3DMark 2006

Rok produkcji: 2006
Deweloper: Futuremark Corporation
Platforma: PC
Minimalne wymagania systemowe:
System operacyjny: Microsoft Windows System operacyjny 2000 lub XP
Procesor: procesor zgodny z x86 z obsługą MMX, 2000 MHz
RAM: (zalecane 512 MB)
DIRECTX: DirectX9.0c lub nowszy (wymagane)

Świadczy o tym również fakt, że trzy z czterech tzw. „testów graficznych” tego pakietu to nic innego, jak ulepszone wersje testów gier 3DMark05. W rzeczywistości różnice między nową a starą wersją nie są tyle jakościowe, co ilościowe: wśród fundamentalnie nowych funkcji zauważamy wsparcie dla HDR, Uniform Shadow Maps, wsparcie dla wielordzeniowości CPU i skupienie się na wykorzystaniu Shader Model 3.0, choć nie wyłącznie – 2 z 2.0 testów graficznych przeprowadzono w Shader Model XNUMX.

Pozostałe zmiany mają charakter ilościowy: po raz kolejny zwiększono szczegółowość scen testowych, liczbę źródeł światła, złożoność zastosowanych shaderów, rozdzielczość tekstur itp. Dlatego ogólna koncepcja 3DMark06 polega na skupieniu się na procesorach graficznych zgodnych z SM3.0.

3DMark06: funkcje silnika graficznego

Jak wiecie, dla 3DMark05 opracowano nowy silnik graficzny, który nie ma nic wspólnego z poprzednio używanym silnikiem MAX-FX i ma znacznie więcej podobieństwa z prawdziwymi silnikami gier. Jego modyfikacją jest silnik 3DMark06, który otrzymał pełne wsparcie dla Shader Model 3.0, a także tekstur i blendingu w formacie FP16. Ostatnie dwa punkty to nic innego jak możliwość korzystania z HDR. Futuremark przewiduje, że obsługa wysokiego zakresu dynamiki będzie szeroko stosowana w grach nowej generacji, chociaż liczba takich gier jest obecnie bardzo niska. Podobnie jak w 3DMark05, shadery tworzące określony materiał są dynamicznie generowane w formacie HLSL. Są one następnie kompilowane, aby optymalnie dopasować procesor graficzny zainstalowany w systemie, automatycznie lub zgodnie z profilem zdefiniowanym przez użytkownika.

Obsługa tekstur i mieszania w formacie FP16 jest wymagana wyłącznie w przypadku testów grafiki SM3.0. Testy te również wykorzystują filtrowanie FP16, ale if GPU nie obsługuje tej funkcji, do jej emulacji używany jest specjalny moduł cieniujący, dzięki któremu karty oparte na Radeonie X3.0 przechodzą testy SM1000/HDR, ponieważ te procesory graficzne nie obsługują filtrowania tekstur w formacie zmiennoprzecinkowym. W testach graficznych SM3.0/HDR zastosowano postprocessing, podczas którego na obraz nakładane są następujące efekty: efekt rozkwitu, efekt „gwiazdy” emulujący sześciołopatkową migawkę aparatu, a także efekt odbicia występujący w soczewki. Na koniec powstały obraz przechodzi proces mapowania tonów w celu uzyskania prawidłowych wartości kolorów dla tradycyjnych wyświetlaczy.

Według dewelopera nowy pakiet testowy wykorzystuje wszystkie kluczowe funkcje SM3.0, z wyjątkiem rejestru vFace.:

-rejestr vpos
-Instrukcje pochodne
-Dynamiczna kontrola przepływu
-Duża liczba interpolatorów
-Duża liczba stałych
-Więcej miejsc na instrukcje
-Instrukcje dotyczące tekstury z wyraźnym LODVertex
-Pobieranie tekstur z Vertex Shader (wymagane do przejścia testu Shader Particles)

