Rage: pod slupku následníka Dooma a Quake

11. 10. 2011

id Tech 5: úplně jiný engine

Johna Carmacka, který za tímto projektem stojí, asi není zapotřebí představovat. Dá-li se o některém z herních vývojářů říci, že je opravdu známý, bude to právě on. Má za sebou už hodně dlouhou řádku revolučních titulů – Wolfenstein 3D a ságu Doom a Quake. Tyto hry ve své době znamenaly revoluci ať už v žánru samotném nebo v oblasti počítačové grafiky.

Dosud posledním výrazným počinem id Softu, který ve své době posunul počítačovou grafiku zase o kus dál, byl Doom III, který běžel na předcházející generaci vlastního herního enginu id Softu – id Tech 4. Ve své době nabízel špičkovou grafiku a při maximálních detailech byl extrémně náročný na výkon grafických adaptérů. Právě díky tomu se stal na dlouhou dobu i jedním z nástrojů pro testování výkonu grafických karet. A stejně tak i další tituly s id Tech enginem se dlouhou dobu držely v testovacích metodikách. Jde totiž o jeden z posledních enginů, který se na PC zuby nehty drží rozhraní OpenGL místo DirectX.

Když se Doom III odebral na věčnost, všichni netrpělivě vyčkávali, s čím se John Carmack vytasí dál. Populární vývojář se během těch let účastnil řady rozhovorů, přednášek a konferencí, na kterých se chlubil připravovaným titulem Rage.

Carmack se při vývoji soustředil na maximální plynulost (a bohužel pro hráče na PC nejspíš zejména kvůli optimalizacím pro konzole) a vyvinul engine, který je do jisté míry revoluční, ale nejspíš jinak, než jsme si představovali.

Zatímco id Tech 4 se nesl ve znamení excelentní grafiky, která měla na soudobý hardware krvavé nároky, v případě id Tech 5 se pokusil dosáhnout maxima s minimem prostředků. Výsledkem je engine, který i na kartách z nížší střední třídy běhá na maximu, co dokáže zobrazit většina současných LCD, tedy na 60 snímcích za sekundu. Herní svět využívá obrovské textury (Carmack jim říká megatextury) rozsekanými na menší dlaždice, které se dynamicky načítají, jakmile jsou zapotřebí.

Hodinu a půl trvajících prezentací Rage z letošního QuakeCon najdete i na Youtube:

Tento přístup má svá pozitiva i úskalí a výsledkem celého snažení je po technické stránce asi nejkontroverznější hra, která z id Softu zatím vypadla. Prostředí vypadá fantasticky a detailně, jenom k tomu, na co se z povzdálí tak krásně kouká, nesmíte chodit moc blízko. Válka s pamětí i výkonem se podepsala nejen na modelech objektů, ale i na texturách.

Vypiplaná do detailů

Abyste to špatně nepochopili – jen v málokteré hře je prostředí tak vypiplané a vypadá tak přirozeně jako v Rage. Ve hře snad nikde nenarazíte na obvyklý nešvar – periodicky se opakující vzory textur, kvůli kterým některé povrchy zejména při pohledu pod úhlem vypadají jako vykachlíkované (neříkám tím, že na použití stejných textur nenarazíte, například u schodišť si můžete všimnout, že je jedna textura použitá na několika schodech).

I u samotných modelů objektů se nejspíš občas zastavíte a budete na jejich detailnost zírat s otevřenými ústy. Prostředí působí uceleně, ne jako v řadě jiných her, kde do mírně vyboulené placky symbolizující terén někdo zasadí pár stromů a keřů, trsy trávy, a sem tam doslova naklonuje nějakou lavičku, lampu nebo odpadkový koš a budovy v dálce vyřeší pomocí kvádrů s texturou. Tady je celý postapokalyptický svět pečlivě vymodelovaný, žádné zbytečně se opakující objekty. Najdete tu navrstvené balvany, precizně modelované skály, z terénu trčí zasypané ruiny a rozvaliny, v tunelech vedou desítky kabelů a trubek pečlivě pověšených na kovových konstrukcích, ve zbytcích továren najdete prorezlé věže propletené změtí kabelů, zábradlí a ohrádek, ze stropů a zdí budov trčí zbytky kabelů a železobetonových konstrukcí s armaturami…

originál | originál | originál

Jenže když se k trubkám moc přiblížíte, zjistíte, že obrovská roura je vlastně osmistěn, z kulaté armatury se vyklube síť z kvádrů a z vraku auta se vyklube cosi, na co jsme byli zvyklí před deseti lety. A jen o kousek dál uvnitř garáže je přitom jiný vrak vymodelovaný do detailů.

