Тестирование профессиональных
3D-акселераторов
в 3D Studio MAX 3.1
- декабрь 2001 года, часть 1

ЧАСТЬ 1: Введение, список участников тестирования, конфигурации, условия тестирования

До последнего времени в разделе Видеосистема нашего сайта iXBT.com при рассмотрении новинок рынка видеокарт упор делался на сектор игровых акселераторов по причине массовости выпуска продуктов для последнего. На нас сыпался поток справедливых упреков в том, что мы не уделяем никакого внимания нуждам той части пользователей, которые работают в очень интересном секторе программных разработок, а именно - 3D-моделировании. Ведь для этого раздела рынка видеоподсистем выпускаются свои особенные 3D-акселераторы (впрочем, многие специалисты в указанной области используют и игровые ускорители, обладающие неплохим программным и аппаратным багажом для целей 3D-дизайна).

Выпуском данного материала мы открываем новый подраздел по исследованию видеокарт, выпущенных специально для сектора профессиональной 3D-графики. Впрочем, ограничиваться рассмотрением только таких карт мы не будем, поскольку, как я уже сказал, многие студии и центры соответствующих разработок в 3D-моделировании для своих нужд используют видеокарты из игрового сектора. Разумеется, область применения таких карт сравнительно невелика, однако, мы не будем обходить своим вниманием и этот аспект.

Одним из самых популярных пакетов в области профессиональной 3D-графики является 3D Studio MAX от Kinetix (подразделения Autodesk). Мы свой "почин" начинаем именно с исследования работы ускорителей с этим ПО. В дальнейшем, по мере отлаживания методик и появления опыта в тестировании и анализе подобных плат, мы будем расширять сферу охвата, включая туда и более мощные и совершенные пакеты.

Начнем мы с анализа работы с 3D Studio MAX пяти акселераторов: трех карт из профессионального "стана" и двух представителей игрового сектора. Представляем их.

Платы

NVIDIA Quadro2 Pro

Reference card NVIDIA Quadro2 Pro имеет AGP x2/x4 интерфейс, 64 Мб DDR SDRAM памяти, размещенной в 8-ми микросхемах на лицевой стороне PCB.

Краткие технические характеристики:

• Graphics Core: 256-bit
• Triangles per Second: 31 Million
• Pixels Per Second: 1.0 Billion
• Memory Bandwidth: 6.4 GB/s
• NVIDIA Shading Rasterizer (NSR)
• Second Generation Transform and Lighting (T&L)
• Unified Driver Architecture (UDA)
• 32-bit Z/Stencil Buffer
• 64MB Unified Frame Buffer
• AGP 4X with Fast Writes

На базе NVIDIA Quadro2 Pro выпускается одна единственная карта - ELSA Gloria III, которая, собственно, представляет собой ту же reference card в комплекте с программным обеспечением от ELSA, в том числе и специальным драйвером для работы с рядом пакетов 3D-моделирования - MAXTreme (он доступен для свободного скачивания на сайте NVIDIA.

NVIDIA Quadro2 MXR

Reference card NVIDIA Quadro2 MXR имеет AGP x2/x4 интерфейс, 32 Мб SDR SDRAM памяти, размещенной в 4-х микросхемах на лицевой стороне PCB.

Краткие технические характеристики:

• Graphics Core: 256-bit
• Triangles per Second: 25 Million
• Pixels Per Second: 400 Million
• Memory Bandwidth: 2.93 GB/s
• NVIDIA Shading Rasterizer (NSR)
• Second Generation Transform and Lighting (T&L)
• Unified Driver Architecture (UDA)
• 32-bit Z/Stencil Buffer
• 32MB Unified Frame Buffer
• AGP 4X with Fast Writes
• Digital Vibrance Control (DVC)

На базе NVIDIA Quadro2 MXR выпускается также одна карта - ELSA Sinergy III, которая также представляет собой reference card в комплекте с программным обеспечением от ELSA, в том числе и специальным драйвером для работы с рядом пакетов 3D-моделирования - MAXTreme.

ATI FireGL2

Карта ATI FireGL2 имеет AGP x2/x4 интерфейс, 64 Мб DDR SGRAM памяти, размещенной в 8-ми микросхемах на лицевой и оборотной сторонах PCB.