Dynamiczne cienie pojawiły się w zestawach testów graficznych Futuremark od 3DMark2001. Następnie tworzono je za pomocą map cieni projekcyjnych, co było dość niewymagającą metodą, która miała szereg ograniczeń, w szczególności obiekt nie mógł rzucać na siebie cienia. Ponadto cień był wyświetlany na wszystkich powierzchniach pod obiektem, nawet na podłogę pomieszczenia kilka pięter niżej. 3DMark03 wykorzystuje inną technikę tworzenia dynamicznych cieni, tak zwanych cieni szablonowych. Ta metoda działa inaczej: krawędzie obiektu, widziane od strony źródła światła, są podświetlane jako wielokąt pozbawiony iluminacji. Wszystko, co jest w objętości tego wielokąta, jest w cieniu. Ta technika jest pozbawiona wad poprzedniej i pozwala obiektowi rzucać na siebie cień, ale nie jest uniwersalna i dobrze nadaje się tylko do niektórych rodzajów scen i obiektów low-poly.

Faktem jest, że próbkowanie krawędzi obiektu, które powinny stać się objętością cienia, jest operacją wymagającą dużych zasobów, a wielokąty tworzące te objętości zużywają dużą część szybkości wypełniania sceny, chociaż są niewidoczne.

W 3DMark05 zastosowano nową metodę generowania dynamicznych cieni, wykorzystującą tak zwane mapy LiSPSM (ang. Light Space Perspective Shadow Maps). 3DMark ulepszył tę technikę, używając innego typu mapy cieni o nazwie Cascaded Shadow Maps lub CSM. Korzystanie z CSM pozwala uzyskać cienie dla wszystkich obiektów na ekranie, niezależnie od ich kątów.

Metoda ta polega na podzieleniu widoku ściętego na 5 sekcji wzdłuż osi Z. Każda sekcja jest cieniowana przy użyciu standardowej jednolitej mapy cieni o wymiarach 2048x2048. Jeśli GPU obsługuje tekstury głębi, używana jest mapa głębi w formacie D24X8 lub DF24, w przeciwnym razie jako mapa głębi używany jest składnik R32F tekstury w 32-bitowej reprezentacji zmiennoprzecinkowej. Cieniowanie sprzętowe jest domyślnie włączone (z wyjątkiem D24X8 w testach SM3.0/HDR), ale użytkownik może je wyłączyć, jeśli sobie tego życzy.

Każda metoda ma swoje wady. Chociaż rozdzielczość map głębi jest bardzo wysoka, czasami to nie wystarcza i tak jak w 3DMark05, w niektórych przypadkach na krawędziach cienia może wystąpić migotanie – tzw. aliasing projekcji (projection aliasing). Zjawisko to może wystąpić, gdy kierunek normalnych jest prostopadły lub prawie prostopadły do ​​kierunku oświetlenia. Obecnie pozbycie się go jest prawie niemożliwe bez znacznych strat wydajności.

Aby wygładzić krawędzie cieni w nowym silniku, testy SM3.0/HDR wykorzystują tablicę składającą się z 16 próbek (4x4). Dla każdego piksela krawędzi cienia tablica ta jest obracana o losowy kąt. Obecność 16 punktów odniesienia poprawia jakość wygładzania cieni, ale wymaga dodatkowych zasobów sprzętowych. Próbkowanie punktowe jest stosowane zarówno w przypadku sprzętowych map cieni, jak i map cieni R32F. Testy SM2.0 wykorzystują mniejszy rdzeń składający się z 4 pikseli (2x2), ale jeśli GPU sprzęt obsługuje próbki z bufora głębokości w formacie D24X8, DF24 lub Fetch4, pobierana jest tylko jedna próbka dwuliniowa. Jakość wygładzania jest nieco zróżnicowana. W przypadku, gdy użytkownik chce porównać wydajność renderowania różnych architektur, sprzętowe mapowanie cieni można wyłączyć; w tym przypadku cienie dynamiczne tworzone są zawsze przy użyciu map głębi R32F, a ich wygładzanie odbywa się za pomocą czterech próbek.

Generowanie dynamicznych cieni za pomocą map głębi ma sens w 3DMark06, ponieważ ta metoda jest już używana przez twórców gier i będzie nadal używana, według Futuremark. Jeśli chodzi o kompresję tekstur, wszystkie mapy kolorów w 3DMark06 są kompresowane przy użyciu algorytmu DXT1, mapy alfa są kompresowane przy użyciu algorytmu DXT3, a mapy normalne są kompresowane przy użyciu algorytmu DXT5. Metoda 3Dc, która jest specyficzna dla kart ATI Radeon X700 i wyższych, nie jest obsługiwana.

