Компьютеры
10 мая 2007 в 00:33

Методики тестирования видеокарт

По многочисленным просьбам мы описали, как мы тестируем видеокарты, поступающие в нашу тестовую лабораторию.

Общая методика

Во время тестирования видеокарт в операционной системе отключены все лишние процессы. Никакие антивирусы и оптимизаторы не запускаются. Для теста каждой видеокарты вся операционная система вместе с набором программного обеспечения переустанавливается заново. Драйверы для видеокарт используются последние на день получения образца. В драйверах отключается вертикальная синхронизация, всё остальное остаётся по умолчанию. Для первого прогона без использования антиалиасинга и анизотропии эти режимы отключаются на уровне драйверов, также эти параметры отключаются у программного обеспечения, если оно включает режим антиалиасинга по умолчанию. Второй прогон проходит на четырёхкратном антиалиасинге и восьмикратной анизотропии. Связано это с тем, что конкретно эти режимы используют примерно одинаковый алгоритм расчётов у разных производителей видеокарт, в случае же с восьмикратным антиалиасингом и 16-кратной анизотропией алгоритмы сильно различаются, поэтому сравнивать их некорректно.

Тесты видеокарт высшего и среднего уровня

Futuremark 3DMark’05, 3DMark’06

3DMark’05 GT2: Firefly Forest

3DMark’05 GT2: Firefly Forest

3DMark’06 GT1: Return to Proxycon

3DMark’06 GT1: Return to Proxycon

Что показывает. Эти тестовые пакеты заслужили признание обозревателей во всём мире удобством и адекватными профилями нагрузки на графические акселераторы. По сути, 3DMark’05 и 3DMark’06 отличаются друг от друга не сильно, последняя версия представляет собой обновлённую и «утяжелённую» версию предыдущей. Вот сравнительная таблица технологий, применённых в обеих версиях.

Версия3DMark’053DMark’06
Версия ShaderModel2.02.0 и 3.0
Поддержка HDR+
Динамические тениАлгоритм LiSPSMUniform Shadow Maps (5 карт теней)
Мягкие тениПо 4 семпламПо 16 и 4 семплам
Графические тесты3 (SM 2.0)4 (2xSM 2.0 + 2xHDR/SM 3.0)
Тесты CPU2 (программные вершинные шейдеры)2 (AI и физика)
Тесты SM 3.0+
Общее число тестов1619
ДетализацияВысокаяОчень высокая
Размеры текстурБольшиеОчень большие
Шейдеры материаловПростыеСложные
Сложность (длина) шейдеровДо 96 инструкцийДо 512 инструкций
Количество источников светаБольшоеОчень большое
Количество подтестов1 (CPU Score)3 (SM3.0, HDR/SM3.0, CPU Score)
Требуется памяти~128 Мбайт~ 256 Мбайт
Поддержка многоядерных CPU+

В итоге введённые в 3DMark’06 изменения привели к значительно более высокому качеству графики в игровых тестах и значительно большей нагрузке на видеокарты. Большее количество и сложность шейдеров поверхностей, материалов, освещения, более качественное мультитекстурирование и продвинутая постобработка дают возможность невооружённым глазом оценить различия даже в одинаковых тестах. Отметим, что часть тестов не проходит на формально подходящих видеокартах (речь о NVIDIA GeForce 7 и тестах HDR, это поколение не умеет одновременно выполнять полноэкранное сглаживание и запись буфера кадра в формате FP16, необходимом для HDR). Тем не менее для примерной оценки производительности и сравнения видеокарт эти тестовые пакеты – один из лучших вариантов выбора.

Как тестируем

Тест запускается в автоматическом режиме в трёх разрешениях из командной строки. Прогоняются все тесты, кроме тестов на проверку функциональности (feature test). Тест на производительность процессора запускается каждый раз, так как в 3DMark’06 данный параметр используется для вычисления конечного индекса. Кроме того, процессорный тест 3DMark’06 используется нами при тестировании материнских плат.

Call of Duty 2

Скриншот «Call of Duty2»

Скриншот «Call of Duty2»

Что показывает. Несмотря на предка в виде Quake 3 Engine, движок этой игры претерпел очень сильные изменения и представляет довольно серьёзную нагрузку. В частности, Quake 3 Engine, изначально написанный под OpenGL 1.2, переведён на DirectX 9 и может теперь похвастаться неплохими эффектами постобработки, а главное – шикарным дымом. При обработке поверхностей используются карты нормалей и бамп-маппинг, что добавляет изображению реализма. В игре активно используются эффекты blur и motion blur, heat haze и другие, а также система частиц (particle system) для отображения взрывов, огня и так далее. Особой сложностью шейдерных инструкций игра не отличается (используется Shader Model 1.1/2.0). Тем не менее за счёт обширного мультитекстурирования и большого количества текстур высокого разрешения и высокой детализации объектов (до 250-500 тысяч полигонов в наиболее сложных сценах) потребление видеопамяти доходит до 350 Мбайт даже в привычных разрешениях 1280х1024 и 1600х1200.

