Всевозможные оптимизации, предназначенные для повышения 3D производительности, уже довольно давно введены производителями видеочипов в драйверы, а с некоторых пор пользователям даны официальные возможности включения и выключения некоторых из них. Например, начиная с NVIDIA ForceWare 61.34, мы можем принудительно отключать и включать оптимизации анизотропной и трилинейной фильтраций в настройках видеодрайверов NVIDIA. Драйверы для видеоплат на чипах ATI также предлагают нам возможность изменения некоторых из оптимизаций (например, CATALYST A.I.), а в серии X1000 появилась поддержка высококачественного метода анизотропной фильтрации, который можно также рассматривать как оптимизацию, но уже не скорости, а качества.
Конечно, даваемые ATI и NVIDIA возможности по оптимизациям сильно отличаются, а оценивать и сравнивать их воздействие на качество весьма тяжело. Ведь процесс поиска огрехов в качестве 3D картинки и сравнительный анализ качества текстурных фильтраций и прочего очень похож на известной сложности процесс поиска черной кошки в темной комнате без освещения. Но все же, качество рендеринга видеокарт, основанных на чипах разных производителей, полезно проверять время от времени, особенно с учетом возможных изменений в алгоритмах оптимизаций. И хотя в наших 3DGiТогах периодически выходит соответствующий материал о качестве рендеринга, в данной статье мы подробно рассмотрим качество картинки в целом, и особенное внимание обратим на текстурную фильтрацию, так как именно она давно стала главным претендентом для включения всевозможных оптимизаций.
Также мы проверим и сравнительную производительность в трех разных режимах на видеокартах ATI и NVIDIA, режимы для краткости назовем: "производительный" ("Perfomance" — все настройки драйвера нацелены на получение максимальной производительности), режим "по умолчанию" ("Default" — все настройки оставлены по умолчанию, как это предлагается производителями GPU), обычно используемый в тестах, и "качественный" ("Quality" — настройки, за исключением некоторых, выставлены для получения наиболее высокого качества 3D рендеринга). В данном материале мы рассмотрим несколько распространенных игровых приложений, которые часто используются в тестовых сравнениях видеокарт различных производителей, оценим сравнительную производительность в трех упомянутых режимах (за 100% примем режим Default, а остальные цифры будут показывать скорость относительно этого режима), а также для каждой из игр приведем по два комплекта скриншотов для оценки качества рендеринга. Статья не претендует на полноценный охват всех возможных мелочей, связанных с настройками видеодрайверов, но по ней можно понять, что дают противоположные настройки на видеокартах, основанных на чипах двух основных производителей. А также решить для себя, стоит ли включать оптимизации драйверов для повышения производительности при соответствующем ухудшении качества, и наоборот.
К сожалению, полноценного сравнения оптимизаций ATI и NVIDIA не получится. Потому, что это на данном этапе невозможно. Драйверы одной компании дают возможности по настройке одних параметров, а настройки видеодрайвера второй — других. Сразу оговорюсь — речь идет только о тех настройках, изменение которых возможно из официальной панели настроек драйвера, все остальные методы повышения производительности или качества в этом материале нами не рассматриваются. Итак, основные настройки NVIDIA, интересующие нас, включают в себя: общую настройку производительности текстурной фильтрации "Texture filtering", отдельные настройки оптимизаций текстурной фильтрации ("Anisotropic mip filter optimization", "Anisotropic sample optimization", "Trilinear optimization"), также нам будут полезны и другие настройки NVIDIA: "Force mipmaps", "Negative LOD bias" и "Gamma correct antialiasing". А у ATI наиболее интересными параметрами, с точки зрения повышения производительности или качества, являются следующие: "High Quality AF", "CATALYST A.I." и "Mipmap Detail Level". Даже по названиям настроек можно понять, что NVIDIA дает чуть больше возможностей по оптимизациям текстурной фильтрации, а CATALYST A.I. в драйверах ATI выглядит весьма непонятной для пользователя настройкой. Мы видим, что у NVIDIA отключаемые оптимизации относятся только к текстурной фильтрации, а CATALYST A.I. — некие общие оптимизации, о которых ATI предпочитает особо не рассказывать. Но мы все равно будем использовать разные значения этой настройки для всех режимов тестирования, что бы они ни означали.
