Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

»


описание видеокарт и результаты синтетических тестов

СОДЕРЖАНИЕ


В этой части, как обычно, мы изучим сами видеокарты, а также познакомимся с результатами синтетических тестов.

AMD Radeon HD 6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E
  • GPU: Radeon HD 6970 (Cayman)
  • Интерфейс: PCI Express x16
  • Частота работы GPU (ROPs) (МГц): 880 (номинал — 880)
  • Частота работы памяти (физическая (эффективная)) (МГц): 1375 (5500) (номинал — 1375 (5500))
  • Ширина шины обмена с памятью (бит): 256
  • Число вычислительных блоков в GPU/частота работы блоков (МГц): 384/880 (номинал — 384/880)
  • Число операций (ALU) в блоке: 4
  • Суммарное число операций (ALU): 1536
  • Число блоков текстурирования: 96 (BLF/TLF/ANIS)
  • Число блоков растеризации (ROP): 32
  • Размеры (мм): 275×100×33 (последняя величина — максимальная толщина видеокарты)
  • Цвет текстолита: черный
  • RAMDACs/TMDS: интегрированы в GPU
  • Выходные гнезда: 2×DVI (Dual-Link/Single-Link), 1×HDMI 1.4a, 2×mini-DisplayPort 1.2
  • Поддержка многопроцессорной работы: CrossFire X (Hardware)
AMD Radeon HD 6950 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E
  • GPU: Radeon HD 6950 (Cayman)
  • Интерфейс: PCI Express x16
  • Частота работы GPU (ROPs) (МГц): 800 (номинал — 800)
  • Частота работы памяти (физическая (эффективная)) (МГц): 1250 (5000) (номинал — 1250 (5000))
  • Ширина шины обмена с памятью (бит): 256
  • Число вычислительных блоков в GPU/частота работы блоков (МГц): 352/800 (номинал — 352/800)
  • Число операций (ALU) в блоке: 4
  • Суммарное число операций (ALU): 1408
  • Число блоков текстурирования: 88 (BLF/TLF/ANIS)
  • Число блоков растеризации (ROP): 32
  • Размеры (мм): 275×100×33 (последняя величина — максимальная толщина видеокарты)
  • Цвет текстолита: черный
  • RAMDACs/TMDS: интегрированы в GPU
  • Выходные гнезда: 2×DVI (Dual-Link/Single-Link), 1×HDMI 1.4a, 2×mini-DisplayPort 1.2
  • Поддержка многопроцессорной работы: CrossFire X (Hardware)
AMD Radeon HD 6950/6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E Каждая карта имеет 2048 МБ памяти GDDR5 SDRAM, размещенной в восьми микросхемах на лицевой сторонe PCB.

Микросхемы памяти (GDDR5). Микросхемы рассчитаны на максимальную частоту работы в 1400 (5600) МГц.

Сравнение с эталонным дизайном, вид спереди AMD Radeon HD 6950/6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E Reference card AMD Radeon HD 5870 Сравнение с эталонным дизайном, вид сзади AMD Radeon HD 6950/6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E Reference card AMD Radeon HD 5870

Прежде всего надо сказать, что обе карты 6970 и 6950 полностью идентичны, и отличия конструктивно состоят лишь в разъемах питания (8+6 и 6+6), ну и, разумеется, установлены ядра с разным количеством тех или иных блоков.

Как мы видим, в целом концепция дизайна у 69хх серии базируется на серии HD 5870, внесены лишь изменения, касающиеся блоков питания (что вытекает из иного вольтажа, а также схем дополнительного питания), а также гнезд вывода. Длина PCB — неизменна и составляет 270 мм. Но если у карт 5870 в целом размеры сильно выросли за счет неудачного дизайна СО (которая по длине заходила за рамки PCB на 15 мм), то в данном случае кулер увеличил в целом длину платы на 5 мм. И поэтому можно считать, что в большинстве корпусов серия 69хх сможет быть установлена.

Обе карты имеют сверху небольшой переключатель BIOS. Теперь карты оснащены двумя микросхемами BIOS, сделано это во избежание неудачных прошивок новых версий BIOS. Переключатель просто регулирует — какую из микросхем BIOS задействовать при запуске видеокарты. По умолчанию — номер один.

Подключение к аналоговым мониторам с d-Sub (VGA) производится через специальные адаптеры-переходники DVI-to-d-Sub. Также не должно быть проблем с HDMI: ускорители поддерживают полноценную передачу видео и звука на HDMI-приемник, поскольку обладают собственным звуковым кодеком.

Напомним также, что продукты обладают AMD Eyefinity — то есть вывод одновременно картинки игры на три монитора (хотя бы один из них должен иметь DisplayPort).

А из нового — карты обладают версией 1.2 DP, поэтому есть возможность с помощью специальных хабов выводить с каждого порта DP на три монитора (в сумме шесть).

Максимальные разрешения и частоты:

  • 240 Гц максимальная частота обновления
  • 2048×1536@85 Гц макс. — по аналоговому интерфейсу
  • 2560×1600@60 Гц макс. — по цифровому интерфейсу (для DVI-гнезд с Dual-Link / HDMI)

По поводу HDTV. Одно из исследований также проведено, и с ним можно ознакомиться .

Есть смысл еще раз напомнить, что карты требуют дополнительного питания, причем 6950 — двумя 6-контактными разъемами. А 6970 — 8-контактным и 6-контактным. Надеемся, что партнеры AMD будут вкладывать в комплект соответствующие переходники-разветвители питания.

О системе охлаждения.

AMD Radeon HD 6950/6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E

Стоит заметить, что CO очень схожа по принципу с той, что мы видели на GTX 580/570, и она также базируется на испарительной камере, которая заключена в медном узком отсеке, соприкасающемся с GPU. Над этой камерой выстроена конструкция из ребер охлаждения, через которые проходит воздух, гонимый цилиндрическим вентилятором на конце всего устройства. Правда, в отличие от GTX 580, в данном случае вся конструкция выполнена из меди, включая ребра радиатора, поэтому СО получилась весьма тяжелой.

Мы уже писали, что такое решение — более эффективно, нежели традиционно использовавшееся ранее на тепловых трубках. Внутри испарительной камеры особая жидкость, которая моментально передает тепло от нижней пластины к верхней.

Особо стоит также отметить, что СО настроена на незначительные реагирования при нагреве, чтобы обеспечить почти бесшумную работу. Поэтому нагрев ядра может даже превышать то, что мы видели в случае с 5870.


Мы провели исследование температурного режима с помощью утилиты MSI Afterburner (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты:

AMD Radeon HD 6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E

AMD Radeon HD 6950 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E

Результаты исследования показали, что, несмотря на все вышесказанное, СО реально эффективна, и даже при частоте вращения 40% от максимума нагрев равен 92 градуса у 6970, а у 6950 — 84. Это после 6-часового постоянного тестирования под нагрузкой в 3D. Да, кому-то 92 градуса покажутся чрезмерно высокими, однако для акселераторов уровня Hi-End это приемлемо.

Максимальное энергопотребление карт под нагрузкой — 250—260 Вт для 6970 и чуть выше 205 Вт для 6950. Мы специально не приводим всяких графиков потребления, чтобы не усложнять прочтение материала. Читателей ведь всегда интересует — сколько оно потребляет в максимуме, чтобы подобрать нужный БП, а детали уже мало кому интересны.