Как тестируем

Тест проходит с помощью записанного нами демонстрационного файла в многопользовательской версии игры. Тест проходит на большой карте без присутствия кого бы то ни было на уровне. Игрок бегает по уровню в течение примерно двух минут. Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

Chronicles of Riddick: Escape from Butcher Bay

Скриншот «Chronicles of Riddick: Escape from Butcher Bay»

Скриншот «Chronicles of Riddick: Escape from Butcher Bay»

Что показывает. Эта игра изначально разрабатывалась для консолей нового поколения, и уже потом движок был портирован на PC с использованием API OpenGL 2.0. По профилю нагрузки он довольно схож с «Quake 4» и «F.E.A.R.», за исключением меньшего количества полигонов (всё же консоли не очень сильны в этом отношении). Тем не менее игра очень зрелищная за счёт высококачественных теней, реализованных с помощью shadow volumes, использования шейдеров, затрагивающих карты нормалей, освещения, нескольких текстур поверхности и так далее. В обработке изображения активно используются бамп-маппинг и постобработка, в итоге даже без использования HDR достигается отличное качество отображения освещённых объектов в темноте (в которой проходит значительная часть игры).

Как тестируем

Для тестов используются демофайл ducche.dem и программа Bench’emAll. Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

Quake 4

Скриншот «Quake 4»

Скриншот «Quake 4»

Что показывает. Игра основана на модернизированном движке «Doom 3», написанном на OpenGL 2.0. Исходя из начальных способностей движка, игра не должна представлять особых сложностей для современных видеокарт, в основном наибольшую нагрузку составляют текстуры высокого разрешения и шейдеры для освещения, блеска, материалов. Основной козырь этого движка – красивые реалистичные тени и модель освещения, а также высококачественная обработка поверхностей. На максимальных настройках игра требует больших объёмов памяти за счёт высокого уровня сглаживания сцены и фильтрации текстур высокого разрешения. Дополнительную нагрузку составляют мягкие переходы теней в связи с использованием динамически просчитываемых наложений shadow volumes вместо пререндеренных карт теней (shadow maps). Если говорить упрощённо, то этот движок нагружает видеокарты не сложными инструкциями, а большим количеством сравнительно простых.

Как тестируем

Используется записанный нами демонстрационный файл на первом уровне игры. Все параметры графики в игре включены на максимум.

F.E.A.R.

Скриншот «F.E.A.R.»

Скриншот «F.E.A.R.»

Что показывает. «First Encounter Assault Recon», в простонародье – «F.E.A.R.», долгое время считался самой требовательной игрой класса First Person Shooter, и не зря. Игровой движок, разработанный Touchdown Entertainment и названный Jupiter Extended Technology (Jupiter EX), включает в себя собственно 3D-движок от Lithtech и физический движок, представляющий собой не что иное, как Havok FX. На момент появления игры движок мог похвастаться практически всеми особенностями, предоставляемыми DirectX 9.0c и Shader Model 3.0. В частности, для поверхностей используются написанные на высокоуровневом языке HLSL шейдеры, включающие в себя инструкции касательно основной текстуры, карты нормалей, карты освещения, используются постэффекты (bloom, blur, motion blur, lens flare и так далее). Модель освещения по Фонгу освещает все объекты попиксельно, что, в принципе, оправданно – с учётом, что подавляющее большинство действия проходит в закрытых помещениях с несколькими источниками света. Отдельно на производительность видеокарт влияет система частиц, использованная в «F.E.A.R.» для отображения огня, дыма, взрывов, поскольку в ней очень активно используются продвинутые эффекты постобработки. Очень сильно на производительность влияет и выбранная разработчиками модель обработки теней: используются shadow volumes (теневые объёмы), а для достижения эффекта smooth shadows (мягких теней) смешиваются несколько объёмов разной насыщенности. Кроме того, «F.E.A.R.» на момент выхода заткнул за пояс всех конкурентов по количеству полигонов в сцене, которое в среднем составляет 120-150 тысяч, а иногда доходит и до 500 тысяч.

Как тестируем

Тест запускается вручную из интерфейса. Используется встроенный в игру Benchmark. Все параметры графики в игре включены на максимум.