originál

Daň za výkon, anebo příliš krutá optimalizace

Problémy v postapokalyptickém ráji

Některé věci bychom si určitě rádi odpustili a na PC klidně rádi obětovali pár fps na konto lepší kvality. Rostlinky, stromky a keře jsou řešené pomocí spritů, které si v ničem nezadají s populárními obrazy ze zámků – ať se hnete kamkoliv, vždycky na vás koukají zpříma. Něco podobného bývá v současnosti zvykem nanejvýš u trávy, nahradit stromky a keře zubatou texturou, která je navíc kvůli využití alfakanálu průsvitná, si už téměř nikdo nedovolí pěknou řádku let.

originál | originál | originál

Podobné detaily a naprosto zbytečné drobné chyby jsou vděčným terčem vtipálků. Za všechny jen jeden obrázek:

Kdyby si vývojáři trubky na zdi odpustili, nikomu by nechyběly a výsledek by nevypadal tak tragikomicky.

Stejně tak bije do očí, že se krásné a pečlivě vykreslené megatextury, které tvoří drtivou většinu z více než 20 GB dat (a po dekompresi to má být údajně 1 TB), které si hra po instalaci ukousne, při pohledu zblízka změní ve změť obrovských čtvercových pixelů.

Velké textury a velké problémy

Další dvojsečnou zbraní je technologie postupného načítání textur. Nevědět, že něco podobného ve hře je, možná si toho na některých sestavách a kartách možná ani nevšimnete, mimo jiné díky rafinovanému využívání hloubky neostrosti pro maskování načítání textur. Jedinou opravdu nápadnou známkou toho, že se při hraní děje cosi neobvyklého, je zuřivé a soustavné poblikávání kontrolky práce disku.

Jenže ti méně šťastní (a stěžovali si především majitelé Radeonů předtím, než hra samotná dostala první větší patch a objevil se druhý hotfix od AMD) mohli pozorovat velmi líné nahrazování textur, které daly vzniknout snímkům, na nichž jsou na objektech místo textur barevné fleky, které se občas nahrazují ostřejšími texturami i několik sekund.

A konečně je tu řada omezení, kvůli kterým ve hře není možné to, co u jiných moderních titulů už běžně vídáme, například dynamické změny osvětlení prostředí – krajina je zkrátka stále osvětlená konstantním odstínem postapokalyptické žluté, kterou známe třeba z Falloutu 3. Ve hře jsem si také nevšiml, že by se využíval motion blur (pohybová neostrost). Kvůli tomu se hra jeví při nižších snímkových frekvencích pomalejší, než je u titulů, které jej (v rozumné míře) využívají, dnes obvyklé.

Velké rozčarování způsobily i možnosti (nebo přesněji nemožnost) nastavení úrovně detailů – v původní podobě byl jediný způsob, jak ve hře změnit nastavení detailů a náročnost, změna rozlišení a vyhlazování. A v případě GeForce ještě možnost nechat textury dekomprimovat přímo na grafické kartě přes CUDA.

Jen pár dní po vydání se proto objevil patch (angličtináři si mohou přečíst release notes), který některé problémy řešil a navíc přidal možnosti nastavení alespoň u velikosti vyrovnávací paměti pro textury a také možnost nastavení úrovně anizotropního filtrování.

Ještě před uvedením patche už ale ve velkém zájemci na fórech vytvářeli vlastní konfigurační soubory, ve kterých jejich autoři měnili univerzální konfiguraci a problémové automatické ladění výkonu u některých položek odstavovali nebo omezovali.

Jeden z nejstarších konfiguračních souborů pochází přímo z dílny Nvidie a je ještě z doby před patchem. Dlouhé vlákno, ve kterém se konfigurační soubory a příkazy zadávané přes konzoli řeší, a které návodu od Nvidie předcházelo, najdete na stránkách neogaf.com. Na guru3D už je šedesátistránkové vlákno, ale to podstatné začíná až někdy kolem pětatřicáté stránky. Bohatým zdrojem informací (opět v angličtině) je tradičně fórum Steamu, kde je hře věnovaná celá sekce. A zapomenout nesmím ani na oficiální fórum Bethsedy. V češtině jej můžete řešit i ve vlákně na našem fóru.

Obrovského množství odkazů se nemusíte děsit, pokud máte nějakou aspoň trochu modernější grafiku z řady HD 5000 nebo GT/GTX 400. A soudě dle reakcí jsou na tom lépe majitelé GeForce. Dalším předpokladem je použití posledních verzí ovladačů – v případě karet Nvidie jsou to poslední bety vydané s vypuštěním betaverze Battlefieldu 3, u AMD je to až druhá verze hotfixu přímo pro Rage (má zahrnovat i úpravy pro BF3).

