3DMark Steel Nomad a tři generace grafických karet v testu

Do balíku testů výkonu 3DMark od společnosti UL Solutions nedávno přibyl nový multiplatformní test Steel Nomad. UL jím chce nahradit populární Time Spy v DirectX 12 pro Windows a zároveň nabídnout multiplatformní měření výkonu na ostatních moderních herních platformách pomocí dalších API, jako je Vulkan pro Windows on Arm a Android a Metal pro Apple iOS.

Dodatečné zpracování (post-processing)

Přesvícení (Bloom)

Bloom využívá FFT (rychlá Fourierova transformace), která běží na compute shaderech a počítá několik efektů pomocí jednoho jádra pro filtrování. Vedle bloomu přidává i rozostření (blur), pruhy (streaks), anamorfní záře (anamorphic flare) a lenticular halo (kruhové nebo obloukovité stopy kolem jasných světelných zdrojů).

Bloom je jedním z efektů, který hráči rádi vypínají, protože patří k těm, co degradují kvalitu obrazu. Zhoršení kvality obrazu nedává zdánlivě smysl, ale je to jejich hlavním účelem. Vývojáři je do her přidávají, protože tím simulují optické vlastností objektivů a snímačů (a také oka). Vyrenderovaný snímek je díky nim podobnější tomu, nač jsme zvyklí z filmů a hra díky tomu na obrazovce působí přirozeněji.

Bloom v testu je počítaný v nižším rozlišení, aby byl výpočet rychlejší. Nastavení Bloomu v testu Steel Nomad může uživatel změnit v režimu Explorer (Explorer mode). Ve Steel Nomad Light nastavení změnit nelze.

Bloom on  |  Bloom off

Osvětlení prostoru (Volume illumination)

Volume illumination je simulace chování světla při průchodu prostorem, který není prázdný, ale jsou v něm třeba drobné částečky prachu, kouř či mlha, které světlo rozptylují, nebo se od něj odráží a vytváří tak dojem nasvícené hmoty v prostoru.

V testu slouží pro nasvícení mlhy ve scéně a probíhá ve třech průchodech. V prvním průchodu se data o hustotě mlhy, vyzařování světla a jeho rozptylu ukládají do 3D mřížky (tzv. froxel grid). Ve druhém kroku probíhá výpočet rozptylu světla pro data v každém froxelu. Nastavení volume illumination může uživatel změnit v režimu Steel Nomad Explorer.

Jde o jednu z technologií, která není využitá v testu Steel Nomad Light.

Volume illumination on  |  Volume illumination off

Volume illumination on  |  Volume illumination off

Hloubka ostrosti (Depth of Field)

Efekt Hloubka ostrosti využívá přístup Scatter-as-Gather. Popis techniky i vysvětlení jejich nevýhod najdete třeba v popisu dema GPU Gems 3 od Nvidie. Mimo jiné je v něm i rozbor artefaktů, které způsobuje a proč od ní v demu upustili.

Pozadí a popředí se počítá odděleně a je zkombinované v závěrečném průchodu. Nastavení hloubky ostrosti může uživatel změnit v režimu Explorer.

Depth of field on  |  Depth of field off

Zastínění okolím XeGTAO (ambient occlusion)

Steel Nomad využívá pro výpočet zastínění objektů okolím (AO) techniku XeGTAO (Xe Ground Truth Ambient Occlusion). Testu Steel Nomad využívá nastavení kvality ultra a XeGTAO se počítá v compute shaderech. Steel Nomad Light používá vysoké nastavení vysoké kvality a XeGTAO a počítá se v pixel shaderech.

Více se o této technice AO můžete dočíst na její stránce na GitHub. Najdete tam odkazy na další materiály, ze nichž vývojáři Intelu vycházeli a ukázky toho, jak ovlivňuje scénu. Jenom stručný souhrn – využívá radiometricky správnou rovnici pro výpočet ambient occlusion a dosahuje tak fyzikálně korektnější AO než například HBAO+ od Nvidie či otevřené ASSAO. Využívá i zjednodušený ray tracer. Za XeGTAO stál Intel, od dalšího vývoje této technologie ale již upustil.

Ambient occlusion on  |  Ambient occlusion off

Ambient occlusion on  |  Ambient occlusion off

TAA (Temporal Anti-Aliasing)

Během renderingu G-bufferu probíhá ve fragment shaderu výpočet pohybových vektorů. Pro uložení dat snímků z historie jsou využité dvě textury pro hloubku a osvětlení, následně se využívá exponenciální klouzavý průměr s ořezáním extrémních hodnot ve vzorcích dat, s jehož pomocí se data prolínají s aktuálním snímkem. Textura s hloubkou je linearizovaná v samostatném průchodu, aby prolnutí proběhlo správně. Pohybové vektory z aktuálního snímku se používají jako offset pro vzorkování historických textur při průběhu, v němž se do snímku slučují všechna data.

TAA je hojně používaná metoda vyhlazování, protože má malý dopad na výkon, přitom dokáže uspokojivě vyhladit hrany a obraz do jísté míry stabilizuje i v čase. Nevýhodou je, že v závislosti na implementaci způsobuje neostrost. Na snímcích je vidět třeba to, že má negativní vliv třeba na ostrost mraků.

Temporal Anti-Aliasing on  |  Temporal Anti-Aliasing off

Tone map

Položka Tone Map se liší v závislosti na tom, jestli 3DMark spustíte pod Windows s aktivním nebo neaktivním HDR. Pokud je v systému aktivní, máte ve 3D Marku možnost HDR vypínat.

Tonální mapa se používá k přizpůsobení jasů a kontrastů scény, aby obraz vypadal přirozeně a aby detaily byly zachovány jak ve světlých, tak v tmavých částech.

V obou režimech můžete nastavit úpravu expozice scény v rozsahu 0,1–10. Standardní hodnota je 1,6. Obraz s HDR není přesný, screenshoty z režimu HDR jsou převedené na standardní rozsah.

  

  

HDR, expozice 0,100; 1,0; 1,6; 3,0; 6,0; 10,0

  

  

SDR, expozice 0,100; 1,0; 1,6; 3,0; 6,0; 10,0

Pokud není aktivní HDR, je v nastavení tone map navíc posuvník Linear Strength. Na něm můžete nastavit intenzitu, s jakou jsou aplikovány změny jasu přes tonální mapu ve scéně při převodu obrazu s vysokým dynamickým rozsahem (HDR) na standardní dynamický rozsah.