图形测试的新标尺。3DMark 06技术分析

互联网 | 编辑: 2006-01-23 13:00:00原创 返回原文

从那时的MadOnion,到如今的FutureMark,3DMark系列走过的艰辛相信一直被许多人关注。在这7年中,使它成为最为权威的3D基准测试。依靠它的测试权威性、高度技术前瞻性、简单操作方便的控制界面,最终达到一个令人信服的程度——不管是个人用户、商业用户,厂商也会为了那几分

3DMark的变迁,印证着图形技术的发展

在早年电脑知识还未被人们所普及的时候,购买电脑往往是一件很盲目的事,许多人不知道自己花了数千上万元所购买的电脑究竟是一个什么玩意。随着这种对于了解自己电脑性能的需求越发强烈的时候,出现了一系列简单测试电脑硬件的软件,我们称它们为评测软件。相信许多人都记得在自己第一次组装电脑的时候,身边的高手,总会电脑装好运行一些程序,在那些眼花缭乱的画面之后,告诉你:这台电脑性能真的很棒。这是电脑卖场中已经司空见惯的场面,电脑测试软件被许多人看作是衡量电脑性能的有力工具,而测试软件在目前被细化,优化的发展下,也使测试软件本身更具针对性,更符合消费者的口味——按照自己的使用需求选择合适的测试软件。

简单算一下,从几年前的测试软件,发展到现在依旧势头坚挺的可以说是屈指可数,而在这其中就包括了我们今天的主角——3DMark——从3Dmark99一直发展到3DMark 06,7年所坚持的品质,并铸造出一款出色、权威、专业的图形技术测试软件。

从那时的MadOnion,到如今的FutureMark,3DMark系列走过的艰辛相信一直被许多人关注。在这7年中,使它成为最为权威的3D基准测试。依靠它的测试权威性、高度技术前瞻性、简单操作方便的控制界面,最终达到一个令人信服的程度——不管是个人用户、商业用户,厂商也会为了那几分之差,甘愿优化甚至作弊去达到测试的领先,恐怕这就是3DMark的魅力吧。

2006年1月18日,FutureMark正式发布3DMark 06

在2006年1月18日,FutureMark发布了其最新力作3DMark 06,而PCHOME也在第一时间针对3DMark 06进行完整评测,就让我们一起体验一下目前最新图形测试软件的魅力吧!

06版——新的要求,新的高度

依旧以往FutureMark的惯例,3DMark总是每两年为一个周期,比如从3DMark 99到3DMark 2001(3DMark 2000这款产品基本可以忽略不计),从3DMark 2001到03,从03到05,都是这样,但在最近几个版本中,相信大家都会发现,显卡的图形技术发展太快了,以至于3DMark 03和05都淘汰得太快,尤其在7800GTX、X1800XT,以及SLI/CrossFire技术出现之后,3DMark 05的成绩更是恐怖得提升,而在新显卡上新的技术需要支持,新的系统也需要支持新的特性,这一切的需求都使FutureMark将它的开发流程缩短,3DMark 06在这种错综复杂的环境下推出。

在3DMark 06上,并没有从3DMark 2001到03如此之大的改变。我们可以看作是一个3DMark 05的升级版而已,为什么这样说,在之后的测试中,我们会发现这点。不过在特性技术以及要求上,倒是比前作有一个很大的提升。我们用图表来简单概括一下。

从表格中,我们可以看到,3DMark 06相比3DMark 05在各方面都有显著的提高,最为重要的就是增加了对ShaderModel 3.0以及HDR渲染的支持,其他方面的细节级别,都提高了一个档次。在3DMark 06上还追加了CPU 方面的支持,支持多核心、多线程的支持,各方面的要求都高了,对系统配置的要求自然也提升一个级别,以下是3DMark 06的推荐系统配置:

●主频2.5GHz或更高的Intel、AMD处理器;
●DirectX 9兼容显卡,支持Pixel Shader 2.0或更高,显存256MB或更高(HDR/SM3.0测试需要DirectX 9级别硬件且支持SM3.0、16位浮点纹理和16位浮点混合);
●1GHz内存;
●1.5GB空闲硬盘空间;
●Windows XP SP2操作系统并安装最新升级补丁;
●微软2005年12月份发布的DirectX 9.0c并安装最新升级补丁;
●部分功能需要微软IE6浏览器并安装最新升级补丁;
●部分功能需要微软Excel 2000/XP/2003;

在3DMark 06上,FutureMark依旧有多个级别的版本,其中包括了普通版(Basic)、高级家用版(Adavanced)以及商用专业版(Professional)三种版本,其中普通版可以免费下载,而高级家用版和商用专业版则需要购买,且商用专业版要490美元(下载)/500美元(光盘)的天价。三种版本所能达到的功能如下:

3DMark06普通版(免费)主要功能:

●两个SM2.0测试;
●两个HDR/SM3.0测试;
●两个全新CPU测试;
●demo;
●系统信息工具;
●测试结果在线比较。

3DMark06高级家用版额外功能:

●完全自由控制测试配置,包括分辨率、Shader、反锯齿和纹理过滤等;
●着色性能纹理测试及额外显示性能测试;
●基于CPU测试的小游戏;
●画质分析、运行状态统计图表创建等专业工具;
●导出结果到微软Excel并创建报告;
●测试结果高级在线比较。

3DMark06商用专业版特殊功能:

●命令行功能可选;
●批处理运行自动测试;
●3DMark06商业目的应用授权,如展览产品推广等;
●演示循环(Demo Loop)可选。

介绍完3DMark 06的基础,那我们来深入3DMark 06的技术吧!

3DMark 06关键技术分析-1

3DMark 06关键技术之一:ShaderModel 3.0

ShaderModel 3.0,被NVIDIA和ATI鼓吹很多时候,虽然X1000系列的推出,ShaderModel 3.0终被普及,目前NVIDIA和ATI的产品线中,已经实现了全线产品的SM 3.0化,而游戏厂商也都在最新游戏中加入对它的支持,很明显,ShaderModel 3.0的趋势是必然的。

在3DMark 05中,已经追加了对ShaderModel 3.0的支持,不过在3DMark 06中则变成了强制,也就是说,假如是只支持ShaderModel 2.0的显卡,只能运行其中的部分测试(GT1&2可以运行,“Canyon Flight”、“Deep Freeze”无法运行)。

3DMark 06所支持的ShaderModel 3.0指令

●vPos Register
●Derivative Instructions
●Dynamic Flow Control
●Large number of interpolators
●Large number of constants
●Large number of instruction slots
●Texture instructions with explicit LODVertex
●Vertex Texture Fetch (Required in the Shader Particles feature test)

3DMark 06关键技术分析-2

3DMark 06关键技术之二:HDR(高动态范围)渲染

在DirectX 9之中,目前除了升级后的ShaderModel 3.0外,另一项技术目前也很红,那就是HDR(高动态范围)渲染技术。所谓HDR技术,相信很多读者都会很熟悉,它是一个将组成画面的每个像素的色彩、亮度等光照参数,以更为精确的形式表达和存储,使其更接近于实际的物理环境。HDR使光照环境更为真实,层次更为丰富,由于采用新的算法,使明暗度能够达到9000:1,真正达到亮的地方真正地亮,暗的地方真正地暗。

HDR在帝国时代3上的效果

在目前游戏公司都对HDR的运用抱有极大的热情,诸多新款游戏比如Call of Duty 2、Serious Sam 2、Splinter Cell 3、Farcry v1.3等都加入了对HDR的支持,而未来这将是一个趋势,对于游戏场景来说,HDR能够赋予各种不同的感觉,诸如大型场景的大气、黑暗场景的恐怖、战场的杀戮,HDR能够使场景更为逼真!