Комплектация. Учитывая, что референс-образцы никогда не имеют комплектации, мы этот вопрос опустим.

Установка и драйверы

Конфигурация тестового стенда:

  • Компьютер на базе CPU Intel Core i7-975 (Socket 1366)
    • процессор Intel Core i7-975 (3340 МГц);
    • системная плата Asus P6T Deluxe на чипсете Intel X58;
    • оперативная память 6 ГБ DDR3 SDRAM Corsair 1600 МГц;
    • жесткий диск WD Caviar SE WD1600JD 160 ГБ SATA;
    • блок питания Tagan TG900-BZ 900 Вт.
  • операционная система Windows 7 64-битная; DirectX 11;
  • монитор Dell 3007WFP (30″);
  • драйверы ATI версии Catalyst 10.11; Nvidia версии 263.09 / 260.99.

VSync отключен.

Синтетические тесты

Используемые нами пакеты синтетических тестов можно скачать здесь:

  • D3D RightMark Beta 4 (1050) с описанием на сайте .
  • D3D RightMark Pixel Shading 2 и D3D RightMark Pixel Shading 3 — тесты пиксельных шейдеров версий 2.0 и 3.0, .
  • RightMark3D 2.0 с кратким описанием: , .

Для работы RightMark3D 2.0 требуется установленный пакет , а также .

За неимением собственных синтетических тестов DirectX 11 мы ещё раз воспользовались примерами из пакетов SDK Microsoft и AMD и демонстрационной программой Nvidia. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта .

Также мы взяли приложения обоих производителей: Nvidia и AMD. Из ATI Radeon SDK были взяты примеры и (они также есть и в DirectX SDK). Дополнительно использовалась демонстрационная программа компании Nvidia — , также известная как Island11 (автор — Тимофей Чеблоков, очень известный специалист в 3D-графике).

Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:

  • Radeon HD 6970 со стандартными параметрами (далее HD 6970)
  • Radeon HD 6950 со стандартными параметрами (далее HD 6950)
  • Radeon HD 6870 со стандартными параметрами (далее HD 6870)
  • Radeon HD 5870 со стандартными параметрами (далее HD 5870)
  • Geforce GTX 580 со стандартными параметрами (далее GTX 580)
  • Geforce GTX 570 со стандартными параметрами (далее GTX 570)

Для сравнения результатов новых моделей видеокарт серии Radeon HD 6900 были выбраны эти модели, потому что Radeon HD 5870 — предыдущее одночиповое решение компании для топового ценового диапазона, сильнейшее до выхода новых моделей; Radeon HD 6870 — текущее решение компании AMD, стоящее на ступеньку ниже топовых и основанное на недавно вышедшем видеочипе Barts.

А именно эти решения Nvidia были взяты потому, что Geforce GTX 580 — быстрейшая одночиповая модель компании, основанная на свежем GPU. Хотя она не является конкурентом представленных видеокарт по цене, её результаты интересны как некая максимальная для решений Nvidia планка. Ну а GTX 570 взята как прямой конкурент для старшей модели новой серии — HD 6970.

Direct3D 9: тесты Pixel Filling

В этом тесте определяется пиковая производительность выборки текстур (texel rate) в режиме FFP для разного числа текстур, накладываемых на один пиксель:

В данном тесте фильтрации 32-битных (8 бит на цвет) текстур большинство видеокарт показывают цифры, далёкие от теоретически возможных. Вот и результаты нашей текстурной синтетики в случае видеоплат серии HD 6900 не дотягивают до пиковых значений. Далее мы рассмотрим скорость текстурирования ещё раз, в тесте из пакета 3DMark Vantage, где получаются более реалистичные цифры.

А тут получается, что HD 6970 выбирает лишь 67 текселей за один такт из 32-битных текстур при билинейной фильтрации, что почти на треть ниже теоретической цифры в 96 отфильтрованных текселей. Для HD 6950 эти цифры соответствуют 62 текселям из 88 теоретических, то есть эффективность младшей модели получилась чуть выше, и это связано с небольшой разницей по пропускной способности видеопамяти, также влияющей на результаты.

Неудивительно, что все карты AMD показывают такую высокую производительность и значительно опережают своих соперников из стана компании Nvidia. У них ведь и теоретические показатели скорости текстурирования весьма высоки. А вот даже топовая GTX 580 имеет лишь 64 TMU и сильно уступает моделям на Cayman, имеющим 88—96 TMU, да ещё и работающих на более высоких частотах.

Весьма любопытной получилась разница между HD 6950 и HD 5870 в разных условиях. Если в случаях с большим количеством текстур, где больше всего сказывается именно количество TMU и их частота, они идут наравне, то при меньшем количестве текстур на пиксель вперёд выходит модель HD 5870. Причём разницу нельзя списать только на ПСП, и вероятно тут сказываются и различные оптимизации в драйверах.

Рассмотрим эти же результаты в тесте филлрейта:

Эти цифры показывают скорость заполнения, и в них мы видим всё то же самое, разве что с учетом количества записанных в буфер кадра пикселей. Максимальный результат остаётся за новыми топовыми решениями семейства Radeon HD 6900, имеющими просто огромное количество TMU и более эффективными в нашем синтетическом тесте. Удивительно, но в случаях с 0—4 накладываемыми текстурами младшая из рассматриваемых сегодня видеокарт почему-то сильно уступает предыдущему топовому решению AMD, хотя в сложных условиях практически не отстаёт от него.

Direct3D 9: тесты Pixel Shaders

Первая группа пиксельных шейдеров, которую мы рассматриваем, очень проста для современных видеочипов, она включает в себя различные версии пиксельных программ сравнительно низкой сложности: 1.1, 1.4 и 2.0, встречающихся в старых играх.

Тесты очень просты для современных GPU и сильно упираются в производительность текстурирования. Поэтому они показывают далеко не все возможности современных видеочипов, но всё же интересны для оценки баланса между текстурными выборками и математическими вычислениями. В данном случае особых отличий между HD 5870 и HD 6950 нет, результаты этих моделей сопоставимы. Хотя один тест выделился — пиксельный шейдер освещения тремя источниками по Фонгу явно зависит от математической производительности GPU, и поэтому уровня HD 5870 в нём достигла только старшая модель — HD 6970.

Производительность в других тестах ограничена по большей части скоростью текстурных модулей и филлрейтом, но с учётом эффективности блоков и кэширования данных. Новые модели серии Radeon HD 6900 несколько быстрее предшествующих: HD 6970 быстрее HD 5870, а HD 6950 быстрее HD 6870 (из другого ценового диапазона). И почти все они опережают обе топовые модели Geforce — даже GTX 580 в этих тестах показывает результат лишь на уровне HD 6870, и в этом явно виноват недостаток скорости текстурирования.

Посмотрим на результаты более сложных пиксельных программ промежуточных версий:

И в этот раз получилось примерно то же самое, снова GTX 580 конкурирует скорее с HD 6870, чем с реальными топовыми моделями AMD. Тест Cook-Torrance более интенсивен вычислительно, и разница в нём примерно соответствует разнице в количестве ALU и их частоте. Именно поэтому данный тест лучше подходит для архитектуры AMD, чипы которой имеют большее количество математических блоков.