Half-Life 2

Скриншот «Half-Life 2»

Скриншот «Half-Life 2»

Что показывает. Вторая часть игры не посрамила легендарную первую, задавшую новый уровень графики на много лет вперёд. Между прочим, и сегодня движок «Half-Life» является одним из наиболее «играемых», ведь именно на нём основан сверхпопулярный «Counter-Strike». Движок «Half-Life 2» – Steam – радует пользователя очень неплохим качеством графики при довольно невысоких требованиях к производительности видеокарты. Несмотря на то что Steam очень заметно благоволит к архитектуре видеокарт ATI Technologies, он всё же является отличным тестом для определения скорости обработки шейдерных инструкций и эффектов постобработки. Кроме того, в игре используются объекты с высоким количеством полигонов, текстуры в довольно высоком разрешении, карты нормалей и неплохая модель освещения на основе карт освещения (light mapping).

Как тестируем. Используется записанный нами демонстрационный файл. Звук отключён. Все параметры графики в игре включены на максимум.

S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl

Скриншот «S.T.A.L.K.E.R.»

Скриншот «S.T.A.L.K.E.R.»

Что показывает. С выходом «S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl» мы получили уровень графики, невиданный до сегодняшнего дня в играх на DirectX 9. Движок XRay поддерживает полностью динамическое освещение с большим количеством источников света, активно используется HDR и 32-битные текстуры высокого разрешения, используются пиксельные шейдеры версии 3.0. Для персонажей применена скелетная анимация по большому количеству точек, используются сложные шейдеры материалов и поверхностей, постэффекты и система частиц для аномалий. Всё это сильно сказывается на производительности: на максимальных настройках практически ни одна из доступных на рынке видеокарт не обеспечивает приемлемой скорости смены кадров. Конечно, в игре много недостатков, которые не позволяют сказать однозначно, что это «технологический шедевр», взять хоть parallax-mapping, опция включения которого предусмотрена, но ничего не меняет, или проекцию теней от находящихся за стеной персонажей на её лицевую сторону… Однако, надеемся, эти досадные недоработки будут исправлены патчем, и тогда можно будет наслаждаться графикой, которая уже вплотную подошла к обещанному много лет назад фотореализму.

Как тестируем. Для тестов используется найденный в Сети демонстрационный ролик. Все настройки графики устанавливаются на максимум. Используется полное динамическое освещение. Модификации в конфигурационные файлы не вносятся.

Serious Sam 2

Скриншот «Serious Sam 2»

Скриншот «Serious Sam 2»

Что показывает. Эта игра является отличным примером сбалансированного высококачественного движка. Разработанный Croteam движок Serious Engine 2 ориентирован прежде всего на консоли, и поэтому у него есть некоторые ограничения, однако портированная на PC версия всё равно способна порадовать умениями и качеством выводимого изображения, благо поддерживается обработка как в DirectX, так и в «родном» OpenGL. Движок в полной мере использует Shader Model 1.1 и 1.4 и частично – Pixel Shader 2.0 для обработки частиц и поверхностей. Также поддерживается вывод изображения в режиме HDR, движок умеет обрабатывать карты нормалей и стенсильные тени, хотя в самом «Serious Sam 2» эти возможности не используются. Вместо этого движок использует пререндеренные тени, сохранённые в картах освещения (лайтмаппинг). Наибольшую сложность для современных видеокарт представляет мультитекстурирование, поскольку шейдеры в Serious Engine 2 могут использовать до 8 текстур на одной поверхности, что в случае максимального качества, HDR и 32-битных текстур приводит к использованию до 400 Мбайт видеопамяти.

Как тестируем

Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

Используется встроенный в игру деморолик Demo_0003.dem.

Тестирование бюджетных видеокарт и интегрированной графики

MadOnion/Futuremark 3DMark 2001SE

3DMark 2001SE, встроенная игра

3DMark 2001SE, встроенная игра

Что показывает. Этот тестовый пакет уже сильно устарел и не используется даже для «спортивного бенчмаркинга», однако всё равно позволяет оценить производительность наименее дорогих продуктов в работе с DirectX 8, Shader Model 1.x. В частности, пакет хорошо подходит для оценки производительности при работе с вершинными шейдерами, так как именно ими производится анимация персонажей в сценах Dragothic и Lobby. Кроме того, неплохо оценивается пропускная способность памяти, поскольку в некоторых сценах polygon count доходит до 350-380 тысяч. Отдельно в пакете содержатся тесты пропускной способности памяти, скорости обработки высокополигональных объектов, вершинных шейдеров и так далее.

Как тестируем

Тест запускается в автоматическом режиме в трёх разрешениях из командной строки. Прогоняются только тесты Nature и Dragothic High Detail, так как они сильнее всего нагружают видеокарты.

CodeCult CodeCreatures Benchmark

Скриншот CodeCult CodeCreatures

Скриншот CodeCult CodeCreatures

Что показывает. Несмотря на то что CodeCreatures на самом деле является SDK, то есть пакетом для разработки графических приложений, на его основе в 2002 году создан тестовый пакет, используемый нами для оценки бюджетной и интегрированной графики. Пакет основан на API DirectX 8, использует пиксельные шейдеры SM1.0 и 2.0. Его сильная сторона – высокополигональные сложные сцены с большими пространствами, 32-битными текстурами, довольно сложным освещением с несколькими источниками и картами теней.