3DMark06: testy graficzne

W nowym pakiecie Futuremark znajdują się cztery testy graficzne, które są podzielone na dwie grupy. Pierwsza działa w ramach SM2.0, druga jest przeznaczona do obsługi przez akcelerator graficzny SM3.0. Zacznijmy w kolejności, od testów SM2.0. Pierwszy test grafiki SM2.0 to przerobiona wersja pierwszego testu gry, „Return to Proxycon”, który był częścią 3DMark05. Scena pokazana podczas testu należy do gatunku sci-fi strzelanek XNUMXD. Grupa Kosmicznych Marines, wspierana przez ciężko opancerzoną piechotę, atakuje i zdobywa stację kosmiczną Proxycon w celu wydobycia jakiegoś artefaktu (scenę z nim można zobaczyć w trybie Demo). W porównaniu z oryginałem znacznie wzrosła liczba źródeł światła (26 w porównaniu do 8), wzrosła rozdzielczość map cieni, a szczegółowość sceny stała się wyższa.

Test jest nieco nietypowy w porównaniu ze współczesnymi strzelankami – w tych ostatnich tak duże otwarte przestrzenie i bitwy są rzadkością. Najbardziej uderzającym tego przykładem jest Doom III z licznymi wąskimi korytarzami i rzadkimi lukami w przestronnych pokojach. Wyjątki w gatunku strzelanek sci-fi są dziś rzadkością, ale nadal się zdarzają. Na przykład w Starship Troopers możesz również zobaczyć większe sceny z 200-300 modelami wrogów w kadrze.

Drugi test grafiki SM2.0 również nie jest nowy – jego przodkiem jest drugi gamingowy test 3DMark05, „Firefly Forest”. Tak jak poprzednio, podstawą testu jest dynamicznie generowana roślinność, której w teście jest naprawdę sporo. Choć przestrzeń sceny w tym przypadku jest bardzo ograniczona, to ze względu na ogromną ilość roślinności może służyć jako dobry poligon doświadczalny wydajności GPU przy nakładaniu cieni i pracy z oświetleniem ocena wydajności procesorów wierzchołkowych, a także procesorów centralnych systemu;). W porównaniu do podobnego testu 3DMark05, w teście pojawił się kolejny „świetlik”, zmieniono sposób nakładania cieni i zwiększono rozdzielczość map głębi/map cieni sprzętowych.

Poniższe dwa testy wykorzystują wyłącznie profil SM3.0 i dlatego działają tylko na kartach wideo obsługujących Shader Model 3.0. Pierwszy test grafiki SM3.0 to nic innego jak znacznie poprawiona i ulepszona wersja trzeciego testu gry 3DMark03 o nazwie „Canyon Flight”. W tej scenie testowej używany jest HDR, m.in. przy opracowywaniu odbić/załamań (refrakcja).

Tak jak poprzednio, powierzchnia wody wykorzystuje mgłę głębinową, aby stworzyć iluzję głębi, ale dodatkowo jej powierzchnia jest zniekształcona za pomocą dwóch przewijanych map normalnych i czterech funkcji fal Gerstnera, dzięki czemu woda wygląda bardzo realistycznie. Do symulacji wilgotnego klimatu wykorzystywana jest złożona, niejednorodna mgła. Również algorytm renderowania nieba jest skomplikowany. Scena nadal ma tylko jedno źródło światła - słońce, ale ze względu na dużą skalę i skomplikowany kształt ścian kanionu bardzo trudno jest zastosować dynamiczne cienie.