И тут нашлись два интересных момента. Во-первых, HD 5870 обгоняет даже HD 6970, что сложно объяснить одними лишь теоретическими характеристиками. Разница по пиковой математической производительности между этими моделями почти отсутствует, но есть и архитектурные отличия. Похоже, что именно разная эффективность исполнения этого шейдера на тех самых VLIW5- и VLIW4-процессорах и привела к такой разнице не в пользу нового чипа Cayman. Поэтому и HD 6950 в этом тесте выступила лишь на уровне HD 6870, а также GTX 580.

Во втором, сильно зависящем от скорости текстурирования тесте процедурной визуализации воды «Water» используется зависимая выборка из текстур больших уровней вложенности, и видеокарты в нём располагаются по скорости текстурирования, с поправкой на разную эффективность использования TMU.

Вот в этом тесте у новых решений всё прекрасно, HD 6950 обеспечивает результат на уровне HD 5870, а HD 6970 лидирует с хорошим отрывом, почти соответствующим 25-процентной разнице в теоретической скорости текстурирования. Понятно, что видеокартам производства Nvidia здесь ловить нечего, и они показывают результат на уровне заметно более дешёвой модели конкурента.

Direct3D 9: тесты пиксельных шейдеров Pixel Shaders 2.0

Эти тесты пиксельных шейдеров DirectX 9 сложнее предыдущих, они близки к тому, что мы сейчас видим в мультиплатформенных играх, и делятся на две категории. Начнем с более простых шейдеров версии 2.0:

  • Parallax Mapping — знакомый по большинству современных игр метод наложения текстур, подробно описанный в статье .
  • Frozen Glass — сложная процедурная текстура замороженного стекла с управляемыми параметрами.

Существует два варианта этих шейдеров: с ориентацией на математические вычисления и с предпочтением выборки значений из текстур. Рассмотрим математически интенсивные варианты, более перспективные с точки зрения будущих приложений:

Это универсальные тесты, зависящие и от скорости блоков ALU, и от скорости текстурирования, в них важен общий баланс чипа. Производительность новых видеокарт AMD в тесте «Frozen Glass» весьма хороша, HD 6970 снова оказалась заметно быстрее, чем HD 5870, а HD 6950 почти догнала её. Увы для Nvidia, но из-за слабого текстурирования решения компании AMD снова оказались заметно быстрее.

Вот во втором тесте «Parallax Mapping» решения Nvidia чувствуют себя уже немногим лучше, и HD 6870 с HD 6950 близки к результатам карты GTX 580 из другого рыночного сегмента, стоящей дороже. Интересно, что HD 5870 снова оказалась быстрее, чем HD 6970. Это подтверждает нашу теорию о том, что скорость в тесте ограничена математической производительностью и что тест чуть хуже подходит новой архитектуре компании AMD.

Есть ещё одно вероятное объяснение — синтетические тесты зачастую очень сильно грузят GPU параллельными расчётами и энергопотребление новых моделей в синтетике вполне может выходить за рамки выставленного ограничения. Следовательно, может снижаться и тактовая частота, а вместе с ней и результаты оказываются ниже, чем ожидалось. Впрочем, это предположение нужно проверять. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям:

Для решений Nvidia ситуация стала заметно печальнее, так как со скоростью текстурирования у последних чипов AMD, в отличие от конкурентов, всё очень хорошо, поэтому они лишь наращивают своё и без того неоспоримое преимущество. Даже самый-самый GTX 580 уступает тому же HD 6870 в обоих тестах с упором на текстурирование. Ну а наши новые герои из семейства HD 6900 оказались быстрейшими, HD 6950 даже выиграл у HD 5870, пусть и сущие копейки. А HD 6970 снова стал лидером, что вполне объяснимо теоретически, если посмотреть на производительность блоков TMU.

Всё это были устаревшие задачи, в основном с упором в текстурирование, а реже в филлрейт. Далее мы рассмотрим результаты ещё двух тестов пиксельных шейдеров — но уже версии 3.0, самых сложных из наших тестов пиксельных шейдеров для Direct3D 9 API. Они наиболее показательны с точки зрения современных игр на ПК, среди которых много мультиплатформенных. Тесты отличаются тем, что сильно нагружают и ALU, и текстурные модули, обе шейдерные программы сложны и длинны, и включают большое количество ветвлений:

  • Steep Parallax Mapping — значительно более «тяжелая» разновидность техники parallax mapping, также описанная в статье .
  • Fur — процедурный шейдер, визуализирующий мех.

В наших самых сложных DX9-тестах видеокарты производства Nvidia всегда выступают сильнее решений AMD, в противоположность всем предыдущим испытаниям. Такое положение связано с тем, что эти тесты не ограничены производительностью текстурных выборок, а зависят скорее от эффективности исполнения кода пиксельных шейдеров.

В тестах сложных пиксельных шейдеров версии 3.0 новые топовые видеокарты AMD всё же не смогли догнать конкурентов, хотя и заметно приблизились к ним. Скорость в обоих тестах PS 3.0 слабо зависит от ПСП и текстурирования, зато код отличается сложностью, с чем очень неплохо справляется новая архитектура Nvidia и… новая архитектура AMD. Пожалуй, это первый тест, где мы видим заметную положительную разницу между предыдущей и новейшей архитектурами компании AMD.

И последняя справляется с задачей явно лучше. Хотя даже HD 6970 с трудом конкурирует с GTX 570, но ведь о таком раньше мы вообще не помышляли. Решения Nvidia всегда были неоспоримыми лидерами в этой паре тестовых задач, и традиционно показывали результат намного сильнее. А видеокарты на новом графическом чипе Cayman смогли к ним приблизиться вплотную.

Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (текстурирование, циклы)

Во вторую версию RightMark3D вошли два знакомых теста PS 3.0 под Direct3D 9, которые были переписаны под DirectX 10, а также ещё два новых теста. В первую пару добавились возможности включения самозатенения и шейдерного суперсэмплинга, что дополнительно увеличивает нагрузку на видеочипы.

Данные тесты измеряют производительность выполнения пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок (в самом тяжелом режиме до нескольких сотен выборок на пиксель) и сравнительно небольшой загрузке ALU. Иными словами, в них измеряется скорость текстурных выборок и эффективность ветвлений в пиксельном шейдере.

Первым тестом пиксельных шейдеров будет Fur. При самых низких настройках в нём используется от 15 до 30 текстурных выборок из карты высот и две выборки из основной текстуры. Режим Effect detail — «High» увеличивает количество выборок до 40—80, включение «шейдерного» суперсэмплинга — до 60—120 выборок, а режим «High» совместно с SSAA отличается максимальной «тяжестью» — от 160 до 320 выборок из карты высот.

Проверим сначала режимы без включенного суперсэмплинга, они относительно просты, и соотношение результатов в режимах «Low» и «High» должно быть примерно одинаковым.

Производительность в этом тесте зависит от количества и эффективности блоков TMU, но в разных условиях по-разному. Результаты при детализации уровня «High» получаются примерно в полтора раза ниже, чем при «Low», как и должно быть по теории. В D3D10-тестах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок решения Nvidia раньше были заметно сильнее, но последние решения AMD к ним подтянулись, что мы видели уже и ранее.