Краткие технические характеристики:

• Graphics controller - IBM Chipset: RC 1000 256-bit Graphics Rasterizer and GT1000 hardware geometry engine with integrated features including;
• VGA Controller - 2D/3D Raster Engine and dual Texture Unit;
• 8-bit Double Buffered Overlays;
• Video Overlay Unit;
• 2 DMA / BLIT Units;
• Polygon Setup Processor;
• 300 MHz / 30-bit Palette DAC, including four color lookup tables and gamma correction table;
• 256-bit Rasterizer & DDR memory interface;
• Bus type - AGP 2X/4X v2.0 Compliant;
• Memory configuration - 64 Mb DDR SGRAM, Unified Framebuffer;
• 3D performance:
  • 27 million Triangles/second, G-Shaded, Z-buffered, non-Textured
  • 31 Million Anti-Aliased Vectors/second
  • 410 Million Pixels/second fill rate, G-Shaded, Z-buffered, non-Textured
  • 200 Million Pixels/second Trilinear Texture fill rate (Mip-mapped)

Эта плата была выпущена еще компанией Diamond Multimedia, продукты которой после объединения с S3 (ныне Sonic Blue) растворились в недрах корпорации S3. После того, как Sonic Blue решила уйти из сектора видеокарт, оба бизнеса по выпуску игровых и профессиональных плат она продала другим компаниям. Таким образом, ATI Technologies стала владельцем семейства FireGL. Вплоть до последнего времени эти акселераторы выпускались на базе процессоров от IBM. И только с выпуском RADEON 8500 канадская компания объявила новую линейку FireGL 8700/8800 уже на основе своего GPU.

Поэтому рассматриваемая ныне карта имеет еще BIOS от S3 Corporation и набор программного обеспечения, созданный командой из Diamond Multimedia.

NVIDIA GeForce3

Gainward CARDEXpert GeForce3 PowerPack на базе NVIDIA GeForce3 имеет AGP x2/x4 интерфейс, 64 Мб DDR SDRAM памяти, размещенной в 8-ми микросхемах на лицевой стороне PCB.

Краткие технические характеристики:

• Graphics Core: 256-bit
• Triangles per Second: 76 Million
• Pixels Per Second: 800 Million
• Memory Bandwidth: 7.3 GB/s
• NVIDIA nfiniteFX Engine
• 3D Textures
• Vertex Shaders
• Pixel Shaders
• Shadow Buffers
• High-Definition Video Processor (HDVP)
• High-Resolution Antialiasing (HRAA)
• Lightspeed Memory Architecture
• Unified Driver Architecture (UDA)
• 32-bit Z/Stencil Buffer
• 64MB Unified Frame Buffer
• AGP 4X with Fast Writes

Уже достаточно продолжительное время многие специалисты в области профессиональной 3D-графики используют акселераторы игрового класса на базе процессоров от NVIDIA, которые очень неплохо справляются со своей работой в пакетах уровня 3D Studio MAX благодаря прекрасно отлаженному и многофункциональному OpenGL-драйверу. Поэтому нам было весьма интересно сравнить работу этого мощнейшего игрового ускорителя с более дорогими профессиональными картами.

ATI RADEON 64MB DDR (183 MHz)

ATI RADEON 64MB DDR VIVO на базе ATI RADEON Graphics имеет AGP x2/x4 интерфейс, 64 Мб DDR SDRAM памяти, размещенной в 8-ми микросхемах на лицевой и оборотной сторонах PCB.

Краткие технические характеристики:

• Graphics Core: 256-bit
• Triangles per Second: 30 Million
• Pixels Per Second: 366 Million
• Memory Bandwidth: 5.8 GB/s
• CHARISMA ENGINE
• 3D Textures
• PIXEL TAPESTRY architecture
• Twin Cache Architecture
• Superscalar Rendering
• Environment bump mapping
• 32-bit Z/Stencil Buffer
• 64MB Unified Frame Buffer
• AGP 4X with Fast Writes

RADEON представляет собой типичный игровой ускоритель, который не предназначен для работы с профессиональной 3D-графикой и его ПО не оптимизировано для этих целей, однако нам было интересно посмотреть, как поведет себя эта карта при работе в 3D Studio MAX (в дальнейшем - 3D MAX), тем более, что раз в тестировании принимает участие игровая карта на базе процессора от NVIDIA, то необходимо и присутствие представителя от конкурирующей фирмы. К сожалению, на момент начала работы над этим материалом более мощный и соперничающий с NVIDIA GeForce3 ATI RADEON 8500 был еще недоступен (как и RADEON 7500), поэтому самым мощным акселератором игрового класса от ATI на тот момент был RADEON 64 MB DDR, когда как еще с весны на рынке был представлен намного более сильный NVIDIA GeForce3.