Как тестируем

Тест запускается в автоматическом режиме из командной строки и управляется с помощью ini-файла.

Unreal Tournament 2004

Скриншот «Unreal Tournament 2004»

Скриншот «Unreal Tournament 2004»

Что показывает. Особенность Unreal Engine – хорошее качество изображения при достаточно демократичных требованиях к видеокарте. Именно поэтому его использовали многие разработчики игр для создания собственных продуктов. «Unreal Tournament 2004» не отличается высокотехнологичной графикой, однако даже с использованием простейших методик обработки изображения, типа шейдеров SM1.x и простых текстур картинка получается довольно красивой и яркой. Особенность движка – его сильная зависимость от количества видеопамяти, что мы наблюдаем даже в случае последних видеокарт: GeForce 8800GTS 640MB превосходит 320-мегабайтную версию практически вдвое, что довольно странно, учитывая, что сама игра не занимает в видеопамяти такого объёма. Тем не менее тест неплохо подходит для оценки бюджетной и интегрированной графики.

Как тестируем. Тестирование проходит на уровнях Inferno и Albatross с помощью встроенных демонстрационных роликов. Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

Serious Sam: The Second Encounter

Скриншот «Serious Sam: The Second Encounter»

Скриншот «Serious Sam: The Second Encounter»

Что показывает. Эта старая игра на основе OpenGL продолжает радовать нас своей яркой, «мультяшной» графикой и ураганным геймплеем, так почему бы не выбрать её в качестве теста для интегрированной графики, ведь старый добрый Сэм отлично помогает снимать стресс после рабочего дня. Основные факторы, нагружающие видеоускоритель, – локации большого размера, мультитекстурирование, применяемое для объектов, блендинг и интенсивное использование постобработки.

Как тестируем

Для тестов используются встроенный демофайл и программа BenchemAll. Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

Quake 3

Скриншот «Quake 3»

Скриншот «Quake 3»

Что показывает. Для оценки видеокарт низшего ценового диапазона, а также встроенной графики мы используем уже ставший классикой продукт – «Quake III» на уровне Four. Движок способен работать с использованием как Direct3D, так и OpenGL. Особой сложности для графических процессоров игра не представляет, текстуры в игре имеют малое разрешение, на «открытых» уровнях (в космосе) используется сплошная чёрная текстура, ни шейдеров, ни сложных эффектов освещения нет. Однако есть у игры одна особенность, заставляющая игроков в эту нетленную «стрелялку» биться за повышение fps: чем выше частота смены кадров, тем выше и дальше игрок сможет прыгнуть. Ну и в конце концов, во что же поиграть после напряжённого рабочего дня на офисной «лошадке» с сотрудниками, как не в нетленную «Q3: Arena» или «Team Arena»?

Как тестируем

Для тестов используются демофайл four.dm_ и программа Bench’emAll. Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

FarCry

Скриншот «FarCry»

Скриншот «FarCry»

Что показывает. Пока вся игровая общественность с нетерпением ждала новых высот качества игровой графики в готовящихся к выходу «Half-Life 2» и «Doom 3», хорватская Crytek без большой помпы выпустила игру «FarCry». Она приятно удивила как заждавшихся и застоявшихся геймеров, так и опытных обозревателей. Игра радует обширнейшими пейзажами, неплохой для своего времени моделью освещения с попиксельной обработкой стенсильных теней, шейдерами SM2.0 для обработки объектов (текстурирование, карты нормалей, освещение, постобработка). Но что на тот момент просто шокировало, так это качество исполнения воды в игре. На сегодня графика «FarCry» не особо сложна для видеокарт среднего и высшего уровня, лишь последний неофициальный патч 1.4 ввёл поддержку HDR одновременно с полноэкранным сглаживанием. Однако для видеокарт низшего ценового диапазона и интегрированной графики она вполне подходит в качестве теста.

Как тестируем

Для тестов используются встроенный демофайл и программа Bench’emAll. Все параметры графики в игре включены на максимум. Сжатие текстур отключено.

Вместо послесловия

Эту методику мы используем уже достаточно долго, и она позволяет нам выявить сильные и слабые места конкретных видеокарт, их архитектур. С помощью этих тестовых приложений мы можем найти нишу, в которой предложенный продукт будет работоспособен. Возможно, в чём-то данная методика некорректна или неправильна, об этом всегда можно нам сообщить в соответствующей ветке нашего форума.

Читайте также «Методики тестирования материнских плат и готовых ПК».