Небольшое отступление о сути оптимизаций текстурной фильтрации, которая является одним из важнейших и постоянных спорных моментов в качестве 3D рендеринга. Наиболее распространенные оптимизации, применяемые как в ATI, так и в NVIDIA, но с разной степенью "наглости" (современное состояние этой степени мы оценим позднее по сравнительным картинкам): оптимизации трилинейной и анизотропной фильтрации. Первые заключаются в снижении объема работы алгоритма трилинейной фильтрации, уменьшения и смещения к границам мип-уровней соответствующих площадей, к которым применяется трилинейная фильтрация. В результате на поверхностях в 3D приложениях возникают зашумленные участки на дальних мип-уровнях и появляются визуально различимые границы этих уровней. В особо запущенных случаях для дальних мип-уровней возможно использование лишь билинейной фильтрации.
Оптимизации анизотропной фильтрации могут быть различными: например, снижение степени фильтрации на дальних мип-уровнях, или специальные алгоритмы анизотропии, при которых "правильно" фильтруются не все плоскости, а только наиболее востребованные горизонтальные, вертикальные и расположенные под некоторыми промежуточными углами. При этом имеются и "неудобные" углы, и если плоскости в игре расположены под такими углами, то они выглядят размытыми. Могут иметь место и некоторые другие распространенные оптимизации текстурной фильтрации, такие как снижение уровня анизотропии для неконтрастных текстур, завышение mipmap LOD bias, а также выполнение трилинейной фильтрации лишь на определенных текстурных стадиях (чаще всего ограничиваются первой, так как именно на ней обрабатывается большинство основных текстур, для которых и предназначена анизотропная фильтрация, прежде всего).
Несомненно, все эти оптимизации имеют право на жизнь, в конце концов, они могут быть очень полезны владельцам маломощных видеокарт, и позволят выжать драгоценные для них FPS в современных играх. Но только в том случае, если они официально включаются из настроек драйвера, а не в случае тихой "оптимизации" драйвера под конкретное приложение, часто используемое в обзорах для сравнения производительности, да еще с заметной потерей качества. Мы не будем стараться уличить производителей видеочипов в нечестной игре, особенно учитывая то, что качество 3D рендеринга — вещь субъективная. Но мы дадим цифры сравнительной производительности в разных режимах, а также сравнительные картинки, по которым можно оценить качество рендеринга на видеокартах двух основных производителей, а также выскажем кое-какие комментарии, отражающие наше субъективное мнение. Рассматривая, прежде всего, качество текстурной фильтрации, мы обратим внимание и на качество антиалиасинга, но только в том случае, если заподозрим влияние настроек драйвера на его качество (что в долгой жизни игровой 3D графики хоть и случалось, но нечасто). А делом читателя остается решение вопросов: кто, где и что излишне оптимизировал.
Конфигурация тестовой системы и настройки драйверов
Конфигурация тестовой системы:
- Процессор: AMD Athlon 64 3200+ Socket 939
- Системная плата: Foxconn WinFast NF4SK8AA-8KRS (NVIDIA nForce4 SLI)
- Оперативная память: 2048 Мб DDR SDRAM PC3200
- Жесткий диск: Seagate Barracuda 7200.7 120 Gb SATA
- Операционная система: Microsoft Windows XP Professional SP2
Для тестов использовались две видеокарты на чипах основных производителей:
- Видеокарта: ATI RADEON X1800 XL 256MB (500/1000 МГц), драйвер Catalyst 6.8
- Видеокарта: NVIDIA GeForce 7800 GTX 256MB (430/1200 МГц), драйвер ForceWare 91.47
Список игр, используемых в тестах
- Far Cry 1.4 (Crytek/Ubisoft) — Direct3D, максимальные настройки, HDR рендеринг отключен.
Используется встроенный бенчмарк, демо Research. - F.E.A.R. 1.02 (Monolith/Sierra) — Direct3D, максимальные настройки, soft shadows отключены.
Используется встроенный бенчмарк. - Splinter Cell: Chaos Theory 1.05 (Ubisoft) — Direct3D, максимальные настройки, шейдеры версии 3.0 и HDR отключены.
Используется встроенный бенчмарк, демо Lighthouse. - Serious Sam 2 (Croteam/2K Games) — Direct3D/OpenGL, максимальные настройки, HDR рендеринг отключен.
Используется встроенный бенчмарк, демо ZUMZUM. - Prey 1.0 (Human Head Studios/3D Realms) — OpenGL, максимальные настройки.
