3DMark 2006

Ano de fabrico: 2006
Desenvolvedor: Futuremark Corporation
Plataforma: PC
Requisitos mínimos do sistema:
Sistema operacional: Microsoft Windows Sistema operacional 2000 ou XP
Processador: processador compatível com x86 com suporte MMX, 2000 MHz
RAM: (512 MB recomendado)
DIRECT X: DirectX9.0c ou posterior (obrigatório)

Isso também é indicado pelo fato de que três dos quatro chamados "testes gráficos" deste pacote nada mais são do que versões aprimoradas dos testes de jogos do 3DMark05. Na verdade, as diferenças entre a nova versão e a antiga não são tanto qualitativas, mas quantitativas: entre os recursos fundamentalmente novos, destacamos o suporte a HDR, Mapas de Sombras Uniformes, suporte a multi-core CPU e um foco no uso do Shader Model 3.0, embora não exclusivamente – 2 de 2.0 testes gráficos são executados no Shader Model XNUMX.

O resto das mudanças são de natureza quantitativa: mais uma vez o detalhe das cenas de teste, o número de fontes de luz, a complexidade dos shaders usados, a resolução das texturas, etc. Assim, o conceito geral do 3DMark06 é atingir GPUs compatíveis com SM3.0.

3DMark06: recursos do mecanismo gráfico

Como você sabe, um novo motor gráfico foi desenvolvido para 3DMark05, que não tinha nada em comum com o motor MAX-FX usado anteriormente, e era muito mais parecido com motores de jogos reais. O motor 3DMark06 é sua modificação, que recebeu suporte total para Shader Model 3.0, além de texturas e mesclagens no formato FP16. Os dois últimos pontos nada mais significam do que a possibilidade de utilização de HDR. A Futuremark prevê que o suporte para alta faixa dinâmica será comum em jogos de próxima geração, embora o número desses jogos seja muito pequeno no momento. Assim como no 3DMark05, os shaders que compõem um determinado material são gerados de forma dinâmica, no formato HLSL. Eles são então compilados para corresponder de forma ideal à GPU instalada no sistema, automaticamente ou de acordo com um perfil definido pelo usuário.

O suporte a texturas e mesclagens FP16 é necessário exclusivamente para os testes gráficos SM3.0. Esses testes também usam filtragem FP16, mas se GPU Se a GPU não suportar esse recurso, um shader especial é usado para emulá-lo, permitindo que placas baseadas na Radeon X3.0 passem nos testes SM1000/HDR, já que essas GPUs não suportam filtragem de textura de ponto flutuante. Os testes gráficos SM3.0/HDR utilizam pós-processamento, que envolve a aplicação de um efeito bloom, um efeito "estrela" que emula um obturador de seis lâminas em câmeras e um efeito de reflexão que ocorre em lentes. Por fim, a imagem resultante passa por um processo de mapeamento de tons para obter os valores de cor corretos para monitores tradicionais.

Segundo o desenvolvedor, o novo pacote de testes utiliza todos os principais recursos do SM3.0, com exceção do registro vFace:

-Registro vPos
-Instruções derivadas
-Controle de fluxo dinâmico
-Um grande número de interpoladores
-Um grande número de constantes
-Mais número de slots de instrução
-Instruções de textura com LODVertex explícito
-Buscando texturas do sombreador de vértice (necessário para passar no teste Shader Particles)

Sombras dinâmicas apareceram nos conjuntos de testes gráficos Futuremark desde 3DMark2001. Naquela época, eles eram criados usando mapas de projeção de sombras, um método bastante pouco exigente e que tinha uma série de limitações, em particular, o objeto não conseguia projetar sombra sobre si mesmo. Além disso, a sombra foi projetada em todas as superfícies abaixo do objeto, até mesmo no chão de uma sala vários andares abaixo. 3DMark03 usou uma técnica diferente para criar sombras dinâmicas, as chamadas sombras esticadas. Este método funciona de forma diferente: as bordas do objeto, visíveis do lado da fonte de luz, são destacadas como um polígono desprovido de iluminação. Tudo o que está dentro do volume deste polígono está na sombra. Esta técnica não tem as desvantagens da anterior e permite que o objeto projete uma sombra sobre si mesmo, mas não é universal e só serve para certos tipos de cenas e para objetos low-poly.

O fato é que amostrar as bordas de um objeto, que se tornará o volume da sombra, é uma operação bastante intensiva em recursos, e os polígonos que formam esses volumes consomem uma parcela considerável da taxa de preenchimento da cena, embora sejam invisíveis.