В варианте без суперсэмплинга большее влияние на производительность оказывает эффективный филлрейт (производительность ROP) и пропускная способность памяти. Поэтому решения Nvidia оказались впереди, и только представленный сегодня топовый Radeon HD 6970 почти догоняет младшую GTX 570. Модель ниже уровнем под именем HD 6950 показывает результат на уровне HD 5870, но примерно того же результата добилась и HD 6870. Это и неудивительно, потому что филлрейт у неё даже больше, чем у старших решений серии HD 6900.

Посмотрим на результат этого же теста, но с включенным «шейдерным» суперсэмплингом, увеличивающим работу в четыре раза: возможно, в такой ситуации что-то изменится, и ПСП с филлрейтом будут влиять меньше:

Как всегда, включение суперсэмплинга увеличивает теоретическую нагрузку в четыре раза, и результаты решений Nvidia заметно падают по сравнению с показателями видеокарт AMD. Теперь тройка моделей с близкими результатами (HD 6870, HD 5870 и HD 6950) опережает GTX 570, а старшее решение HD 6970 с успехом конкурирует с GTX 580. Разница между топовыми картами линеек HD 6000 и HD 5000 осталась примерно той же, новая модель выигрывает несколько процентов у предыдущей.

Второй шейдерный DX10-тест измеряет производительность исполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок и называется Steep Parallax Mapping. При низких настройках он использует от 10 до 50 текстурных выборок из карты высот и три выборки из основных текстур. При включении тяжелого режима с самозатенением число выборок возрастает в два раза, а суперсэмплинг увеличивает это число в четыре раза. Наиболее сложный тестовый режим с суперсэмплингом и самозатенением выбирает от 80 до 400 текстурных значений, то есть в восемь раз больше по сравнению с простым режимом. Проверяем сначала простые варианты без суперсэмплинга:

Второй пиксель-шейдерный тест Direct3D 10 несколько интереснее с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping широко применяются в играх, а тяжелые варианты, вроде нашего steep parallax mapping используются во многих проектах, например в играх Crysis и Lost Planet. Кроме того, в нашем тесте, помимо суперсэмплинга, можно включить самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип примерно в два раза, такой режим называется «High».

Диаграмма во многом похожа на предыдущую (без SSAA), только позиции Nvidia несколько ослабли. В обновленном D3D10-варианте теста без суперсэмплинга HD 6970 становится на один уровень с GTX 570, что нормально для прямых конкурентов, а лидером остаётся топовая GTX 580. Остальные три видеокарты производства AMD показывают схожие результаты и отстают. Посмотрим, что изменит включение суперсэмплинга, он может вызвать сильное падение скорости на платах Nvidia.

При включении суперсэмплинга и самозатенения задача получается ещё более тяжёлой, совместное включение сразу двух опций увеличивает нагрузку на карты почти в восемь раз, вызывая большое падение производительности. Разница между скоростными показателями протестированных видеокарт изменилась, включение суперсэмплинга сказывается, как и в предыдущем случае — карты производства AMD немного улучшили свои показатели относительно решений Nvidia.

Теперь HD 6970 показывает результаты на уровне GTX 580, а примерно равные по скорости HD 6950 и HD 5870 становятся на одну ступеньку с GTX 570. И лишь более дешёвая HD 6870 немного отстаёт от этой видеокарты Nvidia. Сравнительные цифры в парах HD 6970 и HD 5870 снова повторились, разница в пользу более свежих моделей примерно такая же. По этим тестам можно сделать вывод — обе выпущенные сегодня карты семейства HD 6900 справились с «шейдерными» задачами очень хорошо, на уровне традиционно сильных в этих задачах конкурентов Nvidia.

Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (вычисления)

Следующая пара тестов пиксельных шейдеров содержит минимальное количество текстурных выборок для снижения влияния производительности блоков TMU. В них используется большое количество арифметических операций, и измеряют они именно математическую производительность видеочипов, скорость выполнения арифметических инструкций в пиксельном шейдере.

Первый математический тест — Mineral. Это тест сложного процедурного текстурирования, в котором используются лишь две выборки из текстурных данных и 65 инструкций типа sin и cos.

Результаты предельных математических тестов привычно соответствуют разнице в частотах и количестве исполнительных блоков, но с влиянием их эффективности. Современная архитектура AMD в таких случаях имеет большое преимущество перед конкурирующими видеокартами Nvidia, и это объясняет результаты тестов, в которых решения AMD явно оказываются значительно более производительными, хотя и не настолько, насколько велико их теоретическое преимущество.

Теоретически, GTX 580 должен быть чуть ли не вдвое медленнее HD 5870 и HD 6970. На практике же разница не доходит и до полутора раз. Конечно, это мало что меняет, ведь даже HD 6870 значительно быстрее обеих карт Nvidia в таких тестах, не говоря уже про топовые модели. В остальном, решения расположились примерно соответственно теории, за некоторыми исключениями.

К примеру, результаты сравнения нового и старого топовых семейств видеокарт AMD получились любопытными. Во-первых, HD 6870 показала идентичный HD 6950 результат в этом тесте при разнице в теоретических цифрах в пользу модели на базе Cayman. Во-вторых, то же самое можно сказать и про связку HD 6970 и HD 5870 — при схожих теоретических цифрах, в реальности с небольшим перевесом побеждает более старая, с потоковыми процессорами на основе архитектуры VLIW5.

И здесь снова есть несколько возможных объяснений — или AMD ещё не полностью оптимизировала драйверы для новых GPU, или архитектура Cayman менее эффективна в этом тесте (при этом вполне возможно, что она будет более эффективной в менее прямолинейных тестах), или повлияла технология PowerTune, или в этом тесте начало сказываться и ограничение пропускной способностью видеопамяти.

Рассмотрим второй тест шейдерных вычислений, который носит название Fire. Он тяжелее для ALU, и текстурная выборка в нём только одна, а количество инструкций типа sin и cos увеличено вдвое, до 130. Посмотрим, что изменилось при увеличении нагрузки:

В этот раз все GPU остались примерно на тех же позициях, кроме относительной производительности Cayman и Cypress/Barts. Теперь в этих парах уже всё в строгом соответствии с теоретическими цифрами пиковой производительности, а HD 6970 даже немного обгоняет HD 5870, то есть в этом случае новая архитектура сработала эффективнее. И в паре HD 6950 и HD 6870 теперь такая разница в пользу топового решения, какая и должна быть.

В остальном — ничего нового. Так как скорость рендеринга тут ограничена исключительно производительностью шейдерных блоков, то HD 6970 и HD 5870 являются лидерами, за ними следуют остальные видеокарты AMD, а обе Geforce уступают в том числе и младшей модели из другого ценового диапазона. Хотя преимущество решений AMD всё равно остаётся несколько ниже, чем при сравнении теоретических цифр — это говорит о том, что КПД суперскалярных процессоров VLIW5 и VLIW4 ниже 100%.

Direct3D 10: тесты геометрических шейдеров

В пакете RightMark3D 2.0 есть два теста скорости геометрических шейдеров, первый вариант носит название «Galaxy», техника аналогична «point sprites» из предыдущих версий Direct3D. В нем анимируется система частиц на GPU, геометрический шейдер из каждой точки создает четыре вершины, образующие частицу. Аналогичные алгоритмы должны получить широкое использование в будущих играх под DirectX 10.

