 до версии Pro. Самое неприятное – то, что ограниченная функциональность бесплатной версии вызывает просто недоумение. Как, скажите на милость, пользоваться тестовым пакетом, если запрещено даже изменять разрешение, не говоря уж обо всем остальном? Смотреть demo? Красиво, конечно, слов нет, но после скачивания 180 МБ почему-то хочется большего!
Впрочем, не будем о грустном…

Игровые тесты

GameTest 1: Wings of Fury

Этот тест отражает работу видеокарт в типичном по представлению Futuremark авиасимуляторе: армада бомбардировщиков B17 в сопровождении истребителей P51 направляется в глубокий тыл врага. Но на пути их встречают силы противника в виде нескольких десятков Me109, и завязывается бой. Реалистичность боя с тактической стороны, а также реалистичность повреждений, наносимых бортовым оружием, конечно же, не выдерживает критики, но речь сейчас - не об этом :)…
Вообще, с симуляторами сложилась интересная ситуация: в то время как графика в других 3D-играх становится всё более и более сложной, игры этого класса как правило значительно отстают в плане задействования мощностей 3D-ускорителей от тех же, например, шутеров.
Такая интересная ситуация сыграла на руку разработчикам из Futuremark: обрабатывая базы данных с отчетами пользователей, они обнаружили (и это неудивительно) огромное количество «старых» систем с видеокартами, поддерживающими в лучшем случае лишь функции DirectX 7.
Разрабатывая 3DMark03, они учли этот момент, и создали тест, не требующий от видеокарт аппаратной поддержки функций DirectX 8 и DirectX 9. Идея авиасимулятора подошла здесь идеально.
Тест использует классическое мультитекстурирование, максимальное количество одновременно накладываемых текстур – четыре. Более того, мультитекстурирование требуется лишь при отрисовке самолетов: это базовая текстура цвета, карта отражения, карта освещенности и карта интенсивности отражения, определяющая, какие детали отражают свет более интенсивно, а какие – менее. Все остальные объекты – земля, облака, дым и т.д., имеют лишь один текстурный слой.
Самую существенную нагрузку на ускорители в этом тесте накладывают многочисленные эффекты пламени, дымных следов, облаков и т.д. Для их отрисовки используются Point Sprites (если имеется аппаратная поддержка) и традиционные “quad particles” (пара треугольников, имеющих общее ребро).
Для обработки геометрии, в том случае, когда видеокарта имеет аппаратную поддержку, используются вершинные шейдеры версии 1.1.

GameTest 2: Battle of Proxycon

Тестовая сцена Battle of Proxycon демонстрирует другой класс 3D-игр - шутеры от первого лица.
Действие разворачивается на космическом корабле: десантники неприятеля высаживаются на посадочную палубу и продвигаются вглубь корабля. Между ними и защитниками завязывается перестрелка…
Шутеры от первого лица (FPS) по традиции, заведенной еще Quake и Unreal, находятся на передовом крае 3D-технологий. Для того, чтобы создать у игрока ощущение реальности, уже недостаточно, как в симуляторах, дотошно воссоздать физическую модель поведения самолета времен второй мировой войны или добиться идеального соответствия виртуального образа реальному прототипу. В FPS в первую очередь важно, как выглядит окружающий мир, ведь именно с ним будет взаимодействовать игрок.
Неудивительно, что тест Battle of Proxycon выдвигает более высокие требования к видеокарте: ему необходима аппаратная поддержка функций DirectX 8.
Самая впечатляющая деталь теста – динамические тени. Для построения динамических теней используется stencil buffer. Вся обработка геометрии производится с помощью вершинных шейдеров версии 1.1, но, в том случае, когда ускоритель не имеет соответствующей поддержки, эта работа будет возложена на центральный процессор. Тем не менее, поддержка пиксельных шейдеров версии 1.1 обязательна: с их помощью накладываются текстуры, применяются карты нормалей для имитации рельефности, рассчитываются тени, рассеянные и зеркальные отражения источников света.
Ускорители, имеющие аппаратную поддержку пиксельных шейдеров версии 1.4, получают в этом тесте значительное преимущество: если с пиксельными шейдерами версии 1.1 для отображения большинства объектов необходимы один проход ускорителя для инициализации Z-буфера и по три прохода для каждого источника света (расчет stencil-буфера, alpha-буфера и зеркальных/рассеянных отражений света), то с шейдерами версии 1.4 и выше требуется всего по одному проходу на каждый источник света.
В этом тесте можно включить Post Processing, то есть, обработку построенного изображения для получения дополнительных кинематографических спецэффектов. Первый эффект, “Depth of Field” – это “размытие” объектов, находящихся не в фокусе камеры. Второй, не менее красивый эффект, “Bloom”, имитирует размытое гало вокруг ярких участков изображения.
Помимо демонстрации торжества современных графических технологий, Game Test 2 повторяет и другие действия, выполняемые реальными игровыми движками: столкновения персонажей друг с другом и с окружающей обстановкой рассчитываются в реальном времени в соответствии с законами физики.
Суммарная информация по тестовой сцене Battle of Proxycon выглядит так: в среднем в кадре присутствует около 250000 полигонов (при использовании пиксельных шейдеров версии 1.4 – около 150000 из-за меньшего количества проходов ускорителя), на текстуры уходит 80 МБ видеопамяти, на буферы вершин – 6 МБ, на буферы индексов – еще 1 МБ видеопамяти.