Nová testovací sestava na hry

Po opakovaném naléhání v diskuzi u minulých testů karet v nových hrách jsem dal na testy karet ve hrách dohromady o něco lidovější sestavu (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.

Malý ústupek jsem ještě udělal u taktovací frekvence. Nastavil jsem ji o něco níž, oproti předchozím 4,0 GHz poběží procesor při testech v základu na 3,7 GHz (19 × 195 MHz).

Testoval jsem na poslední verzi WHQL ovladačů – v případě Radeonů je to Catalyst 11.10 Preview 2 s Catalyst application profiles 11.8 CAP5, u GeForce pak ovladače ve verzi 285.38.

Steam verzi Rage nám do testu poskytla společnost Cenega. Její zástupce mi kladl na srdce, abych zdůraznil, že hra je uvedená s anglickým dabingem, ale jinak má počeštěné prostředí a české titulky.

Vliv nastavení na výkon a kvalitu obrazu

Vliv nastavení na výkon by byl tentokrát hodně stručný, proběhl jsem teda alespoň režimy vyhlazování a velikost cache pro textury a úroveň anizotropního filtrování projel na několika scénách. Ty můžete brát zároveň jako galerii zajímavých snímků, které jsou průřezem z celé hry.

Položka pro změnu nastavení anizotropního filtrování se alespoň u HD 6670 bohužel jevila jako naprosto zbytečná, s výjimkou několika ostřejších textur na některých dlaždicích na některých scénách si asi nevšimnete rozdílu a ani ve výkonu se na testovací scéně žádné dramatické změny neodehrály.

Ani v případě cache pro textury nečekejte výrazný skok ve výkonu, jen v kvalitě obrazu. Platí to ale v případě, že má karta dostatek volné paměti. Jakmile tomu tak není a paměť dojde, může toto nastavení znamenat potíže jako občasné zadrhávání hry nebo rovnou propad výkonu z 30 na 3 snímky za sekundu. Ale to už podrobněji řeším dále.

Uprostřed je vždy snímek s maximální úrovní detailů, tedy velkou cache pro textury a vysokým nastavením anizotropního filtrování. Vlevo od něj je snížené rozlišení textur, vpravo snížené anizotropní filtrování.

originál | originál | originál

Srovnání výkonu grafických karet

Pozor, srovnáváme nesrovnatelné!

Výsledky testů jsou tentokrát dost zběsilé, a de facto neporovnatelné, pamatujte na to. Na vině je herní engine, který si obraz může upravit v závislosti na tom, jak mu pasuje do paměti grafické karty. Kvalitu obrazu tak paradoxně v případě, že jí není dost, víc ovlivňuje velikost paměti grafické karty než samotné nastavení hry a na každé kartě se ve větší či menší míře testuje něco jiného.

A budou netradiční i z jiného důvodu – u karet jako je GeForce GTX 550 Ti a rychlejší už není velice co testovat, výkon se pohybuje v okolí hraničních 60 snímků za sekundu a výš vás hra už nepustí. S ohledem na uzamčení maximální snímkové frekvence teda pozbývá testování výkonnějších karet smysl – všechny běží na 60 fps. Tento blok je sice možné odstranit pomocí příkazu „com_synctotime -1“ (zároveň s vypnutím vertikální synchronizace a snad i změnou hodnoty com_maxfps), ale má to dva háčky – ten podstatnější je, že tím zrušíte synchronizaci s reálným časem a hra běží rychleji – na 120 fps už to má být dvojnásobek. A druhý – je možné, že to šlo jen u vývojové verze, u ostré verze hry ze Steamu s patchem se mi už u daného parametru nepodařilo zadanou hodnotu změnit a hranici odemknout.

Základním předpokladem pro to, abyste se vyhnuli potížím, je především dostatečná kapacita paměti grafické karty – s trochou nadsázky se dá říct, že k tomu, abyste se vyhnuli potížím a obstojně si zahráli, není ani tak zapotřebí výkonný čip, ale stačí karta, na které je 1 GB paměti a víc. Majitel GeForce GTS 250 s 1 GB paměti na tom bude paradoxně líp, než vlastník HD 4870 s 512 MB paměti.