Изменение балансировки в тестах геометрических шейдеров не влияет на конечный результат рендеринга, итоговая картинка всегда абсолютно одинакова, изменяются лишь способы обработки сцены. Параметр «GS load» определяет, в каком из шейдеров производятся вычисления — в вершинном или геометрическом. Количество вычислений всегда одинаково.

Рассмотрим первый вариант теста «Galaxy», с вычислениями в вершинном шейдере, для трёх уровней геометрической сложности:

Соотношение скоростей при разной геометрической сложности сцен примерно одинаково для всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS составляет около двух раз. Задача для современных видеокарт не особенно сложная, производительность в целом ограничена не только скоростью обработки геометрии, но и пропускной способностью памяти или филлрейтом в определённой мере (в рамках одного производителя).

Увы, хотя мы видели ранее рост геометрической производительности решений на Barts в этом тесте, в этот раз видеокарты нового семейства оказались примерно на том же уровне, что и Radeon HD 5870 предыдущего поколения. Возможно, виновато ограничение производительности ПСП видеопамяти, но ведь HD 6870 весьма силён в этом тесте и обогнал даже HD 6950. Так что скорее всего виноват эффективный филлрейт, то есть производительность ROP.

В любом случае, всем решениям AMD очень далеко до топовых видеокарт Nvidia, и хотя выполнение геометрических шейдеров может и стало более эффективным, но этого явно недостаточно. Основанные на GF110 видеокарты Nvidia справляются с работой почти вдвое быстрее всех видеокарт конкурента. Посмотрим, как изменится ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:

При изменении нагрузки в этом тесте цифры почти не изменились ни для решений Nvidia, ни для AMD. Новые видеокарты семейства HD 6900 в данном тесте слабо реагируют на изменения параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, как и остальные решения, но всё же показывают результаты чуть выше, чем на предыдущей диаграмме. Посмотрим, что изменится в следующем тесте, который предполагает большую нагрузку именно на геометрические шейдеры.

«Hyperlight» — это второй тест геометрических шейдеров, демонстрирующий использование сразу нескольких техник: instancing, stream output, buffer load. В нем используется динамическое создание геометрии при помощи отрисовки в два буфера, а также новая возможность Direct3D 10 — stream output. Первый шейдер генерирует направление лучей, скорость и направление их роста, эти данные помещаются в буфер, который используется вторым шейдером для отрисовки. По каждой точке луча строятся 14 вершин по кругу, всего до миллиона выходных точек.

Новый тип шейдерных программ используется для генерации «лучей», а с параметром «GS load», выставленным в «Heavy» — ещё и для их отрисовки. То есть в режиме «Balanced» геометрические шейдеры используются только для создания и «роста» лучей, вывод осуществляется при помощи «instancing», а в режиме «Heavy» выводом также занимается геометрический шейдер. Сначала рассматриваем лёгкий режим:

Относительные результаты в разных режимах снова примерно соответствуют изменению нагрузки: во всех случаях производительность неплохо масштабируется и близка к теоретическим параметрам, по которым каждый следующий уровень «Polygon count» должен быть менее чем в два раза медленней.

В этом тесте скорость рендеринга должна быть ограничена геометрической производительностью, но обрабатываемых примитивов явно недостаточно, чтобы новая архитектура компании AMD показала значительно более высокий результат, хотя и есть небольшая разница, которая объясняется архитектурными изменениями в GPU.

Видеокарты Nvidia всё так же остаются лидерами теста, но тот же Radeon HD 6970 уже почти догнал младшую модель GTX 570. А HD 6950 обгоняет HD 5870, пусть и не слишком сильно. И эти неплохие результаты явственно говорят о наличии оптимизаций по обработке геометрических данных в новых чипах.

Цифры должны измениться на следующей диаграмме, в тесте с более активным использованием геометрических шейдеров. Также будет интересно сравнить друг с другом результаты, полученные в режимах «Balanced» и «Heavy».

А вот в этом тесте разница между чипами AMD с традиционным графическим конвейером (в т. ч. и Cayman с его двумя растеризаторами) и чипами с архитектурой Fermi заметна сразу. Хотя мы знаем по предыдущим исследованиям, что младшие чипы Nvidia по скорости исполнения геометрических шейдеров отстают, показывая не такие впечатляющие результаты, так как их возможности по геометрической обработке урезаны. Зато результаты GTX 570 и GTX 580, имеющих в основе чип GF110, очень хороши и почти вдвое выше, чем у лучшего из решений компании AMD.

И это решение — новенький Radeon HD 6970. Возможности нового топового чипа по обработке геометрии и скорости исполнения геометрических шейдеров явно выросли по сравнению с другими видеокартами компании. И новые решения на Cayman показывают в этих тестах результаты выше, чем решения на базе Cypress и Barts, хотя и далеко не втрое, и даже не вдвое. Вероятно, инженерам AMD ещё предстоит решать задачу распараллеливания работы блоков установки треугольников (geometry setup), в которую могут упираться эти тесты.

Direct3D 10: скорость выборки текстур из вершинных шейдеров

В тестах «Vertex Texture Fetch» измеряется скорость большого количества текстурных выборок из вершинного шейдера. Тесты схожи по сути, так что соотношение между результатами карт в тестах «Earth» и «Waves» должно быть примерно одинаковым. В обоих тестах используется на основании данных текстурных выборок, единственное существенное отличие состоит в том, что в тесте «Waves» используются условные переходы, а в «Earth» — нет.

Рассмотрим первый тест «Earth», сначала в режиме «Effect detail Low»:

Предыдущие исследования показали, что на результаты этого теста влияет и скорость текстурирования и пропускная способность памяти. Это хорошо видно по сравнительным результатам Radeon HD 5870 и HD 6950, да и прочих решений AMD. Похоже, что именно ПСП и ограничивает их производительность в тесте, поэтому и разница между всеми решениями не так уж велика.

Тем не менее, очень хорошие результаты показывает HD 6970 на новом GPU — он почти достаёт GTX 570, с которым и придётся конкурировать этой модели в реальном мире. Ну и лидером остаётся самая дорогая и производительная GTX 580. Обе карты семейства HD 6900 показали себя неплохо, младшая новая модель идёт почти наравне с предыдущей топовой. Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:

Взаимное расположение карт на диаграмме заметно изменилось, особенно в тяжёлом режиме. Хотя видеокарты Nvidia почему-то потеряли в производительности именно в наиболее лёгких условиях. Как раз при малом количестве полигонов скорость упирается в ПСП и в этом случае новые платы AMD почти догнали топовые решения конкурента.

А вот в тяжёлых режимах разница в пользу Nvidia выросла до полуторакратной, там GTX 580 и GTX 570 остаются недосягаемыми для соперников. Старшая видеокарта семейства HD 6900 обгоняет остальные решения AMD, хотя это снова слабо заметно при сравнении с HD 5870. Можно было бы сказать о влиянии ПСП, но ведь конкурента-то это не останавливает…

Рассмотрим результаты второго теста текстурных выборок из вершинных шейдеров. Тест «Waves» отличается меньшим количеством выборок, зато в нём используются условные переходы. Количество билинейных текстурных выборок в данном случае до 14 («Effect detail Low») или до 24 («Effect detail High») на каждую вершину. Сложность геометрии изменяется аналогично предыдущему тесту.