Используется встроенный бенчмарк, демо demo003
В качестве тестового разрешения нами выбрано 1280x1024 (или 1280x960, для игр без его поддержки), как наиболее востребованное в данное время, во многом из-за распространения 17" и 19" LCD мониторов. В настройках всех игр были включены: трилинейная фильтрация, анизотропная фильтрация максимального уровня — 16x, MSAA антиалиасинг с четырьмя сэмплами. Так как на видеокартах NVIDIA нет возможности применения мультисэмплинга для FP16 форматов, использующихся для HDR рендеринга, во всех поддерживающих играх (Splinter Cell: Chaos Theory, Serious Sam 2 и Far Cry) этот режим отключался. Антиалиасинг и анизотропную фильтрацию мы всегда включали из приложений, а не форсировали из настроек драйвера. Во-первых, потому, что все современные игры позволяют включить их из настроек игры, а во-вторых, именно такой метод является правильным. Как уже было упомянуто выше, мы использовали три режима тестирования: производительный ("Perfomance"), режим по умолчанию ("Default") и режим максимального качества ("Quality"). Перечислим основные настройки драйверов в этих режимах для видеокарт на чипах ATI и NVIDIA…
Настройки драйверов для трех режимов:
ATI
Default:
Anti-Aliasing — "Let the application decide"
Anisotropic Filtering — "Let the application decide"
High Quality AF — "Off"
CATALYST A.I. — "Standard"
Mipmap Detail Level — "High Quality"
Adaptive Anti-Aliasing — "Off"
Temporal Anti-Aliasing — "Off"
Perfomance:
Anti-Aliasing — "Let the application decide"
Anisotropic Filtering — "Let the application decide"
High Quality AF — "Off"
CATALYST A.I. — "Advanced"
Mipmap Detail Level — "High Perfomance"
Adaptive Anti-Aliasing — "Off"
Temporal Anti-Aliasing — "Off"
Quality:
Anti-Aliasing — "Let the application decide"
Anisotropic Filtering — "Let the application decide"
High Quality AF — "On"
CATALYST A.I. — "Disable"
Mipmap Detail Level — "High Quality"
Adaptive Anti-Aliasing — "Off"
Temporal Anti-Aliasing — "Off"
NVIDIA
Default:
Anisotropic filtering — "Application-controlled"
Antialiasing settings — "Application-controlled"
Texture filtering — "Quality"
Anisotropic mip filter optimization — "Off"
Anisotropic sample optimization — "On"
Trilinear optimization — "On"
Force mipmaps — "None"
Negative LOD bias — "Allow"
Gamma correct antialiasing — "Off"
Transparency antialiasing — "Off"
Perfomance:
Anisotropic filtering — "Application-controlled"
Antialiasing settings — "Application-controlled"
Texture filtering — "High perfomance"
Anisotropic mip filter optimization — "On"
Anisotropic sample optimization — "On"
Trilinear optimization — "On"
Force mipmaps — "None"
Negative LOD bias — "Allow"
Gamma correct antialiasing — "Off"
Transparency antialiasing — "Off"
Quality:
Anisotropic filtering — "Application-controlled"
Antialiasing settings — "Application-controlled"
Texture filtering — "High quality"
Anisotropic mip filter optimization — "Off"
Anisotropic sample optimization — "Off"
Trilinear optimization — "Off"
Force mipmaps — "Trilinear"
Negative LOD bias — "Clamp"
Gamma correct antialiasing — "On"
Transparency antialiasing — "Off"
Несомненно, всегда найдутся такие читатели, которые подскажут, что мы все сделали неправильно, совсем не так, как было нужно. На это у нас припасен стандартный ответ: все выбранные значения настроек отражают наш субъективный подход и не могут быть однозначно трактованы как единственно правильные. Тем не менее, мы считаем, что именно эти настройки выставит опытный человек, который понимает, что каждая из них означает, если захочет получить обычное качество по умолчанию (Default), максимальное качество (Quality) и максимальную производительность (Perfomance). Отклонения если и будут, то незначительные и с оговорками, так как другой режим не будет уже режимом с максимальным качеством или с максимальной производительностью. Единственная настройка, в которой мы отошли от наших же правил — антиалиасинг для полупрозрачных текстур ("Transparency antialiasing" и "Adaptive Anti-Aliasing" в трактовках NVIDIA и ATI), в наших тестах он был отключен.
Far Cry (Direct3D)
Игра Far Cry до сих пор остается одним из наиболее часто используемых бенчмарков у обозревателей видеокарт. Она отличается наличием большого количества поверхностей, расположенных под разными углами и четкими текстурами на них, на таких поверхностях нам будет удобно находить огрехи качества текстурной фильтрации. Но сначала мы рассмотрим влияние выбранных нами наборов настроек на производительность в игре. Так как наши тестовые видеокарты хоть из близких, но все же разных ценовых ниш, и мы не ставим целью прямое сравнение их скорости, мы выразим полученную производительность в режимах Perfomance и Quality относительно режима Default, приняв средний FPS в последнем за 100%.