在3DMark 06的GT3 Canyon Flight & GT4 Deep Freeze中,就大量运用到了HDR技术。HDR以及之前ShaderModel 3.0的运用,使之成为3DMark 06技术应用的最大提升。

3DMark 06关键技术分析-3

3DMark 06关键技术之三:AI实时演算,Ageia物理引擎

FutureMark一直都很强调3DMark的物理引擎效能,在06之前,FutureMark一直是和Havok公司合作,使用其开发的物理引擎,而且一直都很出色。在3DMark 06改变了物理引擎的合作方,改为去年因为PhysX物理芯片而名燥一时的Ageia公司,使用其开发的Ageia物理引擎作为3DMark 06的主物理引擎。

PhysX物理引擎,能够赋予3D画面真实的物理特性

其Ageia引擎在3DMark 06中主要运用在CPU Mark中,在测试,处理器将处理整个场景中所有的物体的物理特性以及运动轨迹运算,包括尘土飞扬、爆炸的粒子效果等等。

Ageia引擎还有一点十分先进的就它能够完美支持多核心/多线程处理器并行工作,这样对于3DMark 06支持最新双核处理器,PhysX引擎本身就能提供支持,这是十分便利的一件事。

3DMark 06使用三步曲-1

3DMark 06,安装->操作界面->评测

3DMark 06和以往一样,就一个安装程序,安装总体来说还算相当方便。对于非专业的评测人员来说,3DMark系列一直是一款很“傻瓜”的软件。

安装来说,3DMark总共要装三个部件,首先是3DMark主程序、DirectX 9.0c以及OpenAL的素材库。

3DMark系列每一代的体积都是成倍的增长,这次3DMark 06的安装文件惊人达到了576MB,而安装后更是达到了1.5GB,看来再下一代的3DMark要用DVD进行装载了。在安装时务必要保证安装盘符下有1.5GB以上的剩余空间哦。

安装需要一段时间

OpenAL素材库的安装,速度很快,按下OK就显示完成。

安装完后输入CD-KEY,有则输入,无则next

点击完成安装,开始体验3DMark 06。

3DMark 06使用三步曲-2

3DMark 06,安装->操作界面->评测

其界面为FutureMark的标准界面,其界面主要分成四块部分,Test(测试)、Settings(设置)、System(系统)以及Results(结果)。

Tests模块中显示的是当前的测试项目信息,在其中你可以看到你将会运行哪些程序,

而下方的Select则可以定制你的评测流程和项目。在一般情况下,我们测试的只有“SM2.0 Graphics Tests”场景和“HDR/SM3.0 Graphics Tests”场景。而DEMO版本中是不能更改这些项目的,默认测试时还有“CPU Tests”测试。

Settings中则当前测试的分辨率、Pixel Shader/Vexter Shader等级以及AA/AF的设定情况。

选择Change按钮后,我们就看到了“Benchmark Setting”。这里的选项大部分与3DMark05相同,左半部分为显示规格调整,用户可以在这里改变分辨率、反锯齿还有各向异性的等级。在左下角,我们还可以看见选择当渲染时使用“Vertex Shader”还是“Pixel Shader Profile”的选项。在这里可以调整显卡的VS/PS等级,不过纯属调试用,用户可以忽略。而右半部分上边的六个可选框中比3DMark05多出了“Force software FP filtering”选项,这个选项是将HDR/SM3效果通过软件实现,而无硬件支持HDR/SM3的显卡也可以获得HDR/SM3的效果。其它诸如“Disable post processing”的bloom特效选项、“Force software vertex shaders(强制软件顶点shader)”选项、“Color mipmaps”选项等基本没有变化。右半部分下边的为Repeat & Loop功能,为循环/重复测试选项,可以在多次评测后给出一个平均得分,还可以选择在一个固定的FPS下进行测试。

System显示出目前你所使用的系统信息,包括CPU、主板、显卡、显卡,点击Details可以查看更详细的系统信息。其基本延续了3DMark 05的风格。

而Results则是你上一次测试成绩,包括3DMark Score、SM2.0 Score、HDR/SM 3.0 Score以及CPU Score,点击Options则可以查看分类场景分数。这和3DMark 05基本一样

