3DMark05 - analiza programu

Testy dodatkowe

Prócz opisanych na poprzednich stronach testów symulujących gry, 3DMark05 zawiera także szereg testów dodatkowych, których zadaniem jest mierzenie wydajności wybranych komponentów komputera, a w szczególności układu graficznego. Testy dodatkowe nie wpływają na końcowy wynik 3DMark05 Score, podawany w punktach zwanych "3DMarkami".

CPU Test - test procesora. Mierzy jego wydajność poprzez rendering dwóch scen w niskiej rozdzielczości, dzięki czemu przepustowość pamięci karty graficznej nie ma niemal żadnego wpływu na wynik testu. Wszystkie transformacje geometryczne przeprowadzane są przez procesor komputera, a nie jednostki cieniowania wierzchołków układu graficznego. Test ocenia zatem wydajność procesora podczas operacji renderowania grafiki trójwymiarowej, a więc głównie wydajność obliczeń macierzowych.

W pierwszym teście, opartym na scenie Canyon Flight, transformacje wierzchołków to nie jedyna operacja, jaka została zrzucona na barki procesora. Musi on dodatkowo liczyć przemieszczanie się statku wewnątrz kanionu, tak by ten omijał wszelkie przeszkody, jak skały czy wodnego potwora. Algorytm wyszukiwania ściezki ruchu to dynamiczny A* Lite (D* Lite), o którym przeczytać można tutaj. Został on jednak zoptymalizowany przez programistów Futuremark tak, by droga, po której przemieszcza się statek, była za każdym razem taka sama.


CPU Test 1
Co bardzo ciekawe, rendering grafiki przeprowadzany jest w jednym wątku, a obliczanie ścieżki poprzez algorytm D* Lite w drugim, równoległym wątku. To bardzo nowoczesne podejście do programowania gier, bowiem umożliwia uzyskanie przyspieszenia na platformach dwuprocesorowych, procesorach dwurdzeniowych lub procesorach udostępniających technologię HyperThreading. Wpływ technologii HyperThreading na wyniki testu procesora sprawdzimy w dalszej części artykułu.

Drugi test oparto na scenie Return to Proxycon, która, podobnie jak poprzednia, jest renderowana w trybie 640x480 przy programowych jednostkach cieniowania wierzchoków (a więc transformacje geometryczne przeprowadza procesor). W teście wyłączono także algorytmy sztucznej inteligencji.


CPU Test 2
Algorytm obliczania punktacji CPU Score

Wynik testu CPU Score wyliczany jest z następującej formuły:

CPU Score = (CPU Test 1 × CPU Test 2)^1/2 × 1500

Fill Rate to test umożliwiający pomiar prędkości wypełniania układu graficznego, zarówno w trybie z teksturowaniem pojedynczym jak i przy teksturowaniu wielokrotnym (wielowarstwowym). Test ten udostępniały już wcześniejsze wersje 3DMarka, jednak tamte były w bardzo dużym stopniu ograniczone przez przepustowość pamięci na karcie graficznej. Test Fill Rate w 3DMarku05 eliminuje ten problem, dlatego powinien zwracać wyniki znacznie bardziej zbliżone do rzeczywistych. Niestety z tego też względu nie jest aż tak wizualnie efektowny, jak w poprzednich wersjach 3DMarka.


Test na wypełnianie w trybie z pojedynczym teksturowaniem polega na mapowaniu tekstury o rozmiarach 2x2 na 64 prostokąty - każdy wypełniający ekran monitora.

W trybie z wielokrotnym teksturowaniem mapowanych jest osiem prostokątów, ale każdy ośmioma warstwami przenikających się tekstur.

Pixel Shader to test wydajności jednostki cieniowania pikseli. Przedstawia fragment skały ze sceny Canyon Flight. Tym razem nie są liczone cienie dynamiczne, a jedynie oświetlenie wierzchołkowe.


Jak już wspominaliśmy wcześniej, kod dla jednostki cieniowania pikseli, odpowiedzialny za kolorowanie wszystkich punktów skały jest bardzo długi i prawie wyczerpuje długość instrukcji przewidzianą w specyfikacji Microsoftu Pixel Shader 2.0.

Vertex Shader to także test, który po raz pierwszy pojawił się w 3DMark2001. Zastąpił testy przetwarzania wielokątów (Polygon throughput tests), obecne w 3DMark2000. Test Vertex Shader w 3DMark05 został podzielony na dwa testy: prosty (Simple) i skomplikowany (Complex).

Vertex Shader Simple to test przeprowadzający proste transformacje geometryczne i oświetlenie na czterech modelach morskich potworów. Każdy potwór składa się z miliona wierzchołków, które trzeba poddać transformacjom i oświetleniu. Kod dla jednostki Vertex Shader jest stosunkowo prosty i równie dobrze mógłby być zrealizowany z wykorzystaniem starych jednostek Vertex Shader 1.1, jednak w 3DMark05 został przygotowany w języku HLSL i jest kompilowany w zależności od zainstalowanego sprzętu na model cieniowania 2.0.


Vertex Shader Complex jest znacznie bardziej skomplikowany od testu poprzedniego. Na ekranie wyświetlony jest kawałek trawnika składającego się z kilkunastu tysięcy źdźbeł trawy. Każde z nich niezależnie od siebie porusza się na wietrze - prawie tak samo, jak prawdziwa trawa. Ruch źdźbeł generowany jest przez szum fraktalny wyliczony przez procesor, który jednak został tak przygotowany, by obciążać CPU w minimalnym stopniu. Trawnik oddalony jest od kamery na tyle, by zminimalizować wpływ współczynnika wypełniania na wynik końcowy testu.


Batch Size Tests to nowy rodzaj testu, który pojawił się dopiero w 3DMark05. Celem testu jest odkrycie niedociągnięć w sterownikach dla kart graficznych, które zostały zoptymalizowane tak, by renderować sceny składające się wyłącznie z dużych porcji. Tymczasem w wielu grach sceny tworzone są z niewielkiej liczby porcji, za czym sterowniki nieszczególnie "przepadają".

Test składa się z sześciu mniejszych testów, w których 128 siatek składających się z kwadratów o rozmiarach 128x128 budowanych jest z 8, 32, 128, 512, 2048 i 32768 trójkątów w każdej porcji.


Pomiędzy poszczególnymi porcjami przeprowadzana jest zmiana koloru, co ma zapobiec scaleniu przez DirectX kilku porcji w jedną.