3DMark05 - analiza programu

Kopiemy nieco głębiej

Jak już wspomnieliśmy na poprzedniej stronie artykułu, wszystkie operacje transformacji geometrycznych, a także operacje na punktach obrazu (kolorowanie pikseli) przeprowadzane są przez programowalne jednostki cieniowania wierzchołków i pikseli, dla których kod kompilowany jest z programów napisanych w języku HLSL. To tylko jedna z niewielu nowości, jakie wnosi 3DMark05.

Kolejną jest niezwykle intensywne operowanie dynamicznymi cieniami. Cienie pojawiły się już w 3DMarku2001, gdzie generowane były dzięki projekcyjnym mapom cieni. Metoda taka jest stosunkowo prosta w implementacji i wykorzystywana przez wiele obecnych gier. Niestety jej dużym ograniczeniem jest to, że obiekt nie może rzucać cieni sam na siebie.

W 3DMark03 stosowano cienie szablonowe, które umożliwiają już rzucanie cieni przez obiekty na siebie. Niestety cienie szablonowe stanowią bardzo duże obciążenie dla procesora i konsumują potężną część współczynnika wypełniania układu graficznego.

3DMark05, dla odmiany, wykorzystuje zupełnie inną metodę generowania cieni. Tym razem tworzone są one dzięki perspektywicznym mapom cieni (Perspective Shadow Maps, PSM). O algorytmach tworzenia cieni PSM przeczytać możecie tutaj oraz tutaj. W przypadku kierunkowych źródeł światła wykorzystywana jest mapa głębi o rozmiarach 2048x2048, zapisana w formacie R32F. W przypadku układów graficznych, które sprzętowo wspierają szablonowe tekstury głębi (Depth Stencil Textures, DST), wykorzystywana jest mapa formatu D24X8.


Cienie PSM w akcji
Dla punktowych źródeł światła jako mapa głębokości używana jest mapa sześcienna 512x512x6 zapisana w formacie R32F.

Mapy głębokości konsumują bardzo dużą część współczynnika wypełniania, w efekcie czego 3DMark05 jest mniej czuły na zmianę rozdzielczości, niż poprzednie wersje programu.

Najbardziej skomplikowaną sceną dla cieni PSM jest trzeci test podstawowy w 3DMark05. Niestety w jego przypadku można zaobserwować artefakty na krawędziach cieni. Nie jest to wina ani samego programu, ani sterowników kart graficznych. Po prostu rozdzielczość mapy głębi jest zbyt niska. Gdyby ją zwiększyć, wydajność w teście spadłaby jeszcze bardziej. Dlatego twórcy 3DMark05 poszli na kompromis: dobrali rozmiar mapy tak, by generowana animacja była możliwie najbardziej płynna, a powstałe artefakty możliwie najmniej widoczne.

Mapy głębi próbkowane są metodą procentowo najbliższego filtrowania (Percentage Closest Filtering, PCF). Jeśli układ graficzny wspiera tekstury DST i sprzętowe filtrowanie PCF, z mapy głębi pobierana jest jedna próbka filtrowana dwuliniowo. W przypadku układów nie wspierających sprzętowo DST pobierane są cztery próbki filtrowane punktowo. Obie metody generują obraz minimalnie różniący się od siebie, zwłaszcza w obrębie cieni. Filtrowanie dwuliniowe jest lepszej jakości niż filtrowanie punktowe, chociaż w niektórych wypadkach to ostatnie pozwala uzyskać lepszy obraz. Wykażemy to w dalszej części artykułu.

Oczywiście powstaje pytanie, czy sprawiedliwe jest porównywanie ze sobą kart graficznych wspierających sprzętowo DST i tych, które tekstur w tym formacie nie obsługują. Wszak uzyskany obraz minimalnie się od siebie różni. Twórcy 3DMarka postanowili jednak użyć DST z racji faktu, że kilkunastu największych producentów gier już wykorzystuje lub zamierza wykorzystać DST w swoich najnowszych tytułach przy dynamicznym generowaniu cieni.

3DMark05 umożliwia wyłączenie funkcji DST, jeśli zamierzamy porównywać karty pracujące dokładnie w takich samych warunkach. Wpływ DST na wydajność sprawdzimy w niniejszym artykule.

Kompresja tekstur

Wszystkie mapy koloru kompresowane są w formacie DXT1. Mapy przezroczystości zapisywane są w formacie DXT3, a mapy normalne - w formacie DXT5. Szkoda jednak, że 3DMark05 nie wykorzystuje metody kompresji 3Dc - chociażby w którymś z oddzielnych testów (nie wpływających na wynik końcowy programu). Twórcy programu tłumaczą się jednak, że funkcji tej nie użyli celowo, bowiem stanowi unikalną cechę układów graficznych tylko jednego producenta (ATI). Zapewniają, że jeśli wsparcie dla 3Dc pojawi się w układach firmy NVIDIA, kolejna wersja 3DMarka na pewno będzie z tej funkcji korzystała.