Drugi test graficzny SM3.0 nie ma sobie równych w poprzednich wersjach 3DMark i jest całkowicie nowy. Pokazuje zastosowanie HDR i dynamicznych cieni na dużych obszarach na przykładzie opuszczonej stacji arktycznej. Główną cechą testu jest zmiana dnia, podczas której można zaobserwować wydłużanie się cieni rzucanych przez obiekty, co jest demonstracją elastyczności metody CSM. Snow używa modelu cieniowania Blinn-Phong, 2 map normalnych i 1 mapy kolorów oraz efektu podpowierzchniowego rozpraszania, który sprawia, że ​​jest prawie nie do odróżnienia od rzeczywistości. Test może również służyć jako wskaźnik wydajności karty graficznej podczas pracy z systemami cząstek - za ich pomocą na scenie symulowana jest burza śnieżna.

3DMark06: Testy wydajności procesora

Jedną z cech nowego 3DMark06 jest nowa ideologia używana do obliczania ostatecznego indeksu. Podczas gdy poprzednia wersja tego benchmarku dawała ostateczny wynik oparty tylko na wydajności podsystemu graficznego, indeks 3DMark06 jest obliczany na podstawie odczytów wykonanych podczas testu graficznego i testów procesora. Oznacza to, że ostateczny wynik testu zależy zarówno od szybkości karty graficznej, jak i wydajności. CPU.

Ta innowacja jest spowodowana pragnieniem programistów, aby 3DMark06 nie był tylko punktem odniesienia do określania względnej wydajności podsystemu wideo, ale także miarą wydajności platformy jako całości pod względem nowoczesnych gier 3D. Takie podejście ma całkowicie logiczne uzasadnienie: nowoczesne aplikacje do gier zaczęły stawiać dość wysokie wymagania nie tylko wydajności graficznej, ale także mocy zasobów obliczeniowych procesora centralnego. Oczekuje się, że trend ten utrzyma się w przyszłości, ponieważ twórcy oprogramowania do gier będą zwracać coraz większą uwagę na kwestie wysokiej jakości modelowania środowiska fizycznego i sztucznej inteligencji działających w grze obiektów.
Więc test CPU w 3DMark06 stał się jego integralną i ważną częścią. W związku z tym programiści Futuremark uczynili ten test bardziej adekwatnym do rzeczywistości. Nie jest tajemnicą, że na przykład test CPU w 3DMark05 miał niewiele wspólnego z wydajnością gier. To wcale nie jest zaskakujące: mierzył wydajność procesora za pomocą wymyślonych algorytmów, które nie miały nic wspólnego z rzeczywistością. W szczególności indeks procesora w 3DMark05 został obliczony na podstawie wyników procesora wykonującego vertex shadery. Zwykły CPU zadanie z gry, prawda?
Problemem w ocenie wydajności procesora w poprzednich testach 3DMark było to, że nie posiadały one wyspecjalizowanych algorytmów podobnych do tych używanych w prawdziwych grach. W nowym teście 3DMark06 ta niedogodność została skorygowana. Testy procesora 3DMark06 opierają się na specjalnych algorytmach, które są bezpośrednio związane z obciążeniem CPU w grach 3D.
Pomiar wydajności procesora w 3DMark06 odbywa się poprzez symulację rzeczywistej sytuacji w grze, zwanej projektantami benchmarka Red Valley. Akcja tego testu toczy się wokół twierdzy wciśniętej między dwie góry. Podnóże tych gór usiane są wąwozami, wzdłuż których pędzą szybkie samochody, których zadaniem jest przebicie się do twierdzy, unikanie kolizji i obrona sił wroga. Obrona tej placówki wykorzystuje rodzaj latających czołgów, które choć powolne, wyposażone są w pociski rakietowe krótkiego zasięgu. W sumie w scenie Red Valley bierze udział 87 botów tych dwóch typów.
Wyjście grafiki podczas testu porównawczego procesora jest w całości obsługiwane przez podsystem wideo. Aby zmniejszyć wpływ wydajności grafiki na wyniki testów procesora, używana jest rozdzielczość 640x480, a dodatkowo dynamiczne cienie są wyłączone. Jednocześnie procesor zajmuje się wyłącznie swoimi typowymi funkcjami: powierzono mu logikę gry, modelowanie środowiska fizycznego i obdarowywanie botów sztuczną inteligencją. Fizyka w Red Valley jest obliczana za pomocą biblioteki AGEIA PhysX, która jest obecnie dość popularna wśród twórców gier, a inteligencję botów osiąga się poprzez rozwiązywanie problemów ze znajdowaniem ścieżek na wykresie.