Любопытно, что результаты во втором тесте вершинного текстурирования «Waves» совсем не похожи на то, что мы видели на предыдущих диаграммах. В этом тесте все видеокарты AMD и Nvidia показывают очень близкие результаты, что также можно списать на ограничение пропускной способностью видеопамяти. Этот показатель у всех представленных видеокарт находится в районе 130—190 ГБ/с, и разброс невелик. Лучшей среди видеокарт AMD снова стала свежая модель Radeon HD 6970. Рассмотрим второй вариант этого же теста:

И снова произошли изменения, аналогичные тем, что мы видели ранее — видеокарты Nvidia «просели» только в лёгком режиме, а AMD во всех трёх. И поэтому в режиме с малым количеством полигонов разница между решениями небольшая, а вот в среднем и тяжёлом GTX 580 и GTX 570 заметно опережают все модели Radeon, в том числе и из анонсированного сегодня семейства HD 6900. По сравнению с Cypress новый GPU показывает результат примерно на том же уровне, и мы делаем вывод, что в тестах вершинных выборок никаких заметных изменений при переходе от Cypress к Cayman нет.

3DMark Vantage: тесты Feature

Синтетические тесты из пакета могут показать нам что-то, что мы ранее упустили. Тесты Feature этого тестового пакета обладают поддержкой DirectX 10 и интересны уже тем, что отличаются от наших. При анализе результатов новых видеокарт в этом пакете мы сможем сделать какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах семейства RightMark. К сожалению, ещё более новый тестовый пакет компании — 3DMark11 — не содержит специализированных синтетических тестов и нам в данном случае совсем неинтересен.

Feature Test 1: Texture Fill

Первый тест — тест скорости текстурных выборок. Используется заполнение прямоугольника значениями, считываемыми из маленькой текстуры с использованием многочисленных текстурных координат, которые изменяются каждый кадр.

Хотя текстурный тест компании Futuremark также не показывает теоретически возможного уровня скорости текстурных выборок, но всё же эффективность новых видеокарт семейства Radeon HD 6900 в нём несколько выше, чем в нашем. Да и решения Nvidia также более эффективно используют имеющиеся текстурные блоки. Поэтому в данном текстурном тесте получается несколько иное соотношение результатов по сравнению с нашим.

Видеокарты нового семейства компании AMD показывают результаты, полностью соответствующие теоретическим параметрам. HD 6950 немного быстрее, чем HD 5870, а модель HD 6970 является явным лидером теста. Наглядно видно, что текстурная производительность Cayman заметно выросла по сравнению с Cypress. А вот HD 6870 на основе чипа Barts показывает худший результат, аналогичный цифрам топовой видеокарты Nvidia. Ну а GTX 570 проигрывает в текстурировании вообще всем, как и в нашем тесте.

Feature Test 2: Color Fill

Это тест скорости заполнения. Используется очень простой пиксельный шейдер, не ограничивающий производительность. Интерполированное значение цвета записывается во внеэкранный буфер (render target) с использованием альфа-блендинга. Используется 16-битный внеэкранный буфер формата FP16, наиболее часто используемый в играх, применяющих HDR-рендеринг, поэтому такой тест является вполне своевременным.

Совсем иная ситуация в тесте производительности блоков ROP. Цифры этого подтеста 3DMark Vantage показывают производительность блоков ROP, почти без влияния величины пропускной способности видеопамяти. Модель HD 6970 показывает отличный результат, почти догоняя топовую GTX 580 и опережая своего конкурента GTX 570.

В свою очередь, HD 6950 также оказывается не только впереди своего конкурента GTX 570, а обогнала ещё и предшественницу — HD 5870. Отмечаем несколько бо́льшую эффективность блоков ROP и более высокую скорость заполнения у новых моделей видеокарт компании AMD по сравнению со старыми чипами.

Feature Test 3: Parallax Occlusion Mapping

Один из самых интересных feature-тестов, так как подобная техника уже используется в играх. В нём рисуется один четырехугольник (точнее, два треугольника) с применением специальной техники Parallax Occlusion Mapping, имитирующей сложную геометрию. Используются довольно ресурсоёмкие операции по трассировке лучей и карта глубины большого разрешения. Также эта поверхность затеняется при помощи тяжёлого алгоритма Strauss. Это тест очень сложного и тяжелого для видеочипа пиксельного шейдера, содержащего многочисленные текстурные выборки при трассировке лучей, динамические ветвления и сложные расчёты освещения по Strauss.

Этот тест отличается от других подобных тем, что результаты в нём зависят не исключительно от скорости математических вычислений или эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, а от всего понемногу. И для достижения высокой скорости важен баланс блоков GPU. Влияет на скорость и эффективность выполнения ветвлений в шейдерах.

Сравнительные результаты видеокарт AMD на диаграмме весьма похожи на то, что мы видели в тесте текстурной производительности из 3DMark Vantage. А вот платы Nvidia в данном случае получили небольшое увеличение производительности, что говорит о том, что не только текстурная производительность влияет на результаты теста.

Новые модели AMD вновь серьёзно заявили о себе, обогнав свою предшественницу в лице HD 5870. А вот HD 6870 из другого ценового сектора показала заметно более слабый результат, став аутсайдером этого теста (что вполне сглаживается её низкой ценой). Что касается сравнения Cayman с конкурирующими решениями Nvidia, то обе новые видеокарты семейства HD 6900 опередили даже топовую модель линейки Geforce GTX 500.

Feature Test 4: GPU Cloth

Тест интересен тем, что рассчитывает физические взаимодействия (имитация ткани) при помощи видеочипа. Используется вершинная симуляция, при помощи комбинированной работы вершинного и геометрического шейдеров, с несколькими проходами. Используется stream out для переноса вершин из одного прохода симуляции к другому. Таким образом, тестируется производительность исполнения вершинных и геометрических шейдеров и скорость stream out.

Скорость рендеринга в этом тесте зависит от многих параметров, но основными являются производительность обработки геометрии и эффективность выполнения геометрических шейдеров. Логично, что видеокарты производства Nvidia чувствуют себя в этом приложении как рыба в воде, и значительно опережают конкурентов, в том числе и представленные сегодня топовые модели.

Это один из немногих тестов без тесселяции, в которых видно преимущество у представленных недавно видеокарт новой серии Radeon HD 6800 и сегодняшних героев HD 6900. Скорость рендеринга всех этих моделей в данном тесте выше, чем у топовой модели предыдущей линейки. Это объясняется тем, что и в Barts, и в Cayman увеличили скорость обработки геометрии и выполнения геометрических шейдеров. И хотя даже HD 6970 продолжает серьёзно отставать от GTX 570, новая модель всё же значительно улучшила позиции компании AMD в этом тесте.

Feature Test 5: GPU Particles

Тест физической симуляции эффектов на базе систем частиц, рассчитываемых при помощи видеочипа. Также используется вершинная симуляция, каждая вершина представляет одиночную частицу. Stream out используется с той же целью, что и в предыдущем тесте. Рассчитывается несколько сотен тысяч частиц, все анимируются отдельно, также рассчитываются их столкновения с картой высот.