3DMark05 introduziu um novo método para gerar sombras dinâmicas usando os chamados mapas LiSPSM (Light Space Perspective Shadow Maps). O 3DMark levou essa técnica adiante ao usar um tipo diferente de mapa de sombras chamado Cascaded Shadow Maps, ou CSM. Usar o CSM permite obter sombras para todos os objetos na tela, independentemente de seus ângulos.

Este método funciona dividindo o tronco de visualização em 5 seções ao longo do eixo Z. Cada seção é sombreada usando um mapa de sombra uniforme padrão de 2048x2048. Se GPU suporta texturas de profundidade, um mapa de profundidade no formato D24X8 ou DF24 é usado; caso contrário, o componente R32F da textura em representação de ponto flutuante de 32 bits é usado como mapa de profundidade. O sombreamento por hardware é habilitado por padrão (exceto para D24X8 em testes SM3.0/HDR), mas pode ser desabilitado a critério do usuário.

Qualquer método tem suas desvantagens. Embora a resolução dos mapas de profundidade seja muito alta, às vezes isso não é suficiente e, como no 3DMark05, em alguns casos pode ocorrer cintilação nas bordas da sombra - o chamado aliasing de projeção. Este fenômeno pode ocorrer nos casos em que a direção das normais é perpendicular ou quase perpendicular à direção da iluminação. Atualmente, é quase impossível livrar-se dele sem perdas significativas de desempenho.

Para suavizar as bordas das sombras no novo mecanismo, os testes SM3.0/HDR usam uma matriz composta por 16 amostras (4x4). Para cada pixel de borda de sombra, essa matriz é rotacionada em um ângulo aleatório. Ter 16 pontos de amostra melhora a qualidade da suavização de sombras, mas requer recursos de hardware adicionais. A amostragem ponto a ponto é usada tanto para mapeamento de sombras de hardware quanto para mapas de sombras R32F. Os testes SM2.0 usam um kernel menor composto por 4 pixels (2x2), mas se GPU O hardware suporta amostragem do buffer de profundidade nos formatos D24X8, DF24 ou Fetch4, sendo coletada apenas uma amostra bilinear. A qualidade do anti-aliasing varia ligeiramente. Caso o usuário queira comparar o desempenho de renderização de diferentes arquiteturas, o mapeamento de sombras por hardware pode ser desativado; nesse caso, as sombras dinâmicas são sempre criadas usando mapas de profundidade R32F, e seu anti-aliasing é realizado com quatro amostras.

Gerar sombras dinâmicas usando mapas de profundidade faz sentido com o 3DMark06, pois esse método já é utilizado por desenvolvedores de jogos e será cada vez mais utilizado, segundo Futuremark. Quanto à compactação de textura, todos os mapas de cores no 3DMark06 são compactados usando o algoritmo DXT1, mapas alfa - usando o algoritmo DXT3 e mapas normais - usando o algoritmo DXT5. O método 3Dc, específico para placas ATI Radeon X700 e superiores, não é suportado.

3DMark06: testes gráficos

Há um total de quatro testes gráficos no novo pacote Futuremark, que são divididos em dois grupos. O primeiro funciona dentro do SM2.0, o segundo foi projetado para ser suportado pelo acelerador gráfico SM3.0. Vamos começar pela ordem, com os testes SM2.0. O primeiro teste gráfico, SM2.0, é um remake do primeiro teste de jogo, "Return to Proxycon", que fazia parte do 3DMark05. A cena mostrada durante o teste pertence ao gênero de atiradores XNUMXD de ficção científica. Um grupo de fuzileiros navais espaciais, apoiados por infantaria blindada pesada, ataca e captura a estação espacial Proxycon para obter um determinado artefato (uma cena com ele pode ser vista no modo Demo). Em comparação com o original, o número de fontes de luz aumentou significativamente (26 versus 8), a resolução dos mapas de sombras aumentou e o detalhe da cena tornou-se maior.

O teste é um tanto atípico quando comparado com os jogos de tiro modernos - nestes últimos, espaços abertos e batalhas em grande escala são raros. O exemplo mais marcante disso é Doom III, com seus numerosos corredores estreitos e raras aberturas em salas espaçosas. Exceções no gênero de tiro de ficção científica são raras hoje, mas ocorrem. Por exemplo, em Starship Troopers você pode ver cenas maiores com 200-300 modelos de inimigos no quadro

O segundo teste gráfico, SM2.0, também não é novo – seu antecessor é o segundo teste de jogo do 3DMark05, "Firefly Forest". Como antes, a base do teste é a vegetação gerada dinamicamente, da qual há bastante vegetação. Embora o espaço da cena neste caso seja muito limitado, devido à enorme quantidade de vegetação, ele pode servir como um bom campo de testes de desempenho. GPU ao aplicar sombras e trabalhar com iluminação, avaliando a eficiência dos processadores de vértices, bem como dos processadores centrais do sistema ;). Comparado ao teste similar 3DMark05, o teste tem mais um "vaga-lume", o método de aplicação de sombras foi alterado e a resolução dos mapas de profundidade/mapas de sombras de hardware foi aumentada.