Первый тест показывает довольно большую разницу в производительности между выбранными режимами качества у ATI и NVIDIA. Для видеокарты на чипе NVIDIA режим Perfomance с включенными оптимизациями, отражающий максимально возможную производительность, и режим Quality с отключенными оптимизациями, обеспечивающий лучшее качество 3D рендеринга, отличаются по скорости от режима по умолчанию примерно на 10% (в разные стороны, естественно). А для видеокарты ATI "производительный" режим не дает почти ничего, а средний FPS в "качественном" отличается от "дефолтного" не так сильно, как у NVIDIA. Это позволяет предположить, что именно на скриншотах NVIDIA мы увидим бОльшую разницу в качестве картинки. Мы проверили это на практике, выбрав две тестовые сцены для снятия скриншотов:
| Far Cry, Сцена 1 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Первая тестовая сцена в Far Cry показывает почти полную идентичность режимов Quality и Default для ATI, они отличаются только большей детализацией дальних мип-уровней в первом режиме. А режим Perfomance у ATI отличается сильно, о чем нельзя было и предположить из показателей производительности: видим пониженную детализацию на всех мип-уровнях, что объясняется сниженным параметром "Mipmap Detail Level". Но самыми интересными стали явные проблемы с освещением, которые могут быть вызваны манипуляциями с текстурами на текстурных стадиях, отличных от первой в режиме Advanced для CATALYST A.I. (а возможно — банальной ошибкой в драйверах). Странно, что такие большие визуальные отличия почти не дали прироста производительности.
По скриншотам, снятым с видеокарты NVIDIA, мы можем сделать другие выводы — основные отличия картинки заключаются именно в качестве текстурной фильтрации. Если картинка режима Quality весьма похожа на то, что мы видели у ATI (их сложно отличить в качественных режимах), то на остальных видим заметный муар — проявления слишком агрессивной оптимизации трилинейной фильтрации. Особенно хорошо это видно в режиме Perfomance, но и в дефолтном немного заметно, а еще лучше эффект проявляется в динамике. Как видно из тестов производительности, выгода от всех оптимизаций текстурной фильтрации подобной агрессивности достигает 10-20%. Впрочем, у пользователя всегда остается возможность отключения оптимизаций всех (режим Quality с отличным качеством) или по выбору, нужно лишь помнить о соответствующем снижении производительности.
| Far Cry, Сцена 2 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
На скриншотах второй сцены из Far Cry мы видим аналогичную схему, качественные режимы ATI и NVIDIA сравнимы, но уже с превосходством первой из-за высококачественного режима анизотропной фильтрации, обеспечивающего высокую детализацию на поверхностях с разным углом наклона. На настройках по умолчанию качество картинки примерно одинаковое, явных последствий агрессивных оптимизаций почти не видно. А производительный (Perfomance) режим у обоих вендоров получился с теми же проблемами — на ATI наблюдается пониженная детализация всех мип-уровней и явные проблемы с освещением (лайтмапами или пиксельными шейдерами), а на NVIDIA — текстурный шум от излишне оптимизированной трилинейной и анизотропной фильтраций.
F.E.A.R. (Direct3D)
Встроенный бенчмарк в игре F.E.A.R., использующийся во множестве обзорных статей, также является одним из наиболее популярных 3D тестов. Игра отличается сложными пиксельными шейдерами и четкими текстурами, на которых хорошо видны проблемы текстурной фильтрации. К сожалению, игра также отличается и своей темнотой, которая помогает скрывать некоторые огрехи оптимизированной текстурной фильтрации. Как и в случае с Far Cry, сначала рассмотрим влияние 3D настроек на производительность в F.E.A.R., а потом — на качество картинки.
В этой игре ситуация со скоростью получилась иная, по сравнению с предыдущим тестом, видеокарты обоих основных вендоров показывают примерно равные приросты и падения производительности от изменения настроек по умолчанию на "производительные" и "качественные". Производительность в качественном режиме падает на 7-8%, а в производительном растет всего лишь на 2-4%, что позволяет говорить об упоре игры при выбранных настройках в филлрейт или скорость исполнения пиксельных шейдеров. Иными словами, F.E.A.R. показывает, что есть примеры игр, в которых оптимизации дают не так много. Рассмотрим наглядно, есть ли тут смысл в изменении настроек с дефолтных.
| F.E.A.R., Сцена 1 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Первая сцена показывает уже привычную для нас ситуацию. Видеокарта ATI дает почти одинаковую картинку в Default и Quality режимах, лишь Perfomance отличается сниженной детализацией мип-уровней и явной оптимизацией трилинейной фильтрации, хорошо видимой на текстуре напольного покрытия. А NVIDIA, как обычно, отличилась текстурным шумом, видимым уже в режиме по умолчанию, а в Perfomance просто бросающемся в глаза, особенно в динамике. Высказываем наше субъективное мнение: считаем качественные режимы примерно равными (с обычным малым превосходством ATI из-за качественной анизотропки), режим по умолчанию чуть лучше у ATI, а Perfomance у них просто разные. Кому-то будет приятнее смотреть на замыленные мип-уровни и их явные границы, а кому-то — на "шум" некоторых из текстур.
