4/11 3DMark Vantage : Performance-Report zum neuen Benchmark

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CPU-Test

Die beiden neuen CPU-Tests sollen ein Spiel-ähnliches Szenario schaffen und darüber hinaus dem Benutzer während des Tests etwas Interessantes zum Betrachten bieten. Beide CPU-Tests benutzen die gleiche Grafik-Engine, welche auch bei den beiden Game-Tests zum Einsatz kommt, allerdings wird der grafische Rechenaufwand vermindert, um den Effekt der Grafikkarte auf das Ergebnis der Tests zu minimieren. Deshalb finden weder post-processing Effekte, komplexen Shader noch Schatten Verwendung. Auch die Geometrie der Modelle ist vereinfacht und die Welt außerhalb des Sichtfelds der Kamera wird nicht modelliert.

AI

Der AI-Test (artificial intelligence – Künstliche Intelligenz) verfügt über eine Auslastung mit vielen kooperativ manövrierenden und weg-findenden Berechnungen der Künstlichen Intelligenz (KI). Als Schauplatz wählte Futuremark eine Rennstrecke für Flugzeuge, welche alle versuchen durch eine Serie von Toren zu navigieren, ohne sich gegenseitig oder den Boden zu berühren. Der Algorithmus für die Wegfindung richtet sich dabei nach drei Merkmalen: die Tore müssen nach der Reihe durchflogen werden, er schätzt ein physikalisches Flugmodell eines Starrflügelluftfahrzeug und er vermeidet Kollisionen mit anderen Flugzeugen. Die Last wird durch die Planung der Bewegung für jedes Flugzeug erreicht und kann parallelisiert werden, so dass auch Mehrkern-Prozessoren ausgelastet sind. Eine Generatorfunktion generiert zufällig eine Vielzahl von Kandidaten möglicher Wegstrecken, woraufhin der beste Kandidat anhand von Merkmalen wie Nähe zum Grund und Nähe zu anderen Flugzeugen ausgewählt wird. Schnellere Prozessoren können geschicktere Routen für die Flugzeuge berechnen, da hier die Anzahl in Erwägung gezogener Wegstrecken größer ausfällt als bei langsamen Prozessoren.

3DMark Vantage – CPU-Test 1
3DMark Vantage – CPU-Test 1
3DMark Vantage – CPU-Test 1
3DMark Vantage – CPU-Test 1

Physics

Der Physics-Test soll die Physik-Berechnungen in zukünftigen Spieletiteln simulieren. Besitzer einer PhysX-Karte von Ageia kommen hier auf ihre Kosten, da der Test die Karten zur Physik-Berechnung einsetzt. Die Szene zeigt ein Rennen von Flugzeugen, wobei die Tore sehr gefährlich angeordnet sind. Die Flugzeuge ziehen Rauchschwaden nach sich, welche mit Hindernissen, dem Boden und gegenseitig kollidieren. Darüber hinaus reagiert der Rauch auf hindurchfliegende Flugzeuge. Da die Flugzeuge alle zur selben Zeit versuchen durch die Tore zu fliegen, kommt es zu Kollisionen. Die Flugzeuge bestehen aus zwölf starren Teilen, welche von elf zerbrechlichen Gelenken zusammengehalten werden. Das Zerbrechen der Flugzeuge nach einem Zusammenstoß ist nicht vorherbestimmt, sondern wird einzig durch die Physikberechnung in Echtzeit vorgenommen. In der Szene gibt es zwei verschiedene Arten von Toren: donut-förmige, schwebende Tore und solche, die aus zwei kegelförmigen Pylonen bestehen. Beide Torarten sind verformbar und interagieren mit anderen Objekten der Szene. Die Anzahl der Torepaare (Welten) ist dabei von der Anzahl der Prozessorkerne und dem Einsatz einer PhysX-Karte abhängig. Je ein Torepaar wird einer CPU zugeordnet. Eine CPU mit zwei Kernen resultiert demnach in zwei Torepaaren. Eine CPU mit zwei Kernen mit einer PhysX-Karte im PC führt hingegen bereits zu fünf Torepaaren. Vier Kerne bringen vier Torepaare; mit PhysX-Karte sind es hingegen sieben. Jedes Torepaar stellt eine eigene physikalische Welt dar, so dass sich die Welten auch nicht gegenseitig beeinflussen. Futuremark wählte diesen Schritt, um sämtliche Welten getrennt und möglichst schnell berechnen zu können und nicht immer wieder aufeinander abstimmen zu müssen. So kann die PhysX-Karte die ihr zugewiesenen Welten schneller oder langsamer berechnen als die Prozessorkerne die ihnen zugeteilten Welten.