Należy zauważyć, że ze względu na dużą liczbę inteligentnych botów zamieszkujących Czerwoną Dolinę, test procesora przypomina nieco strategię czasu rzeczywistego. Należy jednak rozumieć, że 3DMark06 nie ma być jak współczesne gry. Celem tego testu porównawczego jest symulacja przyszłych aplikacji do gier, które według twórców Futuremark będą zawierać znacznie większą liczbę aktywnych inteligentnych obiektów niż współczesne gry.
Skupienie się na grach jutra wymagało od twórców 3DMark06 zoptymalizowania testu procesora pod kątem najnowocześniejszych procesorów dwurdzeniowych. Ponadto test ten jest w stanie sprawnie ładować i CPU z dużą liczbą rdzeni, zwłaszcza że zadanie znalezienia optymalnych ścieżek dla dużej liczby obiektów jest łatwo paralelizowane. Ogólnie rzecz biorąc, obliczenia w teście procesora są podzielone na wątki w następujący sposób: jeden wątek oblicza logikę gry i kontroluje proces liczenia, drugi wątek służy do symulacji fizyki otoczenia, pozostałe wątki (ich liczba zależy od liczby rdzeni obliczeniowych w systemie) rozwiązują problemy znalezienia optymalnych ścieżek.
Podczas testowania procesorów w 3DMark06 scena Red Valley bierze udział dwukrotnie z różnymi ustawieniami algorytmu. Za pierwszym razem więcej zasobów poświęca się modelowaniu sztucznej inteligencji, za drugim razem nacisk kładzie się na obliczenia fizyki środowiska.

3DMark06: testy teoretyczne

W ramach tej kategorii 3DMark06 zawiera wszystkie testy teoretyczne, które były częścią 3DMark05, a także dwa nowe testy - Shader Particles Test (SM3.0) i Perlin Noise (SM3.0). Jak sama nazwa wskazuje, oba testy wymagają do działania obsługi Shader Model 3.0.

Test cząstek cieniujących (SM3.0) - przypomina nieco test systemów cząsteczkowych z 3DMark 2001, ale w przeciwieństwie do niego wykorzystuje możliwości Shader Model 3.0. Fizyczny model zachowania cząstek jest obliczany za pomocą pixel shaderów, następnie ich wizualizacja jest realizowana za pomocą funkcji próbkowania tekstur z vertex shaderów. Trajektorie 409600 cząstek w prostym polu grawitacyjnym w obecności średniego oporu oblicza się za pomocą całkowania Eulera i sprawdza się zderzenie tych cząstek z polem wysokości. Oprócz obsługi Shader Model 3.0, test wymaga, aby GPU było w stanie pobierać tekstury z Vertex Shaderów (vertex texture fetch), więc działa tylko na kartach z architekturą GeForce 6/7 - ATI Radeon X1000 nie obsługuje VTF.

Szum Perlina (SM3.0) - wykorzystuje tzw. szum 3D Perlina do symulacji realistycznych zmieniających się chmur. Szum Perlina jest często podstawą tekstur proceduralnych i niektórych technik modelowania, a w przyszłości jego popularność będzie tylko rosła, gdyż tworzone za jego pomocą efekty, choć wymagają dużej mocy obliczeniowej, stosunkowo lekko obciążają podsystem pamięci karty wideo , których wydajność rośnie znacznie szybciej, wydajność matematyczna GPU. Moduł cieniujący pikseli użyty w tym teście składa się z 495 instrukcji, z czego 447 to instrukcje arytmetyczne, a 48 to instrukcje służące do wyszukiwania tekstur. Dla porównania: minimalne specyfikacje mieszczące się w standardzie SM3.0 wymagają obsługi shaderów o długości do 512 instrukcji. Wszystkie instrukcje dotyczące tekstur tworzą pojedynczą 32-bitową teksturę o rozdzielczości 256x256. Jego objętość wynosi zaledwie 64 KB, więc test jest mało wymagający pod względem wielkości i częstotliwości pamięci wideo.


Wszystkie inne testy, w tym testy wielkości partii, pozostają bez zmian.