| F.E.A.R., Сцена 2 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Аналогичная вышеприведенной ситуация, только проблемы выражены еще более ярко. Небольшой муар виден уже и на картинках, полученных с видеокарты ATI в дефолтном режиме, правда, он меньше, чем у NVIDIA в Default и значительно меньше, чем у нее же в Perfomance. Режим Quality у ATI показывает чуть большую детализацию на текстуре стены, чем тот же режим на NVIDIA, вероятно, это воздействие качественного алгоритма анизотропной фильтрации, зато у ATI в качественном режиме появляются слишком резкие переходы в текстуре стены примерно в середине картинки (сложно показать на статических скриншотах). Режим по умолчанию чуть лучше у ATI, так как муара там меньше (с другой стороны — четкость чуть ниже), а качество картинки в режиме Perfomance читатель пусть оценивает сам, очень разные подходы к поднятию производительности при изменении видеонастроек у двух компаний, производящих видеочипы. Если учесть почти одинаковую относительную производительность, выбор режима, на наш взгляд, очевиден — Default или Quality, а Perfomance в игре не имеет смысла, вероятно, производительность игры в тесте не была ограничена выборкой из текстур.
Splinter Cell: Chaos Theory (Direct3D)
Последняя часть Splinter Cell — отличный образец довольно старой игры, но достаточно технологичной, и все еще пользующейся спросом у 3D тестеров. Среди ее особенностей можно выделить качественные текстуры, применение нормалмаппинга на всех поверхностях и параллаксмаппинга на многих из них, а также — всепоглощающую темноту, что обусловлено жанром игры. Рассмотрим качество и производительность 3D рендеринга видеокарт ATI и NVIDIA в трех разных режимах, которые описаны в начале статьи.
В Splinter Cell: Chaos Theory производительность в режимах Quality, Default и Perfomance отличается еще меньше, чем в предыдущих тестах F.E.A.R. Скорость производительного режима больше, чем режима по умолчанию, всего на 2-3%, а качественный режим медленнее дефолтного всего лишь на 6% у ATI (и это — с учетом включения качественного режима анизотропии), и 3% — у NVIDIA (с отключением всех текстурных оптимизаций). Похоже, что, как и F.E.A.R., в скорость текстурирования игра не упирается. Посмотрим, что будет на скриншотах, есть ли смысл в оптимизациях для Splinter Cell…
| Splinter Cell: Chaos Theory, Сцена 1 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Мда-а-а, это из-за тех жалких 3-6 процентов производительности в NVIDIA жертвуют нормальной текстурной фильтрацией? Странно, что в этой сцене и улучшений от качественной анизотропной фильтрации ATI тоже не видно, их Quality режим почти не отличается от Default, а Perfomance прогнозируемо хуже из-за завышенного mipmap LOD bias. Качественный режим у NVIDIA хорош, отличий с соответствующей картинкой ATI почти нет, а все остальные режимы показывают хромающее качество текстурной фильтрации на вертикальной стенке, которая показана на фрагментах. Для режима Perfomance в движении там мрак полный, ведь все эти пиксели шевелятся, и картина перед игроком предстает совсем неприглядная. Дефолтный режим чуть лучше, но шумность текстур на определенных мип-уровнях там тоже хорошо заметна. Вертикальную поверхность посмотрели, теперь очередь за горизонтальной.
| Splinter Cell: Chaos Theory, Сцена 2 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
На горизонтальных поверхностях в Splinter Cell: Chaos Theory у NVIDIA почти те же самые проблемы (только вместо жутких полосок появился муар), но все же менее заметные. Эталонное качество режимов Quality у ATI и NVIDIA, почти то же самое у режима по умолчанию на ATI (лишь с меньшей четкостью на некоторых дальних поверхностях) и разные проблемы в остальных случаях. Для Perfomance режима ATI подтверждается все вышесказанное про него — по сути, основные изменения вызваны снижением параметра настройки "Mipmap Detail Level". И у производительного режима NVIDIA проблема осталась та же — жуткий муар и шум на средних мип-уровнях, снижение качества рендеринга явно не соответствует мизерному повышению производительности. В режиме по умолчанию на NVIDIA также видны следы включенных оптимизаций текстурной фильтрации — все тот же легкий муар и шум в динамике. Он пусть и не такой большой, но все же заметный в некоторых случаях.