Условия тестирования

Для тестирования были использованы следующие конфигурации компьютеров:

• Компьютер на базе Pentium4 (Socket 423):
  • процессор Intel Pentium4 1500;
  • системная плата ASUS P4T (i850);
  • оперативная память 256 MB RDRAM PC800;
  • жесткий диск Quantum FB AS 20GB;
• Компьютер на базе Athlon:
  • процессор AMD Athlon 1200;
  • системная плата Chaintech 7KJD (AMD760);
  • оперативная память 256 MB DDR SDRAM PC2100;
  • жесткий диск IBM DTLA 45GB;

Тестирование проводилось на двух операционных системах: Windows NT 4.0 Service Pack 6 и Windows 2000 PRO Service Pack 2. При установке нового ускорителя система переустанавливалась, чтобы избежать возможных ошибок.

Во время тестирования использовались два разрешения экрана: 1280х1024 и 1600х1200 при 32-битной глубине цвета. Собственно тестирование проводилось на более низком разрешении (так как в разрешении 1600x1200 результаты, как ни странно, не отличались в пределах допустимых погрешностей), а на более высокое переключались во время работы с целью выяснить, будет ли 3D MAX оставаться в работоспособном состоянии. С целью определить качество драйверов и работоспособность ускорителей под разными API тестирование проводилось во всех доступных API - OpenGL, Direct3D и API от производителей чипов.

Во всех сценах применяются всенаправленные источники света (Omni).

Для тестирования использовались 5 сцен:

1. Сцена 1 состоит из 3 источников света и 50 объектов, собранных в один. Количество вершин 37256, количество треугольников 67139. Отрендеренный скриншот сцены:
   
   
   
   
   
   
2. Сцена 2 сложнее, состоит из 1 источника света и 118 объектов. Количество вершин 306468, треугольников 26051. Отрендеренный скриншот сцены:
   
   
   
   
   
   
3. Сцена 3 является самой сложной в плане количества вершин и треугольников - 564196 и 1098352 соответственно. Количество объектов-13, один источник света. Отрендеренный скриншот сцены:
   
   
   
   
   
   
4. Сцена 4 не содержит сложной геометрии, она предназначена для тестирования работоспособности ускорителя с большим количеством источников света. Состоит из 4 геометрических объектов неправильной формы, общее число треугольников составляет 24960 при 12488 вершин. Используется 10 источников света типа Omni. Отрендеренный скриншот сцены:
   
   
   
   
   
   
5. Сцена 5 полностью аналогична предыдущей, только источники света там используются другого типа-Spot. Этот тип освещения является более сложным для расчетов. Отрендеренный скриншот сцены:
   
   
   

Основной упор при тестировании был сделан на оценку скорости работы при различных вариантах затенения предварительного рендеринга как в большом окне, так и в малых окнах. Также выявлялись и фиксировались все ошибки, возникающие при работе. Использовались стандартные установки 3D MAX и специально разработанные сцены, различающиеся по сложности.

Каждая сцена просматривалась как в максимально развернутом окне, в каждом из четырех режимов:

• Wireframe
  
  
  
  
  
  
• Smooth + HighLights
  
  
  
  
  
  
• Smooth + HighLights, texture on, correction off
  
  
  
  
  
  
• Smooth + HighLights, texture on, correction on
  
  
  
  
  
  

Настройки каждой сцены можно изменить через контекстное меню, щелкнув правой клавишей мыши на рабочем поле окна. Почти все параметры вьюпорта задаются в меню Viewport Configuration.

Выбранные для тестирования режимы визуализации - wireframe, facets, smooth+highlights и smooth+highlights с коррекцией текстур являются наиболее часто используемыми в повседневной работе:

• Wireframe -- режим отображения геометрии в виде сетки. Является наиболее удобным для создания и редактирования геометрии, хотя не всегда даже приблизительно дает понять, как будет выглядеть отрендеренная картина, по большей части в работе используется именно этот режим визуализации. Для тех, кто вообще не использует режимы предварительного рендеринга, имеет смысл обратить внимание именно на результаты тестов в этом режиме.
• Режим визуализации facets отображает геометрию в виде залитых цветом материала треугольников, и дает представление о том, как будут выглядеть фигуры и примерно как они освещены. Очень приблизительно, но зато довольно быстро.
• Наиболее информативным в плане приближенности к финальному виду сцены является режим визуализации smooth+highlights и его разновидность-smooth+highlights с коррекцией текстур. Сглаженное отображение освещенных поверхностей с текстурами дает оценить внешний вид сцены, хотя освещение в этом режиме программа показывает очень условно. Режим с коррекцией текстур тестировался для того, чтобы оценить, насколько падает производительность при его активации в одном и том же режиме визуализации.