Nastavení nenastavení

Spíše než srovnání výkonu současných grafik jsem se raději věnoval několika modelovým situacím a vykopávkám, které už se nevejdou do „bezproblémového“ rámce, tedy mezi karty s více než 768 MB paměti a grafickým čipem s výkonem GTS 250 a vyšším. A abych ještě víc přiškrtil jejich výkon, sáhl jsem i k luxusnímu vyhlazování 8×. I další parametry jsem se snažil nastavit na maximum (tedy velkou cache pro textury a vysoké anizotropní filtrování), v některých případech jsem ale stejně musel velikost cache stáhnout (a někdy kvalitu textur i přes maximální nastavení shodil automaticky engine).

A ještě jedna drobnost – vertikální synchronizace. Bez ní se to hlavně u výkonnějších karet moc nedá, je znát výrazný tearing. Vývojáři doporučují nechat v ovladačích nastavení, které umožní manipulaci s vsync přímo ze hry. Hra samotná pak zná nezná obvyklé dva stavy, tedy vertikální synchronizaci zapnutou nebo vypnutou, ale i volbu „automatické“. Pokud jsem dobře vyrozuměl release notes, mělo by jít o jakýsi hybridní režim, při kterém engine synchronizuje všechny snímky, u kterých je to možné a ty, u kterých to nejde, vypustí bez synchronizace. Díky tomu nedochází k výraznému poklesu snímkové frekvence a zároveň je omezený tearing.

Na slabších kartách experimentujte

U této skupiny karet už neexistuje univerzální postup a situace se liší model od modelu, chce to trochu experimentovat (ale nemusíte kvůli tomu hned vytvářet konfigy o čtyřiceti řádcích).

Výkon jsem testoval při poslední cestě autem do sídla „Pravomoci“. Jak se s tím jednotlivé karty porvaly?

GeForce 9800 (8800) GT

U GeForce 9800 GT s 512 MB paměti nezbylo než se oprostit od osminásobného vyhlazování. S osminásobným vyhlazováním spadla snímková frekvence na 2-3 fps. Snížení vyhlazování byla ta nejmenší oběť.

GeForce GTS 250

GeForce GTS 250 mě taky potrápila. Ke svému zděšení jsem zjistil, že i s touto jedinou kartou můžete dosáhnout rozličných výsledků v závislosti na tom, co kde ve hře nebo ovladačích nastavíte. Výrazný vliv na výkon má jen to, jestli v ovládacím panelu odstavíte adaptivní režim řízení spotřeby nastavením na maximální výkon. O další snížení výkonu se připravíte ve hře již zmíněným nastavením vertikální synchronizace na zapnuto místo automatického režimu. A konečně snímkovou frekvenci může srazit i povolený triple buffering v OpenGL v ovládacím panelu.

V případě rozlišení 2560 × 1600 nepomohlo snížení vyhlazování na 4× a kupodivu ani zmenšení cache pro textury, na průměrných 19,0 fps se hra rozhýbala až v okamžiku, kdy jsem kartě ulevil najednou u obou položek, tedy při kombinaci malé cache pro textury a nižšího vyhlazování 4×.

Radeon HD 4870

U 512MB HD 4870 se Rage pravděpodobně potýkal s kapacitou paměti. Při nastavení maximálních detailů (vyhlazování 8× a velká cache pro textury) se hra přibližně po pěti sekundách zasekávala. K tomu, aby trhání zmizelo, stačilo v mém případě nastavit místo velké cache pro textury malou. Jelikož to ale znamená razantní pokles kvality textur, zkoušel jsem dál. Pomohla ale i babská rada z diskuzních fór – někdo zjistil, že pokud se parametr jobs_numThreads nastaví na 0, trhání zmizí, a fungovalo to i s texturami ve vyšším rozlišení. Hra už se nějak srovnala s rozlišením 1680 × 1050 a 2560 × 1600 bodů (při 2560 už ale za cenu snížení kvality textur). Ilustruje to dvojice snímků se stejným nastavením.

2560×1600 | 1920×1200

V rozlišení 1920 × 1200 ještě zůstalo vyšší rozlišení textur, ale i zadrhávání, vyřešilo to snížení kvality vyhlazování z 8× na 4×.

Radeon HD 6670

Nejméně potíží pak bylo s HD 6670. I přes relativně slabé jádro šlo totiž v mém případě o referenční kartu od AMD osazenou 1 GB GDDR5. Díky tomu fungovala celkem bez problémů, až na pár drobností. U jedné scény vypadly na některých dlaždicích textury u vzdálených budov (zdaleka to ale nebylo tak tragické, jak můžete vidět z některých screenshotů s prvním hotfixem). A také načítání textur se mi jevilo o cosi línější než třeba na GTX 550 Ti, o výkonnějších kartách nemluvě.

Snad je za tím GPGPU akcelerace při manipulaci s texturami pomocí CUDA, kterou je možné aktivovat na kartách GeForce.

GeForce GTX 460, 550 Ti a 560

GeForce GTX 460 se 768 MB paměti už byla celkem bez problémů a běžela naplno na 60 fps při rozlišení 1680×1050 i 1920×1200 bodů. Až u rozlišení 2560×1600 bodů jsem příliš pozdě zjistil, že karta výkonem nedosáhla na kýženou 60snímkovou hranici a zapnutá vertikální synchronizace sestřelila výkon na 30 fps. Znamená to nutnost nastavit namísto zapnuté vertikální synchronizace automatickou v případě rozlišení 2560 × 1600 bodů.

Karta jako GTX 560 pak stačí na stabilních 60 fps při rozlišení 2560×1600 bodů + 4× AA. S GeForce GTX 550 Ti se na plném HD rozilšením výkon propadne jen výjimečně.

Průběhy v grafech

Můžete si všimnout, že Radeony mají mnohem méně vyrovnaný průběh. U HD 4870 si můžete všimnout výrazných minim – nejde o to, že by výkon spadl najednou z výborných 60 na stále ještě plynulých 40 fps, ale naopak – došlo ke krátkodobému zatuhnutí hry na zlomek sekundy a následně hra dál běžela na stejně vysoké frekvenci. A protože je v daném bodě výsledkem průměr za sekundu, jeví se místo zatuhnutí jen jako pokles snímkové frekvence. Na vině je pravděpodobně menší kapacita paměti, stačilo by snížit úroveň vyhlazování a zuby by zmizely. 9800 GT se už v režimu 8× se stejnou pamětí plácala na nehratelných hodnotách pod 10 fps, proto je oproti jiným kartám (a zejména HD 4870 se stejnou pamětí) výrazně zvýhodněná. Na nejpomalejší HD 6670 se paradoxně hraje lépe než na HD 4870 jenom díky tomu, že nedochází k zasekávání.

Na tomhle místě musím ještě upozornit, že výkon GTX 460 nespadl na polovic, ale na nejbližší kulatou hodnotu pro vsync kvůli tomu, že byla vertikální synchronizace zapnutá. Pokud by byla místo toho nastavená na auto, pohybovala by se frekvence někde pod hranicí 60 fps. Stejně tak 2 fps u 9800 GT neodráží reálný výkon, kartě při daném nastavení i se sníženým vyhlazováním prostě nestačila paměť a výkon se propadl na 2-3 fps. Stačí ale poladit velikost bufferů pro textury a kvalitu textur a dostane se na několikanásobek této hodnoty.

Zuby způsobené u HD 4870 jsou pryč, ale není to tím, že by se karta zázračně srovnala s vyšším rozlišením. Engine už automaticky použil textury s nižším rozlišením než při 1680 × 1050 a 1920 × 1200.

Závěrem

Nevím, jestli zatím není předčasné dělat definitivní závěry – od uvedení se alespoň u AMD stále ještě ladí ovladače, notoričtí experimentátoři čarují s konfiguračními soubory, hra samotná má za sebou už první patch a proslýchá se cosi o tom, že by se snad ještě mohl objevit nějaký balíček textur s vyšším rozlišením. Právě nízké rozlišení textur je asi nejpalčivější problém, kvůli kterému je Rage vděčným terčem posměšků a srovnání s léta starými herními tituly. A soutěží se třeba i v tom, kdo objeví objekty s nejhoršími texturami.

Samotná hra je ale díky prvkům RPG (byť nedotaženým) a trochu volnějšímu prostředí vedle spousty ostatních stříleček přinejmenším nadprůměr. Stačí se oprostit od zkoumání nedostatků a snahy načapat id Soft na hruškách a naopak hru nechat volně plynout.

Pokud máte hardware, který nestačí jen na to, aby ji nějak rozpohyboval na 30 fps a nemáte smůlu na ovladače nebo problematičtější hardware, ale máte něco, co se dobře a rychle vypořádá s dekompresí textur a má dostatek prostředků, aby nedocházelo k náhodným zádrhelům, vypadá a hraje se skvěle.

K tomu není zapotřebí nic špičkového a extrémního, s gigovou GeForce GTX 560 a výš taktovaným čtyřjádrem si už načítání textur prakticky nevšimnete a nemusíte se potýkat ani s žádnými potížemi.

Teď už nás bude asi zajímat, zda se bude něco dít kolem kvalitnějších textur a zda se něco změní s dalšími patchi.

Za poskytnutí hry do testu děkujeme společnosti Cenega