Тестирование 23 видеокарт в Metro: Last Light

Введение. Настройки

Родоначальник игровой серии Metro, вышедший в 2010 году, запомнился геймерам не только достоинствами игрового процесса, но и выдающейся графической оболочкой. Условно отечественные разработчики из украинского стартапа 4A Games, имея сравнительно небольшой бюджет, создали собственный движок 4A Engine, обладавший для своего времени недюжинными техническими возможностями. Владельцы железа с поддержкой DirectX 11, запустив Metro 2033, могли воспользоваться всеми прелестями этого API — в первую очередь, аппаратной тесселяцией. В результате Metro 2033, подобно таким долгожителям, как Crysis Warhead, застолбила место среди бенчмарков для всех новых видеоадаптеров, появившихся на свет с момента выхода самой игры. Однако, как и в случае с Crysis, причина долголетия заключается не только и не столько в красотах Metro 2033, сколько в том, что даже на видеокартах 2013 года с максимальными настройками игра отчаянно тормозит. Такое строгое мерило производительности отлично демонстрирует мощь экстремальных конфигураций с несколькими GPU, благодаря которым в Metro 2033 наконец-то достигается приемлемая частота смены кадров. Ну а в обзорах однопроцессорных, пусть и самых топовых, видеоадаптеров, Metro 2033 показывает, что производителям чипов еще есть куда расти.

В общем, оптимизация графического движка была одним из главных требований к сиквелу Metro 2033. В итоге в лице Metro: Last Light мы получили игру, одновременно и превосходящую предшественника по визуальным достоинствам, и более эффективно использующую вычислительные возможности GPU. Хотя в арсенале обновленного 4A Engine по-прежнему есть опция, способная поставить на колени мощнейшие из графических процессоров, о чем будет сказано позже.

У нас нет полного списка тех изменений в коде, которым Metro: Last Light обязана повышенной производительностью, но известны некоторые интересные особенности движка, одна из которых — потоковые текстуры (Streaming Textures). За счет того, что текстуры загружаются в кадровый буфер видеокарты по требованию, удалось снизить требования к его объему. Игра, даже при максимальных настройках и разрешении 2560х1440, довольствуется 2 Гбайт видеопамяти. Другая подробность о движке Metro: LL — это то, что задачи собственно рендеринга графики, наложения физических эффектов и обработки звука динамически назначаются свободным потокам CPU, вместо того чтобы неизменно отдать графике первый поток, физике — второй, звуку — третий.

⇡#Настройки графики Metro: Last Light

Графические опции Metro: LL небогаты. Разработчики избавили геймера от выбора между версиями DirectX: по умолчанию игра работает в DirectX 11, но готова откатиться к DX10 или даже DX9, если в железе не обнаружено поддержки DX11. Наиболее заметная разница состоит в том, что в DirectX 10 нет тесселяции, а в DX9 отсутствует Object Motion Blur. Кроме того, в DirectX 11 игра просто-напросто быстрее, чем в его предшественниках.

Рассмотрим те немногие настройки, которые подлежат изменению.

⇡#Super-Sampling Anti-Aliasing

Оригинал Metro 2033 пользовался полноэкранным сглаживанием по методу мультисемплинга (MSAA). Изначально представленный как альтернатива ресурсоемкому суперсемплингу (SSAA), MSAA завоевал популярность в эпоху DirectX 8 и DX9, но в сочетании с современными движками отложенного рендеринга (Deferred Rendering) он вызывает гораздо большее падение производительности, чем раньше. Поэтому в качестве альтернативы в Metro 2033 применяется так называемый Adaptive Anti-Aliasing (AAA) — разновидность технологии FXAA, представляющая собой быстрый фильтр постобработки, сглаживающий «лесенки» на границах полигонов.

А вот MSAA в качестве метода полноценного сглаживания в Metro: LL был отвергнут в пользу старого знакомого — SSAA. Сущность суперсемплинга в том, что изображение рендерится в более высоком разрешении (к примеру, вдвое больше по обеим сторонам при SSAA 4x), а затем масштабируется до разрешения экрана. Как следствие, получаем максимально качественный результат из всех возможных вариантов сглаживания. Падение производительности при этом колоссальное, но при том, как с отложенным рендерингом сочетается MSAA, терять уже нечего. Доступны режимы SSAA от 2x до 4x. И независимо от того, включен ли суперсемплинг, в Metro: LL всегда действует метод AAA. Только в сочетании с SSAA менее выражен недостаток последнего — легкое размытие всего изображения, поскольку AAA применяется еще до масштабирования картинки высокого разрешения.

AAA		SSAA 2x

⇡#Тесселяция

Тесселяция используется в Metro: Last Light везде, где только можно, увеличивая детализацию геометрии природных объектов, предметов интерьера и персонажей. Доступны три режима тесселяции: Normal, High и Very High. High по сравнению с Normal добавляет больше деталей, Very High — увеличивает расстояние от точки обзора, при котором тесселяция выключается, с десяти до пятнадцати метров, а дистанцию, на которой падает детализация, — с семи до десяти.

Функции, схожие с тесселяцией, выполняет Parallax Occlusion Mapping (POM) — технология, которая не порождает дополнительной геометрии, а вместо этого формирует иллюзию рельефа на стенах и прочих подходящих поверхностях, который сильно выражен при прямом угле обзора, но теряется при рассмотрении поверхности под острым углом. Кроме того, мнимая геометрия, созданная POM, в отличие от реальной геометрии, полученной путем тесселяции, не взаимодействует с источниками освещения и динамическими тенями. Хотя в пользу метода POM, применяемого в Metro: LL, надо сказать, что он поддерживает самозатенение (Self-Shadowing) смещенных участков текстуры, способствующее тому, что на тех объектах, где тесселяция не привела бы к рывку визуального качества, рельеф выглядит весьма достоверно.

Тесселяция выкл.		Тесселяция вкл.
Тесселяция выкл.		Тесселяция вкл.
Тесселяция выкл.		Тесселяция вкл.

⇡#Advanced PhysX

Как и Metro 2033, ее продолжение в создании физических эффектов полагается на технологию NVIDIA PhysX. Опция Advanced PhysX активирует аппаратную обработку вызовов PhysX на GPU, без которой игра лишается некоторых впечатляющих возможностей. Наиболее заметно аппаратный PhysX сказывается на визуализации разрушений. Куски разбитых объектов разлетаются более реалистично и затем в полной мере взаимодействуют с окружающим миром: остаются на месте после падения и перемещаются при новом приложении силы. Без аппаратного PhysX разрушения заранее детерминированы, а осколки постепенно пропадают.

Взрывы также выглядят более реалистично благодаря Advanced PhysX. В зависимости от расстояния до центра взрыва, его мощности и свойств материалов, объекты испытывают более или менее сильные разрушения и перемещения. Большие объемы частиц, такие как дым и туман, ведут себя реалистично и интерактивно взаимодействуют со взрывами или просто перемещением игрока. Аппаратная поддержка PhysX также обеспечивает манипуляции персонажей или ветра с геометрией ткани.

⇡#Предустановленные режимы

Metro: Last Light объединяет массу графических настроек под единым параметром «качество», который изменяется в диапазоне от Low до Very High. Скриншоты демонстрируют совокупный эффект от изменения режимов, а далее мы рассмотрим по отдельности, какой эффект имеет каждая из настроек.

Low		Medium
High		Very High

Ambient Occlusion

Ambient Occlusion — эффект, создающий дополнительные тени в местах стыка полигонов: всевозможных углах, нишах и т.д. На низших настройках качества Metro: LL использует быстрый «приблизительный» алгоритм AO, при котором, надо признать, игра выглядит чересчур темной. Более продвинутый вариант сочетает заранее просчитанные тени с интерактивным динамическим компонентом.

Bump Mapping

Старый добрый Bump Mapping поддерживался видеокартами еще во времена DirectX 6 и в Metro: LL по-прежнему используется для создания мнимого рельефа в тех местах, где не оправдано применение более реалистичных технологий. Доступна «базовая» и «точная» версия алгоритма.

Detail Texturing

Текстуры в Metro: LL имеют разрешение 2048х2048. А при включенной опции Detail Texturing на объекты вблизи точки зрения накладывается дополнительная, более детализированная текстура такого же разрешения.

Detail Texturing Off

Detail Texturing On

Geometric Detail

Этот параметр не нуждается в подробном комментарии. Чем он выше, тем более детализировано выглядят игровые объекты.

Image Post-Processing

Metro: LL содержит огромное количество эффектов постобработки, на высоких предустановках качества они активируются полностью. Наиболее заметные из них — это HDR, Bloom и, конечно же, Depth of Field. Последний теперь не вызывает такого драматического падения производительности, как в первой игре серии.

Light Interaction

Как следует из названия опции, она управляет шейдерами, которые связаны с освещением поверхностей, сделанных из материалов различного свойства. Соответственно, на уровне Full Interaction игра света на предметах выглядит более правдоподобно.

Light Interaction: Normal

Light Interaction: Full

Motion Blur

При низких настройках качества графики размытие движущихся объектов полностью отключено. При значении качества High размытию подвергается все изображение, а на Very High объекты размываются в зависимости от того, что именно в кадре движется относительно точки обзора и с какой скоростью. К примеру, пролетающие мимо стены туннеля размываются, а дрезина, неподвижная относительно протагониста, выглядит четко.

Parallax Mapping

Даже при включенной тесселяции на некоторых поверхностях применяется Parallax Occlusion Mapping (POM), описанный выше.

Shadow Filtering

Настройка, заведующая обработкой теней: смягчение, удаление артефактов. Допускает три позиции: «быстрая», «нормальная» и «высококачественная» фильтрация.

Shadow Resolution

В зависимости от состояния этой настройки применяются карты освещения различной детализации. На практике это проявляется в том, насколько тень, отбрасываемая предметом, похожа на его очертания. Но независимо от разрешения карт, движок всегда создает тени со сложной структурой (наиболее резкая часть и полутень).

Skin Shading

На высшем уровне качества применяется хорошо известная техника под названием «подповерхностное рассеивание» (Subsurface Scattering), которая оперирует с кожей персонажей как с полупрозрачным объектом, сквозь который в какой-то степени проникает свет. На низких настройках к коже применяются простые шейдеры или вовсе отключается какая-либо дополнительная обработка.

Skin Shading: Off

Skin Shading: Sub-Surface Scattering

Soft Particles

При отсутствии аппаратного PhysX вместо реальных частиц в трехмерном пространстве движок зачастую формирует эффекты огня и дыма из многочисленных растров, наложенных на экран. Благодаря функции мягких частиц наложение растровых эффектов на трехмерную геометрию выглядит более естественно.

Volumetric Texturing

Для некоторых массивов частиц, которые игрок будет наблюдать с близкого расстояния, 4A Engine использует объемные текстуры. Таким же образом формируются видимые в пыльном воздухе солнечные лучи.

Тестирование. Выводы

⇡#Участники тестирования

Модели под марками NVIDIA и AMD являются референсными видеоадаптерами и работают на частотах, официально установленных производителем для соответствующих позиций линейки. Видеокарты под маркой конечных производителей могут изначально иметь повышенные частоты относительно референсных значений, но в целях тестирования всегда приводятся к стандарту.

Видеокарты на GPU AMD

• AMD Radeon HD 7990 (1000/6000 МГц, 6 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7970 GHz Edition (1050/6000 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7970 (925/5500 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7950 w/Boost (925/5000 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7950 (800/5000 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7870 (1000/4800 МГц, 2 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7850 (860/4800 МГц, 2 Гбайт)
• SAPPHIRE HD 7790 DUAL-X OC (1000/6000 МГц, 1 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7770 (1000/4500 МГц, 1 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7750 (800/4500 МГц, 1 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7730 (800/4500 МГц, 1 Гбайт)

Видеокарты на GPU NVIDIA

• NVIDIA GeForce GTX TITAN (836/6008 МГц, 6 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 780 (863/6008 МГц, 3 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 770 (1046/7012 МГц, 2 Гбайт)
• Palit GeForce GTX 760 JetStream (980/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 690 (915/6008 МГц, 4 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 680 (1006/6008, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 670 (915/6008 МГц, 2 Гбайт)
• ZOTAC GeForce GTX 660 Ti (915/6008 МГц, 2 Гбайт)
• ZOTAC GeForce GTX 660 (980/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 650 Ti BOOST (980/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 650 Ti (928/5400 МГц, 1 Гбайт)
• ZOTAC GeForce GTX 640 (900/1782 МГц, 1 Гбайт)

⇡#Методика тестирования

Для измерения мощности системы используется стенд с блоком питания IKONIK Vulcan 1200 Вт. Энергосберегающие технологии CPU во всех тестах отключены. Шина PCI-Express работает в режиме 3.0. Для активации PCI-E 3.0 на видеокартах серий GeForce 600 и 700 в системе на чипсете X79 применяется патч от NVIDIA.

В настройках драйвера NVIDIA всегда в качестве процессора для вычисления PhysX выбирается CPU. В настройках AMD всегда настройка Tesselation переводится из состояния AMD Optimized в Use application settings.

На этот раз мы отступили от тестовой методики, использованной в предыдущих массовых испытаниях видеокарт (в Battlefield 3, Far Cry 3 и Crysis 3). Например, среди соперников уже не нашлось места для видеокарт NVIDIA и AMD прошлого поколения: GeForce 500 и Radeon HD 6000. В конце концов, в контексте выбора новой видеокарты для Metro: Last Light они уже не актуальны, а те, у кого сейчас стоит в компьютере это железо, и сами знают, хорошо работает Metro или нет.

Метод кастинга видеокарт все тот же. Бенчмарк проходит с четырьмя различными наборами настроек, каждому из которых соответствуют два разрешения. Если частота смены кадров превышает 30 при большем разрешении, то на этом этапе тестирование участника заканчивается. В противном случае дополнительно проводится тест с более либеральными настройками. Если же фреймрейт не достигает 30 FPS даже в меньшем разрешении, то в диаграмму этого режима видеокарта не попадает. Только, в отличие от прошлых серий группового тестирования, видеокарта не может вылететь из результатов полностью: если в самом легком режиме не набралось требуемых 30 FPS даже при меньшем разрешении, то используются те показатели, какие есть, пусть даже это будет откровенное слайд-шоу.

Для тестирования используется «родная» утилита от 4A Games — METRO LL Benchmark, включающая весьма интенсивную сцену с массовым побоищем противоборствующих фракций мира Metro 2033.

⇡#Результаты тестирования. Quality: Very High; Tesselation: Very High; SSAA 4x

2560x1440

• Семь видеокарт из 23 участвующих в тестировании осилили Metro: LL в максимальном качестве со сглаживанием SSAA 4x. Победителем признается Radeon HD 7990, с минимальным отрывом опередивший GeForce GTX 690. Только эти две видеокарты сохраняют частоту смены кадров выше 30 FPS при разрешении 2560х1440.
• А вот GeForce GTX TITAN при разрешении 2560х1440 опустился ниже критической отметки.
• Разница между GTX 780 и GTX TITAN, как уже не раз было продемонстрировано, минимальна.
• GeForce GTX 770 вместе с GTX 680 и примкнувшим к ним Radeon HD 7970 GHz Edition, увы, не очень-то пригодны для Metro: LL в таком графическом режиме.

1920х1080

• Режим Full HD — несравненно менее ресурсоемкий по сравнению с 2560x1440. Пресловутая троица GTX 770, GTX 680 и HD 7970 GHz Edition обеспечивает в нем приемлемый фреймрейт, несмотря на суперсемплинг.
• GeForce GTX 780 и GTX TITAN имеют определенный запас производительности, а на GTX 690 и HD 7990 игра идет плавно даже в тяжелой тестовой последовательности встроенного бенчмарка.

⇡#Quality: Very High; Tesselation: Very High; SSAA Off

2560x1440

• Стоит отключить SSAA, и Metro: Last Light становится доступной для широкого спектра оборудования.
• Поскольку тестирование обеих двухпроцессорных видеокарт остановилось на предыдущем этапе, самым быстрым адаптером в настоящем режиме стал GeForce GTX TITAN, который, впрочем, вышел вперед с минимальным отрывом от GTX 780.
• GTX 770 и Radeon HD 7970 GHz Edition заметно отличаются от адаптеров на базе GK110, но эквивалентны друг другу.
• GTX 680 и HD 7970 образуют следующую равную пару, а за ними — GeForce GTX 670 и Radeon HD 7950 w/Boost. Последние устройства обладают минимумом производительности, который требуется для игры в Metro: LL при таких графических настройках.

1920х1080

• В режиме Full HD GeForce GTX TITAN и GTX 780 доводят частоту смены кадров до вожделенных 60 FPS, когда уже можно попытать счастья с вертикальной синхронизацией.
• Впрочем, и на GTX 770, GTX 680 и HD 7970 GHz Edition наблюдается вполне комфортный фреймрейт 50 FPS.
• Ну а минимальным требованиям к производительности удовлетворяет вполне скромный GeForce GTX 650 Ti BOOST либо Radeon HD 7870. Надо признать, что последний будет побыстрее, чем продукт NVIDIA, но вот HD 7850 уже провалился в более низкий этап соревнования.

⇡#Quality: Medium; Tesselation: Very High; SSAA Off

1920х1080

• Тестирование на щадящих средних настройках также вобрало в себя немало участников. Смена установки Quality с Very High на Medium выразилась в драматическом увеличении фреймрейта. Даже GeForce GTX 660 Ti либо Radeon HD 7870 выдают не меньше 60 кадров в секунду.
• Лидером в этой категории признается новенький GeForce GTX 760. Среди видеокарт AMD лидирует Radeon HD 7950 оригинальной версии (с частотой GPU 800 МГц).
• Требуемых 30 FPS достигает скромный и недорогой Radeon HD 7770 либо GeForce GTX 650 Ti.

1680x1050

• Поскольку разрешения в том туре различаются незначительно, к предыдущим выводам можно добавить немного. GTX 660 и HD 7870 (пусть и с округлением результата) попали в лигу видеоадаптеров, способных обеспечить 60 FPS.
• Хвост диаграммы остается тем же: GTX 650 Ti либо Radeon HD 7770.

⇡#Quality: Low; Tesselation Off; SSAA Off

• Три наиболее медленных участника тестирования не достигли приемлемых результатов на предыдущем этапе и участвуют в «специальной олимпиаде». Сброс наиболее обременительных настроек в лице тесселяции и совокупного качества эффектов позволил младшим представителям линейки Radeon HD 7000 удержать более-менее играбельный фреймрейт даже в режиме Full HD.
• А вот GeForce GTX 640 уже ничего не поможет. Что поделать, это вовсе не игровая видеокарта.

⇡#Выводы

Metro: Last Light действительно не в пример лучше оптимизирована, чем ее предшественница — Metro 2033. Если пожертвовать частью визуальных прелестей движка, то для игры с более-менее приемлемой частотой смены кадров достаточно такой непритязательной видеокарты, как Radeon HD 7750 или даже HD 7730. Альтернативный вариант — GeForce GTX 650 Ti. При этом движок Metro: Last Light продолжает выдавать впечатляющую картинку, пользуясь своими базовыми инструментами.

Ну а инвестиция в мощную видеокарту на базе процессора GK110, GeForce GTX TITAN или GTX 780, оправдает себя возможностью использовать полноэкранное сглаживание по методу SSAA. Впрочем, для того, чтобы сочетать суперсемплинг с разрешением 2560x1440, уже требуется видеоадаптер на базе двух мощных GPU — GeForce GTX 690 или Radeon HD 7990.

Благодарим компанию NVIDIA за предоставленные скриншоты Metro: Last Light с сайта www.geforce.com.