Аналогично одному из тестов нашего RightMark3D 2.0, частицы отрисовываются при помощи геометрического шейдера, который из каждой точки создает четыре вершины, образующих частицу. Но тест больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчётами, также тестируется stream out.

Результаты очередного теста из пакета 3DMark Vantage похожи на те, что мы видели на предыдущей диаграмме, но в нём скорость обработки геометрии ещё важнее. Именно поэтому прошлое поколение в виде карты Radeon HD 5870 отстало как от обеих моделей Geforce, являющихся неоспоримыми лидерами сравнения, так и от всех новых моделей видеокарт AMD, семейств HD 6900 и HD 6800. А все платы, основанные на Cayman и Barts, показали более высокие результаты, чем единственное решение на Cypress, уступив только сильным конкурентам.

Похоже, что в синтетических тестах имитации тканей и частиц из тестового пакета 3DMark Vantage, в которых активно используются геометрические шейдеры, снова нет значительного влияния распараллеленной обработки геометрии на Cayman, так как Barts показал близкий результат. Поэтому и оба решения линейки HD 6900 продолжают отставать от конкурирующих видеокарт соперника, имеющих отличную скорость обработки геометрии — до двух раз выше. От топового решения компании AMD, основанного на новой архитектуре с двумя блоками обработки геометрии, мы всё же ожидали несколько большего прогресса.

Feature Test 6: Perlin Noise

Последний feature-тест пакета Vantage является математически-интенсивным тестом видеочипа, он рассчитывает несколько октав алгоритма Perlin noise в пиксельном шейдере. Каждый цветовой канал использует собственную функцию шума для большей нагрузки на видеочип. Perlin noise — это стандартный алгоритм, часто применяемый в процедурном текстурировании, он использует очень много математических расчётов.

В чисто математическом тесте из пакета компании Futuremark, показывающем пиковую производительность видеочипов в предельных задачах, мы увидели ещё более интересную картину, чем в аналогичных тестах из нашего тестового пакета. Показанная на диаграмме производительность решений лишь примерно соответствует тому, что должно получаться по теории и несколько расходится с тем, что мы видели ранее в математических тестах из пакета RightMark 2.0.

Даже по теоретическим характеристикам новых моделей HD 6970 и HD 6950 было понятно, что они не усилили пиковую производительность математических вычислений по сравнению с HD 5870. Но всё же и явного отставания мы не ждали. Да, своих конкурентов из Nvidia обе платы обогнали с огромным запасом, но мы к этому привыкли, ведь видеокарты Geforce показывают не очень высокие результаты в таких случаях; простая и интенсивная математика выполняется на Radeon значительно быстрее.

Неожиданно то, что новая старшая модель проиграла 7% предыдущей топовой, хотя теоретически должна уступать не более 1%. Тут снова можно начинать гадать о том, что послужило причиной этого проигрыша своему же предшественнику. То ли в этом виноват недостаток оптимизации драйверов для новых решений, то ли меньшая эффективность архитектуры VLIW4 в таких тестах, то ли слишком умная система управления питанием на новых моделях, «зарезавшая» тактовую частоту и производительность решений при достижении установленного порога энергопотребления.

Direct3D 11: Вычислительные шейдеры

Чтобы протестировать новые решения компании AMD в задачах, использующих такие новые возможности DirectX 11, как тесселяция и вычислительные шейдеры, мы воспользовались примерами из пакетов для разработчиков (SDK) и демонстрационными программами компаний Microsoft, Nvidia и AMD.

Сначала рассмотрим тесты, использующие вычислительные (Compute) шейдеры. Их появление — одно из наиболее важных нововведений в последних версиях DX API, они уже используются в современных играх для выполнения различных задач: постобработки, симуляций и т. п. В первом тесте показан пример HDR-рендеринга с tone mapping из DirectX SDK, с постобработкой, использующей пиксельные и вычислительные шейдеры.

Возможно, пример для вычислительных шейдеров не самый удачный, но их пока вообще мало. Все видеокарты показывают близкие результаты в этом тесте, но побеждает всё-таки топовая модель Geforce GTX 580. Анонсированные сегодня платы на новом чипе Cayman уступают ей совсем немного, и только при использовании пиксельного шейдера. Прямой конкурент новых решений компании AMD — видеокарта GTX 570 — отстаёт от них в обоих режимах: и с использованием пиксельного, и с использованием вычислительного шейдеров.

Второй тест вычислительных шейдеров также взят из Microsoft DirectX SDK, в нём показана расчётная задача гравитации N тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют физические силы, такие как гравитация.

А вот более интересные результаты, для решений AMD чем-то похожие на цифры из математического теста 3DMark Vantage. Несмотря на большое теоретическое превосходство в пиковых цифрах, быстрейшая видеокарта Radeon HD 5870 лишь немного опережает лучшее решение Nvidia. А обе новые модели семейства HD 6900 показывают результаты, близкие к показателям своего прямого конкурента — Geforce GTX 570.

Но нас сегодня больше интересует разница между результатами решений на Cayman и Cypress, и тут мы снова видим, как побеждает старая видеокарта, да с каким преимуществом! 17% между HD 5870 и HD 6970 в пользу первой — в очередной раз математические тесты обнажают разницу между красивой теорией и жестокой практикой. Ну где же те применения, в которых новый GPU сможет показать свою силу? Возможно, в тестах тесселяции всё встанет наконец на свои места.

Direct3D 11: Производительность тесселяции

Вычислительные шейдеры очень важны, но главным нововведением в Direct3D 11 всё же считается аппаратная тесселяция. Мы очень подробно рассматривали её в про Nvidia GF100. Тесселяцию уже довольно давно начали использовать в DX11-играх, таких как STALKER: Зов Припяти, DiRT 2, Aliens vs Predator, Metro 2033, Civilization V и других. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей (все игры жанра FPS из перечисленных), в других — для имитации реалистичной водной поверхности (DiRT 2) или ландшафта (Civilization V).

Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision. Схема разбиения PN Triangles используется в STALKER: Зов Припяти, а в Metro 2033 — Phong tessellation. Эти методы сравнительно быстро и просто внедряются в процесс разработки игр и существующие движки, поэтому и стали популярными.

Первым тестом тесселяции будет пример Detail Tessellation из ATI Radeon SDK. Он показывает не только тесселяцию, но и две разные техники попиксельной обработки: простое наложение карт нормалей и parallax occlusion mapping. Что ж, сравним DX11-решения AMD и Nvidia в различных условиях:

Рассмотрим сначала попиксельные техники. Parallax occlusion mapping (средние столбики на диаграмме) на видеокартах обоих производителей выполняется гораздо менее эффективно, чем тесселяция (нижние столбики), а умеренная тесселяция не даёт большого падения производительности — сравните верхние и нижние столбцы. То есть качественная имитация геометрии при помощи пиксельных расчётов обеспечивает даже меньшую производительность, чем оттесселированная геометрия с displacement mapping.

Что касается производительности видеокарт относительно друг друга, то тут самый важный вывод в том, что видеокарты AMD немного быстрее плат Nvidia в самом лёгком режиме, но медленнее в сложных попиксельных расчётах (вспоминаем тесты parallax mapping ранее). А до выхода плат на Cayman карты Geforce были чуть-чуть быстрее решений AMD и при включенной тесселяции.