Os próximos dois testes usam exclusivamente o perfil SM3.0 e, portanto, funcionam apenas em adaptadores de vídeo que suportam Shader Model 3.0. O primeiro teste gráfico SM3.0 nada mais é do que uma versão significativamente redesenhada e melhorada do terceiro teste de jogos 3DMark03 chamado "Canyon Flight". Esta cena de teste usa HDR, inclusive ao testar reflexões/refrações (refração).

Como antes, a superfície da água usa uma neblina profunda para criar a ilusão de profundidade, mas além disso, sua superfície é distorcida usando dois mapas normais de rolagem e quatro funções de onda de Gerstner, resultando em uma aparência muito realista da água. Névoa heterogênea complexa é usada para simular um clima úmido. Além disso, o algoritmo para desenhar o céu é mais complicado. A cena ainda tem apenas uma fonte de luz, o sol, mas a grande escala e a forma complexa das paredes do cânion tornam muito difícil a aplicação de sombras dinâmicas.

O segundo teste gráfico, SM3.0, não tem análogos nas versões anteriores do 3DMark e é completamente novo. Usando uma estação abandonada no Ártico como exemplo, demonstra o uso de HDR e sombras dinâmicas em grandes áreas. A principal característica do teste é a mudança do dia, durante a qual é possível observar o alongamento das sombras projetadas pelos objetos, o que demonstra a flexibilidade do método CSM. A neve usa o modelo de sombreamento Blinn-Phong, 2 mapas normais e 1 mapa colorido, bem como um efeito de dispersão subterrânea, tornando-a quase indistinguível da realidade. Além disso, o teste pode servir como um indicador do desempenho do adaptador gráfico ao trabalhar com sistemas de partículas - com a ajuda deles, uma tempestade de neve é ​​simulada na cena.

3DMark06: testes de CPU

Um dos recursos do novo 3DMark06 é a nova ideologia usada para calcular o índice final. Enquanto a versão anterior deste benchmark fornecia um resultado final baseado apenas no desempenho do subsistema gráfico, o índice 3DMark06 é calculado com base nas leituras obtidas durante o teste gráfico e nos testes de CPU. Ou seja, a pontuação final dada pelo teste depende tanto da velocidade da placa de vídeo quanto do desempenho. CPU.

Esta inovação é causada pelo desejo dos desenvolvedores de fazer do 3DMark06 não apenas uma referência para determinar o desempenho relativo do subsistema de vídeo, mas também uma medida do desempenho da plataforma como um todo do ponto de vista dos jogos 3D modernos. Esta abordagem tem uma justificativa completamente lógica: os aplicativos de jogos modernos começaram a exigir muito alto não apenas no desempenho gráfico, mas também no poder de processamento do processador central. Espera-se que esta tendência piore no futuro, à medida que os desenvolvedores de software de jogos começarem a prestar cada vez mais atenção às questões de modelagem de alta qualidade do ambiente físico e inteligência artificial dos objetos que operam no jogo.
Então o teste CPU no 3DMark06 tornou-se parte integrante e importante. Diante disso, os programadores da Futuremark tornaram este teste mais relevante para a realidade. Não é segredo que, por exemplo, o teste CPU no 3DMark05 tinha pouco a ver com o desempenho em jogos. Isso não é nenhuma surpresa: ele mediu o desempenho do processador usando algoritmos artificiais que não tinham nada a ver com a realidade. Em particular, o índice do processador no 3DMark05 foi calculado com base nos resultados da execução de shaders de vértice pelo processador. O usual CPU uma tarefa de jogo, não é?
O problema com a avaliação do desempenho do processador em testes anteriores do 3DMark era que eles não possuíam algoritmos especializados semelhantes aos usados ​​em jogos reais. No novo teste 3DMark06, essa deficiência foi corrigida. Os testes de processador 3DMark06 são baseados em algoritmos especiais diretamente relacionados à carga. CPU em jogos 3D.
O desempenho do processador é medido no 3DMark06 simulando uma situação real de jogo, chamada de benchmark Red Valley pelos designers. A ação neste teste acontece em torno de uma fortaleza imprensada entre duas montanhas. O sopé destas montanhas é pontilhado de ravinas, por onde correm veículos de alta velocidade, cuja tarefa é chegar à fortaleza, evitando colisões e defendendo as forças inimigas. A defesa deste posto avançado utiliza uma espécie de tanques voadores, que, embora lentos, estão equipados com mísseis de curto alcance. Há um total de 87 bots desses dois tipos participando da cena Red Valley.
A saída gráfica durante o benchmark do processador é inteiramente controlada pelo subsistema de vídeo. Para reduzir o impacto do desempenho gráfico nos resultados dos testes do processador, é utilizada uma resolução de 640x480 e, além disso, as sombras dinâmicas são desabilitadas. Ao mesmo tempo, o processador está ocupado exclusivamente com suas funções típicas: é encarregado da lógica do jogo, modelando o ambiente físico e dotando os bots de inteligência artificial. A física em Red Valley é calculada usando a biblioteca AGEIA PhysX, que atualmente é bastante popular entre os desenvolvedores de jogos, enquanto a inteligência dos bots é alcançada resolvendo problemas de localização de caminhos em um gráfico.


Deve-se notar que devido ao grande número de bots inteligentes que habitam Red Valley, o teste do processador lembra um pouco uma estratégia em tempo real. No entanto, deve ser entendido que o 3DMark06 não deve ser como os jogos modernos. Os objetivos deste benchmark incluem modelar futuras aplicações de jogos, que, como acreditam os desenvolvedores da Futuremark, contarão com um número muito maior de objetos intelectuais ativos do que os jogos modernos.
O foco nos jogos do futuro exigiu que os criadores do 3DMark06 otimizassem o teste de processador para os processadores dual-core mais modernos. Além disso, este teste é capaz de carregar e CPU com um grande número de núcleos, especialmente porque a tarefa de encontrar caminhos ótimos para um grande número de objetos é facilmente paralelizada. Em geral, os cálculos no teste do processador são divididos em threads da seguinte forma: uma thread calcula a lógica do jogo e controla o processo de contagem, a segunda thread é usada para simular a física do ambiente, e as threads restantes (cujo número depende do número de núcleos de computação no sistema) resolvem os problemas de encontrar caminhos ótimos.
Ao testar processadores no 3DMark06, a cena Red Valley ocorre duas vezes com diferentes configurações de algoritmo. Na primeira vez, mais recursos são alocados para modelar a inteligência artificial; na segunda vez, a ênfase está no cálculo da física do ambiente.

3DMark06: testes teóricos

Como parte desta categoria, o 3DMark06 contém todos os testes teóricos que fizeram parte do 3DMark05, bem como dois novos testes - Shader Particles Test (SM3.0) e Perlin Noise (SM3.0). Como o nome sugere, ambos os testes requerem suporte ao Shader Model 3.0 para funcionar.

Teste de partículas de shader (SM3.0) - lembra um pouco o teste de processamento de sistemas de partículas do 3DMark 2001, mas ao contrário dele, usa os recursos do Shader Model 3.0. O modelo físico do comportamento das partículas é calculado usando pixel shaders e depois renderizado usando a função de amostragem de textura dos vertex shaders. As trajetórias de 409600 partículas em um campo gravitacional simples na presença de resistência ambiental são calculadas usando a integração de Euler, e a colisão dessas partículas com o campo de altura também é verificada. Além de suportar Shader Model 3.0, o teste exige que a GPU seja capaz de buscar texturas de vertex shaders (vertex texture fetch), portanto só funciona em placas com arquitetura GeForce 6/7 – ATI Radeon X1000 não suporta VTF.

Ruído Perlin (SM3.0) - utiliza o chamado ruído Perlin tridimensional para simular nuvens em mudança realistas. O ruído Perlin é frequentemente a base para texturas procedurais e algumas técnicas de modelagem, e sua popularidade só tende a aumentar no futuro, visto que os efeitos criados com sua ajuda, embora exijam alto poder computacional, são relativamente leves no subsistema de memória do adaptador de vídeo, cujo desempenho cresce muito mais lentamente do que o desempenho matemático. GPUO shader de pixel usado neste teste consiste em 495 instruções, das quais 447 são aritméticas e 48 são pesquisas de textura. Para referência: as especificações mínimas que se enquadram no padrão SM3.0 exigem suporte para shaders com comprimento de até 512 instruções. Todas as instruções de textura criam uma única textura de 32 bits com resolução de 256x256. Seu tamanho é de apenas 64 KB, portanto, o teste é pouco exigente em termos de tamanho e frequência da memória de vídeo.


Todos os outros testes, incluindo testes de tamanho de lote, permanecem os mesmos.