GameTest 3: Troll’s Lair

Тест Troll’s Lair показывает будущее RPG таким, как его видят разработчики из Futuremark.
Действие разворачивается в старом замке. Симпатичная девушка, вооруженная магическим мечом, исследует интерьер помещения и вдруг случайно обнаруживает потайную дверь, открывающую коридор в подземелье. Двое троллей никак не ожидали появления незадачливой искательницы приключений…
Этот тест также использует возможности DirectX 8- совместимых ускорителей. От предыдущего тест отличается меньшим количеством текстур, но большим количеством полигонов. Например, для волос главной героини были использованы полигонные модели, а для придания реалистичности внешнему виду локонов было использовано анизотропное освещение.
В этом тесте также используются вершинные шейдеры версии 1.1, пиксельные шейдеры версии 1.1 или 1.4, в сцене присутствуют динамические тени, карты нормалей и т.д. Так же, как и в Battle of Proxycon, здесь можно включить эффекты Post Processing. Для обсчета столкновений персонажей в реальном времени, как и в GameTest 2, здесь используется лицензированный “движок” Havok.
Суммарная информация по сцене Troll’s Lair выглядит так: в кадре в среднем присутствует около 560000 полигонов (при использовании пиксельных шейдеров версии 1.4 – около 250000 из-за меньшего количества проходов ускорителя), на текстуры уходит 64 МБ видеопамяти, на буферы вершин – 19 МБ, на буферы индексов – 2 МБ видеопамяти.

GameTest 4: Mother Nature

Mother Nature – самый сложный тест из комплекта 3DMark03. Для запуска тест требует наличия аппаратной поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 2.0.
Как тест Nature из 3DMark2001 показывал новые возможности DirectX 8, так и Mother Nature из 3DMark03 демонстрирует, чего можно добиться, используя возможности нового поколения DirectX9-совместимых ускорителей. Сюжета в этой сцене нет – просто прекрасный летний день на природе. Солнце, небо, ручеек, травка, песок, забавная черепаха :)…
Листва деревьев и трава в этом тесте сделана иначе по сравнению с тестом Nature из 3DMark2001. Если раньше это были текстуры, изображающие целые ветви деревьев и “пучки” травы, то сейчас каждая травинка и каждый листочек – отдельный объект. Анимация листьев – колыхание на ветру – задана через вершинный шейдер версии 2.0. Анимация травинок задана с помощью вершинного шейдера версии 1.1.
Поверхность воды отрисовывается с помощью пиксельного шейдера версии 2.0. Шейдер использует карты волн, нормалей, отражения, преломления, прозрачности, а также кубические карты отражения для имитации отражения от поверхности воды удаленных объектов. Для отображения неба используется еще одна возможность, предоставляемая DirectX9 - повышенная точность представления данных.
При отрисовке поверхности земли применяются пиксельные шейдеры версии 1.4, использующие информацию из базовых текстур, карт освещения, текстур, имитирующих микроструктуру поверхности, и карт нормалей.
Суммарная информация по сцене Mother Nature выглядит так: в кадре в среднем присутствует около 780000 полигонов, на текстуры уходит 50 МБ видеопамяти, на буферы вершин – 54 МБ, на буферы индексов – 9 МБ видеопамяти.

Синтетические тесты

CPU Test

Этот тест использует две игровые сцены - Wings of Fury и Troll’s Lair. Для обеспечения центрального процессора достойным объемом работы вся обработка вершин реализована программным способом. Помимо этого, для CPU Test разрешение установлено в 640х480, а в тесте Troll’s Lair отключены динамические тени и использование пиксельных шейдеров версии 1.4. Это сделано для снижения влияния скорости видеокарт на результаты измерения скорости процессора.

Fill Rate

Этот тест со времен 3DMark 2001 изменился лишь внешне, суть осталась той же. В режиме Single-Texturing ускоритель с максимально возможной скоростью выводит 64 плоскости с одной текстурой на каждой. В режиме Multi-Texturing отрисовывается меньшее количество плоскостей, но при этом каждую плоскость ускоритель выводит с максимально возможным количеством текстур. Общее число текстурных слоев должно составлять 64, поэтому, если ускоритель, скажем, поддерживает наложение максимум 6 текстур за один проход, то он отрисует 10 плоскостей с шестью текстурами на каждой, а на 11-ю плоскость наложит четыре оставшихся текстурных слоя.

Vertex Shader

Тест Vertex Shader измеряет скорость выполнения вершинных шейдеров. С помощью вершинных шейдеров производится скиннинг персонажей, коих в сцене насчитывается аж 30 штук. Каждая модель имеет около 5500 полигонов и отрисовывается с помощью пиксельных шейдеров версии 1.1 за 4 прохода. В итоге это выливается во внушительную цифру - 660000 треугольников в кадре.

Pixel Shader 2.0

Этот тест показывает скорость отрисовки моделей зверей с использованием трехмерных процедурных текстур, заданных с помощью сложного пиксельного шейдера версии 2.0.

Ragtroll

16 безумных троллей поочередно бросаются с большой высоты…
Тест Ragtroll показывает, насколько эффективно удается распределить вычисления между графическим чипом и центральным процессором. Скиннинг персонажей выполняется графическим чипом с помощью вершинных шейдеров версии 1.1, в то время как физика столкновений с препятствиями обсчитывается в реальном времени центральным процессором.

Sound Test
Тесты звуковой подсистемы позволяют проконтролировать корректность работы алгоритмов 3D-звука, таких, как позиционирование в трехмерном пространстве, допплеровские эффекты и т.д., и оценить падение скорости при включении большого количества 3D-источников звука.

Вместо заключения

Вместо заключения хотелось бы напомнить, что в этот небольшой обзор вошли только те, прямо скажем, не слишком богатые возможности тестирования, что доступны в бесплатной версии 3DMark03. Более подробное исследование возможностей и особенностей тестового пакета будет опубликовано в ближайшее время. А пока, как почва для размышлений - результаты прогона теста в режиме по умолчанию (1024x768, Pixel Processing: None, Texture Filtering: Optimal, Vertex Shaders: Optimal, Repeat Tests: Off, Fixed Framerate: Off) на системе со следующей конфигурацией:

Процессор – Intel Pentium4 2800 МГц
Материнская плата – ASUS P4S8X(SiS 648)
Видеокарта – ATI RADEON 9700 PRO 128 МБ
Оперативная память – 512 МБ DDR
Программное обеспечение – Windows XP, DirectX 9, драйвер Catalyst 3.0.

Итак, результаты:

3DMark03 Score: 4629 3DMarks
GT1 - Wings of Fury: 155,47 FPS
GT2 - Battle of Proxycon: 30,44 FPS
GT3 - Troll's Lair: 28,07 FPS
GT4 - Mother Nature: 27,06 FPS
CPU Score: 464 CPUMarks
CPU Test1: 52,48 FPS
CPU Test2: 8,12 FPS
Fill Rate (Single-Texturing): 1494,40 Mtexels/sec
Fill Rate (Multi-Texturing): 2267,69 Mtexels/sec
Vertex Shader: 14,89 FPS
Pixel Shader 2.0: 41,06 FPS
Ragtroll: 19,95 FPS

Я полагаю, есть над чем задуматься :).
Итак, впереди – более подробный обзор и тестирование современных игровых ускорителей в Pro-версии 3DMark03. Оставайтесь с нами!