Но теперь разница по скорости обработки геометрии между HD 6900 и HD 5870 хорошо видна — новые платы на базе Cayman в подтесте с тесселяцией оказались заметно быстрее Cypress. В этом тесте с небольшим коэффициентом разбиения треугольников HD 6970 даже обогнала своего конкурента GTX 570 с хорошим запасом.

Вторым тестом производительности тесселяции будет ещё один пример для 3D-разработчиков из ATI Radeon SDK — PN Triangles. Собственно, оба примера входят также и в состав DX SDK, так что мы уверены, что на их основе создают свой код игровые разработчики. Этот пример мы протестировали с различным коэффициентом разбиения (tessellation factor), чтобы понять, как сильно влияет его изменение на общую производительность.

Лишь в этом примере мы впервые видим по-настоящему полное сравнение геометрической мощи решений AMD и Nvidia. Очень сильно выделяется как графическая архитектура Fermi, так и новый GPU производства AMD под именем Cayman. Отбросим в сторону то, что это чисто синтетический тест и такие экстремальные коэффициенты разбиения не будут использоваться в играх сегодняшнего дня, нам сейчас интересен потенциал. Синтетика ведь и нужна для того, чтобы оценить перспективность и отличия разных решений.

Сразу видно, что с видеокартами Nvidia Geforce на чипе GF110 конкурировать невозможно, в задачах экстремальной тесселяции они в разы быстрее даже обновленной архитектуры AMD. Но это архитектура, специально разработанная изначально с учётом возможностей нового API. А что же с Cayman? По сравнению с Cypress всё очень хорошо!

Новые модели компании AMD в режимах средней нагрузки показывают впечатляющий прирост в скорости, и разница по сравнению с HD 5870 достигает более чем двукратной. Однако такой прирост мы видим не всегда, а чаще всего он укладывается в полуторакратный. Обещанной трёхкратной разницы мы, по крайней мере, точно не увидели. То есть, Cayman хотя и сократил отставание от конкурента в задачах обработки геометрии, но до распараллеленной работы 16 блоков тесселяции в GF110 всё ещё очень далеко.

С другой стороны — наибольшая разница между решениями разных компаний достигается в условиях экстремальной тесселяции, которых нет и пока что не ожидается в реальных играх. Поэтому скорее всего Cayman заметно укрепит позиции компании AMD в существующих игровых бенчмарках с применением тесселяции. Особенно если коэффициент разбиения будет не слишком большим, как в тестах 3DMark11.

Давайте рассмотрим ещё один тест — демонстрационную программу Nvidia Realistic Water Terrain, также известную как Island. В этой демке используется тесселяция и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта. Смотрится она просто замечательно, вот чего не хватает в нынешних играх:

Island не является чисто синтетическим тестом для измерения геометрической производительности, он содержит и сложные пиксельные и вычислительные шейдеры, поэтому разница в производительности может быть меньше, чем в предыдущем случае, зато такая нагрузка ближе к реальным играм, в которых используются сразу все блоки GPU.

Мы протестировали программу при четырёх разных коэффициентах тесселяции, эта настройка называется Dynamic Tessellation LOD. Если при самом низком коэффициенте разбиения впереди оказываются видеокарты компании AMD, то при усложнении работы платы на основе GF110 сразу вырываются далеко вперёд. При росте коэффициента разбиения и сложности сцены производительность всех Radeon падает очень сильно, в отличие от скорости конкурирующих решений.

Причём в этот раз HD 5870 почему-то даже опережает обе модели нового семейства. То есть налицо обратная теории разница в задаче со сложной геометрией. И объяснение этому может быть только одно — недостаток оптимизации драйверов для новой архитектуры, ведь в предыдущих тестах мы видели её явное преимущество над Radeon HD 5870, основанном на чипе Cypress. Ну а в этом тесте мы пока что вынуждены констатировать разгром Cayman — при максимальном коэффициенте LOD разница между скоростью Geforce и Radeon достигла 4—6 раз!

Выводы по синтетическим тестам

По результатам проведённых синтетических тестов видеокарт из нового семейства Radeon HD 6900, основанных на графическом процессоре Cayman, а также результатам других моделей видеокарт производства обоих производителей дискретных видеочипов, можно сделать вывод о том, что новинки — неплохая замена линейке Radeon HD 5800, хотя и не слишком сильно отличающаяся от неё по производительности, по крайней мере в синтетических тестах.

Графический процессор Cayman выполнен на основе новой архитектуры и отличается от предыдущих чипов аппаратно, хотя количество некоторых исполнительных блоков в нём не выросло. Зато новый GPU отличается архитектурными улучшениями, направленными на увеличение эффективности вычислений на GPU (таких тестов у нас считайте что и нет) и, что ещё более важно, смягчение важного отставания от конкурента в виде производительности обработки геометрии. Многие из синтетических тестов показывают, что скорость тесселяции и выполнения геометрических шейдеров заметно выросла, пусть и не всегда в несколько раз, как нам было обещано.

Благодаря архитектурным изменениям и своим частотным характеристикам, результаты видеокарт новой серии во многих синтетических тестах являются конкурентоспособными для своего ценового сектора, особенно по сравнению с прямым конкурентом Geforce GTX 570. Ещё более хорошо это видно в вычислительных тестах из пакетов RightMark и Vantage. Да и в остальных приложениях решения семейства HD 6900 показали неплохую скорость, чаще всего уступающую только топовой видеокарте Nvidia.

К сожалению, не обошлось и без не очень приятных сюрпризов. Несмотря на бо́льшую сложность и площадь чипа по сравнению с Cypress, результаты моделей HD 6900 в некоторых математических тестах были ниже, чем у HD 5870, что довольно непросто объяснить, и мы пока не уверены в причинах такого отставания. Возможно, виноват недостаток оптимизации драйверов, а может быть эффективность новой архитектуры VLIW4 в наших тестах оказалась ниже. Вполне вероятно и то, что система управления питанием на новых моделях понижала тактовые частоты при достижении максимального энергопотребления в требовательных синтетических тестах, не позволяя им показать ожидаемую, исходя из числа блоков и их тактовой частоты, производительность.

Наверняка многие ожидали, что Radeon HD 6970 сможет на равных соперничать с GTX 580 во всех тестах, но этого не произошло, хотя результаты были показаны очень неплохие и вполне соответствующие рекомендованным ценам на анонсированные сегодня модели. Предполагаем, что результаты Radeon HD 6970 и HD 6950 в синтетических тестах будут подтверждены и соответствующими цифрами в «игровой» части нашего материала. В играх старшая HD 6970 должна будет выступить примерно на уровне GTX 570, в некоторых тестах чуть медленнее, а в других — быстрее, а HD 6950 хоть и окажется медленнее этой модели Nvidia, но ведь и цена на эту видеокарту установлена ниже. Так давайте же скорее перейдём к исследованию скорости в играх!

Блок питания для тестового стенда предоставлен компанией TAGAN
Корпус ThermalTake 8430 для тестового стенда предоставлен компанией 3Logic
Монитор Dell 3007WFP для тестовых стендов предоставлен компанией Nvidia


Источник: http://www.ixbt.com/video3/cayman-part2.shtml


Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Как сделать sprites

Похожие статьи: