Battlefield 3: grafika pro další generaci her
Battlefield 3 je velmi vydařený titul, a nejen po grafické stránce. Jako jedna z mála her ždíme ze současných karet maximum a nabízí špičkovou grafiku, kterou nestihl syndrom konzolí. Nabízí také obrovské množství nastavení, které mají někdy i velmi výrazný vliv na výkon. Kvůli tomu, že jde o atraktivní hru, která tu s námi pár let pobude a stejný engine by měly využívat i další připravované tituly, rozhodl jsem se vzít možnosti nastavení víc do hloubky a věnovat jim samostatný článek.
Částečně budu vycházet i z toho, co se objevilo na přednášce Johana Anderssona a kterou vám můžu jedině doporučit, už jen proto, že u veřejné ostré verze hry některé věci a přínos efektů demostrovat nelze, protože vám engine potřebná nastavení v rámci zachování fair play v multiplayeru prostě nedovolí. Pokud vládnete angličtinou a o grafiku v Battlefieldu se alespoň trochu zajímáte, udělejte si na něj hodinku času – pochopíte, že bombastická kampaň kolem grafiky před uvedením zase tolik nepřeháněla a hra samotná nemůže být takovým zklamáním, jak by to podle některých komentářů v diskuzích mohlo vypadat.
Video je bohužel rozsekané do pěti krátkých segnemtů s délkou kolem deseti minut, na konci každého je ale odkaz na další pokračování.
Pro méně zdatné angličtináře a počítačové grafiky bych jednotlivé efekty, které engine zvládá, nejraději rozebral a vysvětlil podrobněji v samostatném článku. Už jen proto, že i tento poměrně obsáhlý článek je stále dost zjednodušující a nezmiňuje všechy efekty, které se pod tou kterou položkou ukrývají.
Otázkou je, zda to bude v době, kdy to budu opravdu moci udělat, ještě někoho zajímat. Pokud o rozborku enginu, který bude využívat i řada dalších her, stojíte i za cenu toho, že by to mohlo být až po vlně testů dalších herních novinek, které se na nás teď řítí, určitě se ozvěte v diskuzi v počtu větším než tři lidé, zařídíme se jen podle toho, jaký bude zájem.
Špičkové screenshoty z doby před uvedením a realita
Za zklamáním z kvality grafiky v plné hře bude nejspíš jeden „podraz“ ze strany vývojářů – engine evidentně dokáže ještě víc, než vývojáři v plné verzi dovolili a screenshoty, které se objevily před uvedením hry, jsou oproti realitě přikrášlené – otázkou je, zda se do nich zasahovalo i jinde než v samotném herním enginu. Minimálně u depth of field (hloubky ostrosti) se nezbavím dojmu, že někdo screenshoty ještě protáhl bitmapovým editorem.
Schválně jsem zkusil najít shodné lokace a udělat srovnávací snímky. Při jejich srovnávání ale pamatujte na to, že se mi nikdy nepodařilo nastavit stejný úhel kamery, který může být klíčový třeba u efektů jako je oslnění, a také ohniskovou vzdálenost, která může mít vliv na hloubku ostrosti. Hra dovolí jen tři vertikální polohy kamery – ve stoje, v pokleku a vleže. V singleplayeru nefunguje ani nastavení úhlu pohledu, který je na prezentačních snímcích evidentně jiný.
Pod sebou je vždy reklamní snímek a následně screenshot ze hry.
Odlišné je pravděpodobně i nasvícení scény – a na rozdíl od vývojářů s ním nemůžu manipulovat. Najdete ale i rozdíly, které s tímto přímo nesouvisí – absenci či přítomnost jiných objektů a odlišné textury.
Možnosti nastavení detailů, testovací sestava
Nastavení detailů
Hra nabízí čtyři základní nastavení, která ovlivňují všechny položky najednou. Na přednášce jsou klíčové vlastnosti vysvětlené takto:
Nízké (Low) = nejnižší možné
- Vizuálně podobné konzolím, spousta efektů vypnutá
- Pořád dostatečně složitá scéna na to, aby multiplayer nebyl nefér
- Minimum: GeForce 8800 GT s 512 MB RAM
Střední (Medium) = dobrý výkon
- Nejdůležitější vizuální efekty jsou zapnuté
Vysoké (High) = na co byla hra optimalizovaná
- Jsou zapnuté všechny důležité efekty s výjimkou MSAA
- Doporučená: GeForce GTX 560 Ti nebo lepší
Ultra (Ultra) = nejvyšší možné
- Pro snímkové frekvence 60+ fps připravené primárně pro multi-GPU
Dále lze ale samostatně upravovat všechny položky. Voleb je opravdu hodně a kombinací ještě víc.
A zopakujeme si ještě minimální systémové požadavky:
- OS: Windows Vista SP1, 32b
- procesor: dvoujádrový, 2 GHz (Core 2 Duo 2,4 GHz či Athlon X2 2,7 GHz)
- operační paměť: 2 GB
- pevný disk: 20 GB
- grafická karta – AMD: kompatibilní s DirectX 10.1 s 512 MB RAM (Radeon HD 3000, 4000, 5000 či 6000, minimálně s výkonem HD 3870)
- grafická karta – Nvidia: kompatibilní s DirectX 10.0 s 512 MB RAM (Nvidia GeForce řady 8000, 9000, 200, 300, 400 a 500, minimálně s výkonem GF 9800 GT)
- zvuková karta: kompatibilní s DirectX
- další: klávesnice, myš, DVD–ROM
Bacha, někde to chce pořád restart!
Hořká zkušenost, kterou jsem udělal s betaverzí, se opakuje i v plné verzi, i když už ne v takové míře. Některé změny v nastvení vyžadují k tomu, aby se plně projevily, restart hry. Také rozdíly, které zaznamenáte bez restartu, jsou větší, než v případě bety. Které z dílčích položek to přesně jsou a při jakém nastavení jsem ale neidentifikoval.
Testovací sestava
Pro testy her jsme dali dohromady o něco lidovější sestavu než na testy grafických karet (moc se ale neradujte, ani tak to není zrovna ořezávátko). Klíčové komponenty, desku a procesor, už jste mohli na Extrahardware.cz potkat ve starších testech grafických karet. Je postavená na svého času nejlevnějším čtyřjádru pro platformu LGA 1366 – Core i7-920 a základní desce Gigabyte GA-X58A-UD5 s čipovou sadou Intel X58.
- procesor: Intel Core i7-920, 2,66@3,70 GHz (19×195 MHz), 4 (8) jader, deaktivovaný HT
- základní deska: Gigabyte GA-X58A-UD5 (Intel X58, ICH10R, BIOS F7d)
- grafická karta: GeForce GTX 560, 1024 MB GDDR5
- paměti: 6 GB Kingston DDR3-2000 MHz @ 1560 MHz
- pevný disk: Seagate Barracuda 7200.12, 160 GB
- optická mechanika: LG DVD-RW
- zdroj: Gigabyte Odin GT 800W (GE-S800A-D1)
- skříň: Enermax Hoplite
- chladič CPU: Scythe Mugen 2 + Noctua NF-P14
- OS Windows 7 x64
Testoval jsem na posledních WHQL ovladačích Nvidie, které vyšly především kvůli Battlefieldu 3.
K testům jsem využil verzi staženou přes online e-shop společnosti EA, se kterým jste, pokud se o Battlefield 3 zajímáte, asi už měli tu čest – Origin.
Pro testy jsem až na výjimky použil druhou dříve testovanou scénu z mise Dva mlýnské kameny a průjezd lesem. Ta je dobrá kvůli vysoké náročnosti a velkému množství objektů, rozdíly na ní ale nejsou tolik vidět. Snímky s vlivem na kvalitu zobrazení jsem tedy dělal na dalších scénách, pamatujte na to, že snímky s kvalitou nejsou shodné se scénou použitou pro test výkonu.
Testy probíhaly na ultra detailech s vypnutým vyhlazováním přes MSAA, měnila se vždy jen jedna konkrétní položka.
Kvalita textur (Texture quality), kvalita stínů (Shadow quality)
Kvalita textur (Texture quality)
Kvalitu textur asi netřeba příliš rozebírat – jde o jedno z mála nastavení, které vidí každý a který se snad z tohoto důvodu obvykle asi nejvíc kritizuje. Stačí si vzpomenout třeba na první „revizi“ Crysis 2, která podporovala pouze DirectX 9 a scházel jí balík hi-res textur, nebo na Rage, který své hi-res textury nedostal (doufejme, že to ještě přijde) a velký humbuk, který kolem toho byl a který zastínil i to podstatné a dobré, s čím se tyto hry objevily.
Jenom pro jistotu připomenu jednu věc, která většině z vás snad bude připadat jako samozřejmost: vyšší rozlišení textur je sice hned vidět, ale zajímavé je až v okamžiku, kdy ležíte na zemi, díváte se z metrové vzdálenosti na zeď, zem, nebo jste třeba nalepení na tanku.
Dle mého se obecně přeceňuje, člověk se jen málokdy baví koukáním do země nebo na zeď. Samozřejmě se ale nesmí jít do extrémů, obzvláště to platí u tabulek, dokumentů a značek – když je místo nápisu na zdi flek s rozlišením 20×40 pixelů, vypadá to opravdu blbě.
U současných karet s dostatečně velkou pamětí a pokročilými technikami texturování není důvod, proč si i v takovém případě kazit dojem – vliv na výkon je minimální. Je možné, že u pomalých karet s menších pamětí při nižším nastavení detailů bude zisk vyšší.
originál | originál | originál | originál
Kvalita stínů (Shadow quality)
Kvalita stínů má na výkon i kvalitu obrazu dost výrazný vliv, do velké míry bude ale záležet i na tom, kde se zrovna pohybujete. Pokud to bude otevřená pláň nebo náměstí, asi vám nebude vadit, že stín někde vzadu je trochu zubatý. Na druhou stranu, když budete podobně jako v případě testované scény stát pod stromy, nebo pod objektem, který vrhá stín třeba na lavičku, bude zubatá mapa stínu při nižším nastavení vypadat dost otravně.
Stažení z ultra na vysoké a snad i na střední můžu ale u slabších karet doporučit.
originál | originál | originál | originál
originál | originál | originál | originál
Kvalita efektů (Effects quality), kvalita modelů (Mesh quality)
Kvalita efektů (Effects quality)
Na částicových efektech odvedlo DICE obrovský kus práce. Kouř vrhá na terén měkké stíny, světla dokážou kouře i střepiny nasvětlovat, a konečně i objekty mohou na kouře vrhat stín.
Na jednu stranu nemá nastavení na první pohled výrazný vliv na kvalitu efektů. Vývojáři tu byli mezi dvěma mlýnskými kameny – na jednu stranu to chtělo pomoci majitelům slabších karet, na druhou stranu příliš zjednodušené efekty jako dým či mlha by v multiplayeru příliš znevýhodňovaly hráče s vyšším nastavením. Proto jsou i při stažení detailů dýmy a kouře pořád výrazné, omezují se spíš další efekty – nasvícení částic, rozlišení textur, stíny a nejspíš i jejich životnost. Přesto vám v multiplayeru horší efekty trochu pomohou a budete díky nim mít lepší přehled.
originál | originál | originál | originál
Kvalitu efektů jsem testoval na jiné scéně a jiné misi. Když se ve scéně velice nic neděje (sem tam něco bouchne, pšoukne, nebo se zadýmí), nemusí mít toto nastavení na výkon výrazný vliv. Ve scénách, kde naopak bouchá všechno, jsou ale rozdíly opravdu velké. S ohledem na to, že právě ve scénách, kde to bouchá nejvíc, dochází i k největším propadům výkonu, si nastavením nižších detailů pomůžete k tomu, aby minima nebyla tak výrazná.
Kvalita modelů (Mesh quality)
Vliv kvality modelů závisí opět především na dané scéně. V lese je rozdíl mezi nastavením ultra a nízké už poměrně výrazný, v případě scén v interiéru toho ale asi moc neuvidíte ani nenaměříte. Obvykle se mění především množství detailů na vzdálenějších objektech.
originál | originál | originál | originál
Kvalita terénu, dekorace terénu
Kvalita terénu (Terrain quality)
Battlefield 3 podporuje teselaci. Na testované lesní scéně, kde je přes stromy vidět jen pár metrů dopředu a terén je pokrytý travou, jí asi moc nebylo, u jiných scén by měl být ale vliv na výkon znát víc. Na videu z přednášky je teselace demonstrována na horách a rozdíl v kvalitě je dost výrazný. V běžném terénu plném trávy a keřů byste si teselace asi tolik nevšímali. Otazník ještě visí nad tím, jak je to s teselací objektů.
originál | originál | originál | originál
Dekorace terénu (Terrain decoration)
Toto nastavení mění množství „podružných“ objektů, které je na scéně vidět. Vývojáři tu opět museli sáhnout ke kompromisu – keřů a trav se nezbavíte, to by bylo při multiplayeru příliš jednoduché a příliš nefér. Zároveň ale zase platí, že snížením detailů za cenu horší kvality obrazu přece jen trochu zjednodušíte situaci. V single playeru bylo toto nastavení zbytečné řešit, klidně může zůstat na nejvyšším.
Na obrázcích si můžete všímat mizejících drobných objektů, zejména ve větší vzdálenosti, v menší míře pak těch bližších.
originál | originál | originál | originál
Vyhlazování (stínování) (Antialiasing deferred), vyhlazování (post efekty) (Antialiasing post)
Vyhlazování ve dvou podobách
Vývojáři nám dali k dispozici hned dvě samostatné položky pro nastavení vyhlazování – vyhlazování metodou MSAA realizované během renderování scény, a jednodušší vyhlazování pomocí post processingu, které se aplikuje na vyrenderovanou scénu (označuje se jako FXAA a jde o obdobu MLAA známého z ovladačů Radeonů).
K dispozici jsou volby 4× MSAA, 2× MSAA a MSAA vypnuté a FXAA v režimu vysoké, střední, nízké a vypnuté.
Při zapnutém FXAA nejsou rozdíly v režimu 4× MSAA a 2× MSAA příliš zřetelné, vidět jsou jen spíš při mírném odklonu od horizontální či vertikální linie, zejména to platí pro ty horizontální. Na sadě snímků je to dobře patrné třeba u prádelní šňůry vlevo ve dvou třetinách výšky nebo u spodních hran zábradlí balkónů tamtéž. Při 1× MSAA jsou zubatější i vertikální hrany.
originál | originál | originál
Mezi FXAA na úrovni vysoké a střední není velký rozdíl, při nízké úrovni už ale výrazně ztloustnou tenké linie, což už není moc žádoucí.
originál | originál | originál | originál
Pokud použijete pouze MSAA, přijdete o vyhlazování textur a zuby na hranách budou ještě trochu znát, ale obraz bude zase o něco ostřejší.
originál | originál | originál
Vyhlazování (stínování) (Antialiasing Deferred)
A teď už co to udělá s výkonem. Právě vyhlazování MSAA je u většiny karet pro výkon klíčová položka a pravděpodobně největší průšvih, kvůli kterému je nastavení ultra na většině karet nepoužitelné. Kvůli použité technice nasvícení scény je čtyřnásobné vyhlazování už dost náročné na výkon.
A nejspíš kvůli němu dochází k výrazným propadům výkonu. A je to i položka, kvůli které jsem si všechny testy v grafech musel zopakoval dvakrát – příliš pozdě jsem zjistil, že k propadům při 4× MSAA dochází až příliš často a výrazně to zkresluje výsledné průměry. Možná je jen chyba v nastavení hry, možná už to v BF3 s vyhlazováním 4× prostě líp udělat nejde – GeForce s gigabajtovou pamětí se alespoň podle diagnostiky v afterburneru neustále plácala na hranici úplného zaplnění paměti.
Při opakovaných průbězích stejné scény bez předchozího restartu hry už se mi i na GTX 560 povedlo naměřit i průběh bez zubů. V reálu je ale něco podobného prakticky nemožné – jen stěží budete při hraní běhat stále dokola jedním a tímtéž úsekem, dokud jej neproběhnete plynule, naopak platí, že všude procházíte jen jednou.
Běžný průběch fps u testované scény je zelená linka v grafu níže, podotýkám, že v jiných scénách to bývá i horší, k nejvýraznějším propadům výkonu docházelo mezi 20. a 30. sekundou.
Opět připomínám, že zub, při kterém výkon padá na zdánlivě stále ještě plynulých 20 fps, neznamená nic jiného, než že po většinu měřeného úseku, tedy sekundy, za kterou se výsledná frekvence průměruje, byl framerate vyšší než výsledný průměr, ale došlo i k neakceptovatelnému a výraznému zadrhnutí, kvůli kterému výsledek za plynulý nelze označit – snímková frekvence v okamžiku „zadrhnutých“ snímků je ekvivalentní k hodnotám kolem 10 fps.
Doporučení je jednoznačné – vyhlazování 4× MSAA nepoužívat, pokud na to vaše karta opravdu nemá. V případě vyhlazování 2× MSAA už se na testované scéně propady neobjevily, neznamená to ale, že se nemůžou objevit u náročnějších scén.
Když ani snížení na 2× nestačí, nezbude než vyhlazování vypnout úplně. Díky přítomnosti další metody vyhlazování detailů to není tak bolestné, jako u her, kde nelze přes post processing vyhlazovat vůbec.
Vyhlazování (Post efekty) (Antialiasing Post)
„Konzolové“ vyhlazování označované jako FXAA aplikované formou post processingu (jde tedy o jakýsi filtr, kterým se dodatečně vyhladí už hotový snímek) je sice na hranách méně kvalitní než MSAA, na rozdíl od něj ale u současných mainstreamových karet není jeho použití na výkonu prakticky znát. Co je ještě podstatnější, aplikuje se na celou scénu, znamená to tedy, že vyhlazuje i textury, které MSAA ignoruje. Proto je vhodné nevypínat jej ani v případě, že máte nastavení MSAA „v plné palbě“.
Rozmazání pohybu (Motion blur), anisotropické filtrování (Anisotropic filter), zastínění okolím (Ambient Occlusion)
Rozmazání pohybu (Motion blur)
Motion blur, ve hře označený za „rozmazání pohybu“, a civilizovaněji přeložený jako pohybová neostrost, je jedna z klíčových položek, která ovlivňuje vnímání plynulosti hry.
Tento efekt si udělal hodně špatnou pověst – podobně jako v případě většiny efektů to u prvních her vývojáři s motion blur pořádně přeťápli – asi aby si opravdu každý všiml, že to ta jejich hra umí, v závodních hrách (zejména v kombinaci s „nitrem“) pro jistotu udělal z míjených objektů šmouhy přes půl obrazovky.
Většina lidí jej proto zaškatulkovala do šuplíčku nežádoucí, protože nedělá nic jiného, než rozmazává obraz, a my přece chceme, aby byl naopak co nejostřejší.
Jenže ona ta dokonalá ostrost objektů při sekání diskrétních snímků na obrazovky monitorů vypadá hodně nepřirozeně. Obdobné je to při sledování videa snímaného rychlou uzávěrkou, které můžete znát typicky ze sportovních přenosů nebo záznamů rozlišných adrenalinových outdoorových aktivit. Extrémní případ, kdy se ostrý obraz získaný díky rychlé uzávěrce přesně trefí do správné frekvence, možná znáte z jednoho profláknutého videa:
Pěkným příkladem toho, jak rychlost uzávěrky ovlivňuje výsledný dojem z kamerového záznamu, je i toto video. V tichosti doufám, že na youtube chvíli vydrží:
Právě ono rozmazání pohybujících se objektů je pro vnímání pohybující se scény klíčové. Pokud motion blur vypnete, pravděpodobně vám nebude ani 30-40 fps připadat jako ideální a plynulý obraz.
S jeho zapnutím se výsledný dojem podstatně zlepší, subjektivně může i konstatních 20 fps vypadat plynuleji než nějakých 30-40 fps.
Plynulost se v náročné lesní scéně s vypnutím zvýší dost výrazně, ale zisk 4 fps nevyváží subjektivní dojem větší plynulosti. Pokud vás standardní intenzita efektu obtěžuje, můžete ji stáhnout. Rozhodně ale nedoporučuji vypínat jej úplně. Na snímcích je motion blur s úrovní 0, 25, 50, 75 a 100 %. První sada zachycuje rozmazání při přikládání zbraně pro míření, druhá při otáčení stejnou rychlostí kolem svislé osy.
originál | originál | originál
originál | originál | originál
Anizotropické filtrování (Anisotropic filter)
Anizotropické filtrování je jednou z položek, na kterou má dnešní význam sahat až ve stavu krajní nouze, kdy už opravdu není co dalšího snižovat – s horším nastavením se výrazně zhorší ostrost textur zobrazených pod ostrým úhlem, výsledný zisk je ale u průměrných moderních karet jen mizivý.
Zastínění okolím (Ambient Occlusion)
Pro další trochu neohrabaný překlad – zastínění okolím, v originále Ambient Occlusion, snad ani nemá v češtině vhodnou obdobu. Překládá se také jako okolní prostředí. Jde o metody výpočtu neostrých stínů, které vznikají na objektech v okolí jiného objektu kvůli tomu, že tento objekt omezuje šíření světla. Laicky řečeno, když ke zdi postavíte krabici a nasvítíte ji zepředu shora žárovkou, nebude vrhat jen ostrý stín na podložku způsobený bodovým zdrojem světla, ale na zdi se objeví i tmavší a neostřejší flek kvůli tomu, že stíní i rozptýlenému světlu z okolí.
Tento efekt je tak trochu popelkou, není totiž moc vidět a když o něm člověk neví, možná si ani nevšimne rozdílu – s jeho zapnutím někde totiž jen přibudou slabounké stíny. Má ale výrazný vliv na vnímání plastičnosti celé scény a bez něj vypadá vše podstatně nepřirozeněji.
O co přesně jde, jsem trochu nakousl v článku o Crysis 2, lepší vysvětlení a popis jednotlivých metod by vydal na samostatný článek.
V Battlefield 3 máte tři možnosti:
- HBAO je zkratka pro Horizon Based Ambient Occlusion – náročnější metoda, která se ohlíží na nejbližší okolí objektu a je kvalitnější než SSAO – netrpí tolik na nežádoucí tmavý „opar“ v okolí objektů ve volném prostředí a naopak přidává intenzivnější stíny v případě, kdy není vzdálenost mezi objektem a jeho pozadí moc velká – typicky je to v úzkých prostorách, kam se nedostává světlo.
- SSAO je známější, jednodušší a podstatně rychlejší formou simulace globálního osvětlení, která pro výpočty stínů využívá hloubkový buffer. Na rozdíl od starších her se na výkonu v testované scéně neprojevoval zdaleka tolik.
Přesto výrazně zvyšuje plastičnost scény a proto je určitě lepší, než úplné vypnutí, ale ve srovnání s HBAO podstatně častěji udělá stín tam, kde by měl být, a naopak jej udělá tam, kde být nemá. - Vypnutí SSAO už nepřineslo výrazný nárůst výkonu, proto určitě doporučím použít alespoň SSAO.
originál | originál | originál
Závěrem
Vyčerpávající článek utnu velmi rázně – jenom shrnu to, co už zaznělo v úvodu, nebo v jeho průběhu. Battlefield 3 má velmi náročný a výborně optimalizovaný engine, a nabízí dostatečně bohaté možnosti nastavení, se kterým lze výkon přizpůsobit široké škále karet s diametrálně odlišným výkonem.
Ne vždy je žádoucí používat nejvyšší detaily – platí to především pro multiplayer. Ale ani na slabších kartách se nemusíte moc uskromňovat, a i kdyby, grafika vypadá výborně i na nižším nastavení. Zároveň ale hra nenechá zahálet ani nejvýkonnější karty, a zdá se, že ani na maximálních detailech, které lze nastavit, možnosti enginu ještě nekončí.
A my s Battlefieldem 3 ještě nekončíme také – v plánu máme ještě jeden článek, kde se zaměříme speciálně na procesory a jejich vytížení.