Serious Sam 2 (Direct3D)
Serious Sam 2 — игра, которая поддерживает как Direct3D, так и OpenGL API, этим она и ценна для нас во вторую очередь. А в первую — большими пространствами и очень качественными текстурами, которые сразу выдают все погрешности в текстурных фильтрациях и оптимизации их алгоритмов. В игре очень много поверхностей со сложным текстурированием, текстуры большие, слоев много, поэтому текстурирование — один из основных ограничивающих факторов в этой игре. Рассмотрим сравнительную производительность игры в наших трех режимах, сразу скажем, что можно ожидать большей разницы, нежели в предыдущих играх.
Совсем другое дело! Хотя режимы высокой производительности (Perfomance) дают всего по 8% для обеих видеокарт, набор настроек максимального качества (Quality) очень сильно влияет на производительность и ATI и NVIDIA. 24% у видеокарты на основе видеочипа компании ATI и 16% у платы на чипе NVIDIA — это очень много. Сразу видно, что в этой игре оптимизации текстурной фильтрации (а может и какие-то оптимизации под конкретное приложение в CATALYST A.I.) имеют четкий смысл и могут дать большой прирост скорости. Но не слишком ли сильно подобные оптимизации влияют на итоговое качество рендеринга? Смотрим:
| Serious Sam 2 (Direct3D), Сцена 1 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Я не зря выбрал именно такую сцену и такой ракурс. Хотя в игре вы нечасто будете смотреть на небо почти вертикально вверх, для определения влияния различных настроек на качество картинки такой угол обзора и наблюдаемый объект хорошо подходят. Смотрите — хорошо видно положительное влияние "High Quality AF" на качество Quality режима у видеокарты ATI, этот качественный алгоритм не имеет таких слабых мест, как неудобные углы, при которых качество анизотропной фильтрации ухудшается. По картинкам можно подумать, что и у NVIDIA в режиме Perfomance все почти также четко, но это не так. В динамике виден явный текстурный шум на значительной площади поверхностей, что выглядит очень плохо.
В режиме по умолчанию у ATI и NVIDIA все нормально, но не идеально: видны проблемы с четкостью текстур (дополнительные оптимизации анизотропии или просто неудобный угол) у первой и мелкие артефакты в виде небольшого "песочка" у второй. Качественный режим у NVIDIA все проблемы убирает, но все же далек до эталонного качества режима Quality у ATI. Впрочем, и падение производительности в этой игре у видеокарты на базе чипа ATI значительно большее. Рассмотрим еще один пример из Serious Sam 2 в Direct3D режиме:
| Serious Sam 2 (Direct3D), Сцена 2 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Это как раз то, чем славится игра еще со времен первой части, на таких длинных полосах и становятся видны некоторые проблемы качества фильтраций. Впрочем, похоже, что за время, прошедшее с выпуска первой части сериала, разработчики видеочипов научились справляться с такими ситуациями. Если не рассматривать Perfomance режимы, то качество в целом неплохое. Но рассмотрим картинки подробнее…
Визуальной разницы между Quality и Default на ATI почти нет, что не слишком радует, так как падение производительности в режиме было слишком большое, а если по качеству разницы нет, то смысла в качественном режиме немного. С другой стороны, качество картинки в режиме по умолчанию на ATI очень хорошее, чуть лучше предлагаемого NVIDIA в дефолтном же режиме за счет отсутствия шума на некоторых из границ мип-уровней, которые есть на продукции последней. Не говоря уже о Perfomance режиме, в котором границы мип-уровней становятся явно видимыми (у ATI производительный режим традиционно портит завышенный mipmap LOD bias). Зато в качественном режиме карта NVIDIA явно подтягивается к ATI'шному качеству, и так как неудобных наклонных поверхностей в сцене нет, может похвастаться тем же уровнем качества при меньшем падении скорости относительно настроек по умолчанию.