3DMark 06使用三步曲-3

Tips:3DMark06分数计算公式:

SM2.0测试得分 = 120 × 0.5 × (第一个SM2.0测试帧数 + 第二个SM2.0测试帧数)
HDR/SM3.0测试得分 = 100 × 0.5 × (第一个HDR/SM3.0测试帧数 + 第二个HDR/SM3.0测试帧数)
SM2.0显卡测试得分 = 0.75 × SM2.0测试得分
HDR/SM3.0显卡测试得分 = 0.5 × (SM2.0测试得分 + HDR/SM3.0测试得分)
CPU测试得分 = 2500 × Sqrt(第一个CPU测试帧数 × 第二个SM2.0测试帧数)
3DMark06总分 = 2.5 × 1.0/[(1.7/显卡测试得分 + 0.3/CPU测试得分)/2]

注:Sqrt即开方运算。
3DMark 06采用SM 2.0与HDR/SM3.0分数分开核算的方法。

3DMark 06娱乐性功能介绍

主界面中的“Image quality”选项,在开启的时候,将能对所进行的测试进行单帧的或者一系列的截图。

截图功能很强大,如果不是上方是Image Quality,和Benchmark Setting很是相像,基本选项和高级选项都是一样的,只是右下方是不同的,你可以选择场景,并选择是一张截图还是连续截图。

而比较刺激的就是3DMark 06的Demo功能,Demo为3DMark 06测试场景的完整版本。在这个模式下可以调节分辨率、高级图形选项、音效以及循环等。在普通版中只允许运行第一个场景中的演示,在3DMark06 Advanced Edition中才可以运行所有的四个场景。

而比较刺激的就是3DMark06中再次出现了“Game”项目,这个项目中,用户可以自行设定反锯齿、各向异性过滤以及分辩率等选项,并且可以选择以HDR/SM3.0或者SM2.0来运行游戏,另外是否启用声效也可以设置。用户都可以进去酣畅一番。

游戏的控制方法为:
W:前进推力
S:后退推力
A:向左移动
D:向右移动
移动鼠标:瞄准
鼠标左键:开火
鼠标右键:锁定目标
空格:暂停游戏
ESC=退出游戏

整个游戏的时间为5分钟,游戏者要尽可能多的击落物体。其中每击落一个物体会得到30分,当时间到达后会出现您的得分。你的得分还可以上传到Futuremark的网站上面,来和大家一起比高低。

3DMark 06测试场景介绍-GT1

3DMark 06场景介绍SM2.0 GT1:Return to Proxycon

3DMark 06 GT1大家都很熟悉,因为它本身是3DMark 05的GT1,但相比之前,其内核引擎有所升级,改良的艺术效果以及全新的阴影技术。要进行这个测试显卡必须支持SM2.0。

太空船内部的大量表面采用了Blinn-Phong反射以体现出金属材质效果。另外,在飞船的天花板上也有多个光源,大多数从上方或者后方进行光照,只有一个方向的光照采用CSM。而众多的光照产生许多光影效果,这其中比如走廊中就是以点光源投影阴影来进行渲染,每一个光源下都使用了一个1024x1024x6的立方硬件阴影贴图,在走廊的尽头部分,场景总共拥有26个光源,2个采用方向性,12个不重叠的阴影处理。

3DMark 06测试场景介绍-GT2

3DMark 06场景SM2.0 GT2:Firefly Forest

然后就是GT2:Firefly Forest,同样也是3DMark 05的场景,但各方面细节比起前作要复杂得多。再06中,只是“简单”地加入了第二只萤火虫。其背景场景和3DMark 05基本一样,满月照射的森林下,一片寂静,光线暗淡。在那弥漫着淡蓝色月光的森林中,两只魔法萤火虫在森林中穿梭。

在整个场景中充满了树木以及地面茂盛的植被,其整个场景是围绕找光照以及动态阴影系统上,其中包括了CSM以及高分辨率的点光源阴影映射。对于对面的处理,有点类似于GT1的金属面反射,但在处理上加入了漫反射以及普通纹理贴图,岩石表面使用了镜面贴图。而对于树枝的处理则是改良的金属材质,但剔除了镜面贴图,并加入了漫反射立方贴图,但没有凹凸贴图。天空的贴图并没有像以往一样使用了一张贴图,而是使用了一个程序化的光照散射shader。月光的照射是具备方向性的,又CSM进行处理。萤火虫的发光是进行点光源阴影映射,使用了一张1024x1024x6的深度的立方硬件处理阴影贴图进行映射。

3DMark 06测试场景介绍-HDR/SM3.0 GT1

3DMark 06场景HDR/SM3.0 GT1:Canyon Flight

同为3DMark 05的场景,不过在此基础上升级了内核引擎、HDR渲染,并使用了SM3.0,一个全新的阴影过滤技术。在许多细节上的艺术效果都被改善。在这个测试中,讲述一艘飞艇经过由一头巨大海怪保护的峡谷。在测试中,HDR渲染所表现出室外巨大场景可以展示出来,比如大面积的水面反射以及连绵的陡峭山谷。HDR渲染是这个场景的关键处理技术。用于校对处理大量的浮点渲染数据以保证其足够真实的场景。水面效果不仅仅依靠HDR的反射/折射效果达到真实效果,而且还营造了大量逼真的雾效果,水的表面采用了2个卷曲的贴图和4个波浪效果函数。在场景中,雾使用了复合型处理,所以整个山谷看起来相当潮湿,而空气则使用和3DMark 05一样的大气光散射运算,增强空间感,天空的处理上使用了相比3DMark 05更多复杂的大气光散射运算,比如乌云的混合。

山谷材质使用了三张彩色贴图以及Lambertian Diffuse Shader,水怪使用Blinn-Phong Shading Model并拥有两张贴图,1张彩色贴图以达到艺术效果的视觉贴图。

场景中阳光充足,太阳是其他仅有的一个方向性光源,对于大面积的动态阴影这是一个很大的挑战,但CSM技术使一切成为可能。

3DMark 06测试场景介绍-HDR/SM3.0 GT2

3DMark 06场景HDR/SM3.0 GT2:Deep Freeze

Deep Freeze是一个全新的场景,介绍一个南京考察站。这个场景测试的逼真度相当高。整个测试在巨大的场景中使用HDR效果达到一个很好的视觉效果,还包括一个动态阴影处理展示了从白天到黑夜各种物体的表现。比如夕阳西下的时候,整个阴影的长度拉长直到它完全淹没于地平线。雪采用了Blinn-Phong Shader,2张贴图以及一张色彩贴图。金属以及其他表面使用Strauss Shading Model进行处理。这个场景中也有雾,同样以复合型处理。配合大量的粒子系统生成的暴风雪效果,使整个场景的逼真度相当震撼。

这个场景中,天空只采用了简单的大气光散射运算,在太阳落山时环境光的处理,是以混合两张立方贴图,一张进行漫反射,而另一张进行镜面处理。在整个场景中,HDR的处理值在11000左右,没有浮点过滤功能的显卡根本无法运行。

3DMark 06测试场景介绍-CPU Test

3DMark 06场景CPU Test 1 & 2:Red Valley

3DMark 06 CPU Test在一个曲径的山谷中进行,包括87个快速移动的游戏单位,其中移动单位快速向峡谷另一端的城堡进发,并消灭放手的坦克,发生战斗。该场景的对于CPU的负载主要有三个方面:游戏逻辑、物理引擎以及AI设计。

CPU Test运行一个固定的帧速率(2fps)下,这是为了在所有的被测试下达到一个均衡的CPU负载,由于将CPU负载转移到物理仿真以及AI处理上,因此,图形引擎上的事已经可以放到最低。在测试中,分辨率被锁定在640x480,没有任何动态阴影,这是为了将显卡左右测试成绩的可能性降到最低。