3DMark Vantage – CPU-Test 2
3DMark Vantage – CPU-Test 2
3DMark Vantage – CPU-Test 2
3DMark Vantage – CPU-Test 2

Feature-Test

Texture Fill Rate Test:
Schon in jeder 3DMark-Version enthalten, darf ein Füllratentest ebenso wenig im neuen 3DMark Vantage fehlen. Auch wenn die Shaderintensität in modernen Spielen ohne Zweifel immer mehr zunimmt, so kommt man auch heutzutage in Schwierigkeiten, wenn die nötige Texturleistung nicht vorhanden ist. Denn auf simple, aber effektive Texturen möchte wohl keiner verzichten und die Texturfilterung spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Der Texture-Fill-Rate-Test füllt den Bildschirm mit diversen Dreiecken aus, deren Werte aus einer kleinen Textur mit diversen Koordinaten genommen werden. Die Koordinaten variieren von Frame zu Frame und lassen die Dreiecke rotieren.

3DMark Vantage – Texture Fill Rate
3DMark Vantage – Texture Fill Rate
3DMark Vantage – Texture Fill Rate
3DMark Vantage – Texture Fill Rate

Color-Fill-Test:
Im Color-Fill-Test wird ein Dreieck pro Frame mehrere Male gezeichnet. Der Farb- und Alpha-Wert jeder Ecke sind dabei animiert. Der interpolierte Farbwert wird ohne eine Bearbeitung im Pixelshader in ein Rendertarget mittels Alpha Blending geschrieben. Als Rendertarget wird in dem Benchmark ein 16 Bit Floating-Point-Format (R16G16B16A16) genutzt.

3DMark Vantage – Color Fill Rate
3DMark Vantage – Color Fill Rate
3DMark Vantage – Color Fill Rate
3DMark Vantage – Color Fill Rate

Parallax Occlusion Mapping (POM):
Parallax Occlusion Mapping ist eine recht neue Methode, um ohne allzu viel Rechenleistung in Beschlag zu nehmen, Höhenunterschiede in Texturen darzustellen, damit diese nicht mehr 2-dimensional, sondern realistisch wirken. Der 3DMark Vantage nutzt POM, um eine komplexe Geometrie unter der Oberfläche eines Dreiecks darzustellen. Dazu verwendet man Ray-Tracing-Methoden für eine große Depth-Map (4k x 4k), die die Tiefeninformationen enthält. Zusätzlich werden einige Lichtquellen gerendert und der Rechenalgorithmus muss bestimmen, welche Geometrie in einem sichtbaren Bereich liegt.

3DMark Vantage – POM
3DMark Vantage – POM
3DMark Vantage – POM
3DMark Vantage – POM

GPU-Cloth:
Im GPU-Cloth-Test findet eine Stoffsimulation statt, die alleine von der GPU berechnet wird. Dazu nutzt man Vertex- und Geometryshader-Programme, die in mehreren Renderdurchgängen (Render-Pass) ein realistisches Verhalten der Fahnen erzeugen sollen. Darüber hinaus macht man sich die neuen Stream-Out-Fähigkeiten der Direct3D-10-Beschleuniger zu Nutze, damit man die einzelnen Vertices schneller von einer Berechnung zur nächsten kopieren kann.

3DMark Vantage – GPU-Cloth
3DMark Vantage – GPU-Cloth
3DMark Vantage – GPU-Cloth
3DMark Vantage – GPU-Cloth

GPU-Particles:
In modernen Computerspielen kommen wie auch in Filmen des Öfteren Partikeleffekte zum Einsatz. Der GPU-Particles-Tests im 3DMark Vantage simuliert hunderttausende solcher Partikel, die allesamt in Bewegung sind und mit einer Height-Map kollidieren, worauf sie sich anschließend neu ausrichten müssen. Neben dem Stream-Out-Feature realisiert Futuremark die Partikel im Geometryshader, da dort jeder einzelne Vertex (ein geometrischer Punkt) zu einem kompletten Dreieck zusammengesetzt wird.

3DMark Vantage – GPU-Particles
3DMark Vantage – GPU-Particles
3DMark Vantage – GPU-Particles
3DMark Vantage – GPU-Particles

Perlin-Noise-Test:
Der Perlin-Noise-Test im 3DMark Vantage ist wohl zweifellos der optisch fadeste Abschnitt im neuen Benchmark. Perlin Noise ist ein spezieller Algorithmus, bei dem man durch einfache Formeln schier unendliche Formen mit weichen Übergängen erstellen kann. Unter anderem zur Wolkendarstellung kann man Perlin Noise benutzen. In dem Benchmarkprogramm werden mehrere „Oktaven“ von Perlin Noise mittels des Pixelshaders erstellt. Jeder Farbkanal hat eine eigene „Noise-Funktion“, um die Rechenlast auf der GPU zu erhöhen.

3DMark Vantage – Perlin Noise
3DMark Vantage – Perlin Noise
3DMark Vantage – Perlin Noise
3DMark Vantage – Perlin Noise

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