Serious Sam 2 (OpenGL)
Хотя OpenGL рендерер игрой официально не поддерживается, возможность его включения есть, чем мы не преминем воспользоваться, так как современные и технологичные OpenGL игры можно посчитать на пальцах. И хотя OpenGL рендерером поддерживаются не все эффекты игры, нас больше интересует простое текстурирование, которое там делается ничуть не хуже, чем в основной Direct3D версии. Демка для тестирования производительности осталась та же самая, а сцены для снятия скриншотов мы сменили на другие, чтобы было интереснее. Но сначала все внимание на производительность:
В OpenGL режиме Serious Sam 2 ситуация получилась еще интереснее, чем в Direct3D. То ли из-за того, что вендоры не обращают внимания на оптимизацию для неподдерживаемых режимов в играх (напомню, что OpenGL API из меню Serious Sam 2 не включить никак), то ли из-за того, что OpenGL части в драйверах игровых видеокарт уделяется меньше внимания. В любом случае, результат налицо, 11% и 21% дополнительной скорости от включения производительного режима на NVIDIA и ATI и 26% и 28% — потери среднего показателя FPS в режиме Quality по сравнению с настройками драйвера по умолчанию, соответственно. Впервые видеокарта NVIDIA получает меньший прирост от производительного режима и большее падение скорости от качественного, поэтому очень интересно посмотреть на соответствующее нашим режимам качество рендеринга.
| Serious Sam 2 (OpenGL), Сцена 1 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Да, можно сказать, что ситуация поменялась, в режиме по умолчанию у NVIDIA в данном случае больше сильных сторон — четкость на наклонной поверхности выше, чем у ATI, а шума не наблюдается. С другой стороны, на плате NVIDIA в режиме Perfomance явно видны грубые оптимизации анизотропной фильтрации — снижение ее уровня на дальних мип-уровнях, а также небольшая зашумленность на моделях автоматического оружия, к которым применено наложение карт нормалей. Качественный режим у NVIDIA весьма похож на режим по умолчанию, так что не особенно ясно, куда делись потерянные проценты скорости. В случае с ATI все понятно — их потратили на качественную анизотропную фильтрацию, на Quality скриншоте явно видна большая четкость текстур на наклонных поверхностях, чем на всех остальных картинках.
| Serious Sam 2 (OpenGL), Сцена 2 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
На скриншотах второй тестовой сцены разница между Quality и Default на видеокарте ATI опять почти не видна, а у NVIDIA становятся слегка видимыми границы мип-уровней в режиме по умолчанию. Режимы Perfomance традиционно отличаются больше всего, и у ATI и у NVIDIA видны границы мип-уровней, что говорит об агрессивных оптимизациях трилинейной фильтрации, у ATI также снижена детализация мип-уровней. Тут ничего нового, все ранее обнаруженные тенденции подтверждаются. Тем страннее относительные показатели производительности Serious Sam 2 в OpenGL режиме, особенно это касается качественных режимов, в которых не видно особых улучшений качества, зато снижение производительности более чем на четверть способен почувствовать каждый.
Prey (OpenGL)
Одна из немногих "чистых" OpenGL игр, которая базируется на известном графическом движке игры DOOM 3. Она не такая темная, как прародитель графического движка, и обладает текстурами лучшего качества (что вполне понятно, если сравнить даты выхода этих двух игр), все это позволяет оценить качество текстурной фильтрации и выявить возможные последствия оптимизаций. Но больше всего игра нас интересует именно как один из немногочисленных представителей OpenGL игр. Как обычно, рассмотрим влияние настроек на производительность и качество по скриншотам из пары игровых сцен.
И опять мы видим ситуацию, похожей на которую не было в наших предыдущих примерах — производительные режимы остаются в рамках стандартных 8-11% и для ATI и для NVIDIA, а качественные режимы показали сильно отличающиеся относительные цифры. Если 15% для NVIDIA — это хороший средний показатель по вышеприведенным примерам, то 28% для видеокарты ATI — слишком много, на наш взгляд. Непонятно, то ли это влияние высококачественной анизотропной фильтрации сказывается, то ли результат отключения оптимизации под конкретное приложение при помощи параметра CATALYST A.I., но факт остается фактом — чтобы оправдать такое снижение производительности, нужно показывать выдающееся качество картинки, в обратном случае никакой пользы от режима Quality нет.
| Prey, Сцена 1 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Чего пока не видно, разницу между Quality и Default режимами для видеоплаты ATI нужно искать днем с огнем. Значит, больше вероятность того, что в снижении производительности все-таки отключение оптимизаций конкретно под Prey виновато… У NVIDIA разница между дефолтным режимом и качественным есть — в последнем не видно шума на текстурах на некоторых мип-уровнях. Perfomance режим у ATI, как обычно, больше всего отличается детализацией текстур на всех мип-уровнях, а у NVIDIA — слишком мощными оптимизациями текстурной фильтрации, из-за которых четко виден шум даже на статической картинке, что уж говорить о динамике. Особенно хорошо сопутствующие артефакты видны на кустике, расположенном на переднем плане. Посмотрим на вторую сцену, может быть, там что-то изменится.
| Prey, Сцена 2 | |||
| Perfomance | Default | Quality | |
| ATI |  |  |  |
| NVIDIA |  |  |  |
Второй пример из Prey еще лучше раскрывает проблемы режимов производительности — на ATI все слишком замылено, а на NVIDIA — слишком четко. Так четко, что при движении добрая половина пикселей шевелится, как живая. В остальных режимах разница не слишком заметна, режим Quality на обеих видеокартах очень хорош, картинка почти идентична, за исключением нескольких мелочей, режим Default на NVIDIA отличается от качественного небольшим текстурным шумом, а на ATI не отличается вовсе. Непонятно, за что "платить" жуткие 15 и 28 процентов производительности соответственно? Но для этого нам и даны настройки драйверов, чтобы мы подобрали под себя некое оптимальное сочетание производительности и качества.