Test 1
复杂的路径寻找
紧密的AI同步间隔
持续时间40帧
Shader 2_0版本

Test 2
简单的路径寻找
松懈的AI同步间隔
持续时间60帧
Shader 2_0版本

CPU Test这次的设计也很超前,加入了目前很流行的双核技术,逻辑或是物理双核都会被3DMark 06所认可。CPU Test主要是为了双核处理器,当然也包括2个分开的处理器测试。专业版本的3DMark06甚至可以从软件方面屏蔽掉另一个物理CPU、或者物理核心和线程的处理,而仅仅使用单CPU形式、单核心形式和单线程形式处理。

3DMark 06特性测试介绍-1

3DMark 06特性测试:填充率(Fill Rate)

单纹理:和3DMark 05类似的测试。也是3DMark系列中一直存在的测试。在测试中,为了减少带宽的局限性,使用了2x2的纹理,在单纹理测试中,总用拥有64个正方体,每个正方体只添加了单纹理混合。

多纹理:同样和3DMark 05类似,在测试中,同样使用2x2的纹理。在多纹理测试中,总共拥有8个正方体,每个正方体混合了8个纹理。

3DMark 06特性测试:Pixel Shader

在图形测试中最为复杂的材质,可以算上岩石表面。而Pixel Shader的测试则单独测试这个shader,展示在粗糙表面的光照变化,这其中没有包括动态阴影,这和GT3:Canyon Flight中的岩石处理效果有点类似,不过还缺少一个水面效果。仅仅是岩石表面。这个测试对带宽略有以依赖,也就是说高内存带宽的显卡会在这里占到些便宜。

3DMark 06特性测试介绍-2

3DMark 06特性测试:Vertex Shader

Vertex Shader分成两个:Simple和Complex,也就是简单和复杂。

这个测试是在4个具有大量多边形的海怪模型上进行简单的转换以及单一的光照处理。每一个海怪都具有至少一百万个顶点,因此对于显卡的工作量还是相当大的。

这个一个光照测试,但场景更为复杂,处理需要转换大面积且高精度的草皮。每根草都有自己的特点,每个固定的方向,相当真实,也会很逼真地被风吹动。这些草的波动由CPU进行不规则噪音处理,这个是一个优化的算法,使CPU的影响降低到最小。同时,为了减少填充率对测试的影响,草也会根据镜头的远近,自动调整远端草皮的视觉特效。

3DMark 06 SM3.0特性测试介绍

3DMark 06 SM3.0特性测试:Shader Particles

这个测试主要进行Pixel Shader的简单粒子物理系统,并加以顶点纹理拾取在最后的得分中。目前在游戏中,显卡的物理计算可以说越来越多。简单的物理计算对于目前显卡来说并不算太费力气。这个测试要求显卡符合硬件顶点纹理拾取的SM3.0特性支持。

3DMark 06 SM3.0特性测试:Perlin Noise

Perlin Noise是一个常用于程序纹理以及建模技术的基本块状建模技术,它在作用可以有效减少对内存以及带宽的需求,并更大限度提高显卡的。这个测试是计算6个3-空间Perlin Noise的算术指令以及纹理寻址,测试必须显卡支持SM3.0。

3DMark 06 SM3.0特性测试:Batch Size tests

这个测试系统会跑六遍,在一个128x128的正方形中用128个网格,一次性注入8、32、128、512、2048以及32768一批量的三角形。

3DMark 06我们可以想象成一个新生代的硬件杀手,它对于系统的要求又拔升到了一个新的层次,这次,在我们评测室拥有目前最强劲的处理器和显卡,分别Pentium Extreme Edition 955和Athlon FX-60,XFX 7800GTX SLI以及华硕X1800XT TOP,究竟还谁的表现更强呢?我们将在不久后给出答案......

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