Выводы
Подведем выводы отдельно по нашим режимам тестирования, так как все они получились очень разными. Повторимся, что некоторые из выводов являются субъективным мнением автора статьи, читатели вольны с ними соглашаться или не соглашаться.
Quality — максимальное качество картинки у последних чипов ATI и NVIDIA со всеми настройками драйверов на максимальное качество и отключенными оптимизациями очень хорошее, и отличить их друг от друга в большинстве случаев очень сложно, а то и невозможно. В качественном режиме у чипов NVIDIA и ATI есть лишь редкие слабые стороны и качество рендеринга очень похожее, но с учетом поддержки качественной анизотропной фильтрации видеочипами последней, мы отдаем пальму первенства в "качественной" (Quality) категории именно современным видеочипам ATI. Разница в большинстве случаев невелика, и чаще всего ее надо специально искать с лупой, но она все же есть.
Default — в наиболее часто используемом и востребованном режиме складывается неоднозначная ситуация, проблемы с качеством есть как у NVIDIA, так и у ATI. Но все же, можно сказать, что с небольшим перевесом по "умолчательному" качеству побеждает опять ATI. Здесь разницу оказалось найти даже труднее, различные вопросы по качеству есть как к чипам одной компании, так и к другой (см. выше). Но все же, NVIDIA часто подводят слишком агрессивные оптимизации текстурной фильтрации, вызывающие крайне неприятные артефакты в виде шумов, "песочка", муара и пр. У ATI различные погрешности хотя и проявляются, но в меньшем количестве случаев.
Perfomance — а тут ситуация иная, четко виден разный подход ATI и NVIDIA к самым действенным оптимизациям, направленным на повышение производительности. Если у ATI это снижение качества фильтрации методом оптимизации трилинейной фильтрации и снижения степени анизотропной, а также завышение текстурного mipmap LOD bias, то у NVIDIA начинают действовать агрессивные оптимизации трилинейной и анизотропной фильтрации, проявляющиеся в виде указанных выше артефактов. Сложно сказать однозначно, чей подход лучше, но методы NVIDIA обычно дают больший прирост в производительности и/или меньшую потерю в качестве на выбор самого пользователя. Да и возможность включения лишь необходимых на взгляд пользователя оптимизаций, на наш взгляд, лучше, чем непонятно на что влияющий в конкретной игре CATALYST A.I.
В целом, можно отметить, что оптимизации обычно дают бОльшую разницу в производительности и качестве на видеочипах NVIDIA, по сравнению с ATI. Но главное, на что мы обращаем внимание, — на наш взгляд, излишне агрессивные оптимизации трилинейной и анизотропной текстурной фильтрации в режиме настроек по умолчанию. Настройки, которые предлагает NVIDIA, в большом количестве игр дают видимые артефакты вроде текстурного шума. Конечно, внимание читателей в статье намеренно обращалось на наиболее показательные фрагменты, в реальной игре встречающиеся не повсеместно и не на весь экран. Кроме того, иногда похожие артефакты (шум или "песочек" на текстурах) проявляются и на видеокартах ATI в режиме по умолчанию, но там они проявляются значительно реже.
А оптимизации трилинейной и анизотропной фильтрации у NVIDIA часто приводят к заметному текстурному шуму даже в режиме по умолчанию, в некоторых играх такие шумы явно негативно влияют на общий уровень качества рендеринга, и небольшой выигрыш в производительности не всегда может оправдать такое снижение качества. Можно сказать, что оптимальными настройками для видеокарт NVIDIA на данный момент является режим Quality и в редких исключениях — Default, а для ATI оптимален Default, и лишь в некоторых случаях — Quality. Но эти выводы субъективны, и сравнивать производительность видеокарт с разными настройками качества неправильно, оптимальным вариантом нам кажется сравнение производительности с настройками драйверов по умолчанию (в отдельных случаях — с максимальным качеством), с приведением нескольких скриншотов для того, чтобы читатели сами могли оценить получаемое качество рендеринга.
