Test GeForce GTX 480 III. – DirectX 11, anti-aliasing

Další zastávka u kvality obrazu a anizotropního filtrování

Přestože je GeForce GTX 480 drahá karta a velké části čtenářů už mohou dva či tři články o
nové nejvýkonnější grafice Nvidie stačit, zbývá ještě docela dost zajímavých testů. Zvláště
pokud budete brát v úvahu, že jak článek o kvalitě obrazu, tak článek dnešní se takřka
stejnou měrou věnuje Radeonu HD 5870 a jednoduše využívá možnosti srovnat nejnovější díla
AMD/ATI a Nvidia. V druhém případě se pro tento článek hodí dodat: nyní už konečně v DirectX
11.

Přečtěte si také

• Test GeForce GTX 480 II. – průběhy fps a minima
• Kvalita obrazu s GeForce GTX 400 a Radeon HD 5800
• Test GeForce GTX 480 (Fermi) I. – DirectX 11 od Nvidie 

Ještě než se vrhneme právě na porovnání karet v nejmodernějším 3D API od Microsoftu,
připomeneme si článek zabývající se kvalitou obrazu. Ten se zaměřil na možné problémy s
funkčností anti-aliasingu, případnou honbou za rychlostí na úkor kvality a také nakousl
tématiku anizotropního filtrování. Svou hrstkou do mlýna jste přispěli i vy, velkou hrstí pak
čtenáři Ache a Vlastik80.

První jmenovaný upozornil na to, že ačkoli v D3D AF Testeru může vše na první pohled vypadat
dobře, ve hrách se přesto u Radeonů HD 5000 nacházejí chyby způsobené právě optimalizacemi
anizotropního filtru. Vše doložil několik screenshoty a přidal i dalšími weby jako HardOCP objevený
tip na odhalení i v D3D AF Testeru.

Ache: „Nezáleží na enginu, nebo nastavení Catalyst AI, ale jen a pouze na textuře. Nejvíce si toho lze všimnout na takovýchto lesklých texturách s „hrubou“ bumpmapou, a v pohybu to fakt někdy je hodně otravné. Ale je možné to vidět i v AF testeru, který je použit zde v článku. Stačí checkerboard texturu nastavit na hodnotu 2, 1 či 0 a použít AF 4×, 8× nebo 16×.“
„A že to není jen můj případ, ukazuje screenshot z AF testeru na HardOCP.“

Není nic snažšího než ověřit rozdíly v kvalitě obrazu v nástroji jako D3D AF Tester, nejdříve tedy GeForce GTX 480 (checkerboard texture 0, GeForce 197.41 WHQL, high – default):

Nyní Radeon HD 5870 (ch. t. 0, Catalyst 10.3 WHQL, very high – default):

A znovu s checkerboard texture 1. Opět GeForce GTX 480:

a následuje Radeon HD 5870:

Na závěr ještě bonus v podobě lepšího LOD ve chvíli, kdy zapnete v Catalystech super-sampling AA. Nastaveno 16× AF, poprvé bez checkerboard textury, poté s 0 a 1.

Na tento problém a také na problém nefunkčního MSAA (4× anti-aliasing, box) ve hře Empire:
Total War jsme se ptali AMD. Po lehkém upomenutí jsme dostal zatím odpověď, že kvůli tragédii
polského letadla a přípravy uvedení čipsetu 890FX a Phenomu II X6 (Thuban), musím omluvit
pomalejší reakce.

Mezitím Vlastik80 potvrdil, že v Napoleon: Total War na rozdíl od Empire: Total War MSAA bez
problémů funguje i na kartách Radeon HD 5000 a dokonce ani SSAO (screen space ambient
occlusion) nedělá žádné potíže, což jsem si následně na demoverzi hry (build 1.0.0) ověřil i
já sám:

•  Bitva u Ligny, Radeon HD 5870, Catalyst 10.3 WHQL, SSAO + 4× MSAA ve hře,
  cca 21 fps (3,8 MB PNG)
•  Bitva u Ligny, Radeon HD 5870, Catalyst 10.3 WHQL, SSAO (MSAA vypnuto),
  cca 26 fps (3,79 MB PNG)

Hru Empire: Total War (retail, 1.5.0) jsem tedy pomalu začal nahrazovat novější Napoleon:
Total War (demo, 1.0.0), za testovací lokaci zvolil právě bitvu u Ligny. Fraps nastavuji na
62 sekund, jakmile získám kontrolu nad myší a klávesnicí, nastavím pohled hned na zcela
nejnižší možný u země (náročná detailní animace vlnící se trávy či obilí).

Ve výsledcích zatím nemám Radeon HD 5970 (bude doměřen v úterý) a GeForce GTX 285/295
(jakmile bude čas je vyměnit), přesto nadále platí, že Cypress si ve srovnání s GF100 vede v
tomto náročném DX9 engine dobře. Samozřejmě ale už ne tak dobře, jako když měl na rozdíl od
GeForce vypnutý anti-aliasing.

Ještě abych trochu napravil i přehmat u Empire: Total War, začal jsem přeměřovat všechny
karty i v této hře, samozřejmě (pro srovnatelnost výsledků) bez anti-aliasingu:

Ještě není ale konec ani kauze dalších údajných optimalizací AMD na úkor kvality obrazu
skrytých prý pod Catalyst AI. Lars Weinand z Nvidie mi poslal už poměrně podrobný návod, jak
zjistit, kde AMD dělá takové optimalizace vedoucí k jevu "AF banding", Neměl jsem však
bohužel zatím čas je vyzkoušet a ověřit. Vlastníte-li některou z jmenovaných her (DirectX Software Development Kit je k dispozici ke stažení zdarma),
můžete zkusit následující „návod na odhalení“:

Resident Evil 5 (DX10 exe):

1.) The settings I used were: Resolution: 1920x1200, Vsync: off, Framerate:
unlimited, Anti-aliasing: 4x, Motion Blur: on, Shadow Detail: HIGH, Texture Detail: HIGH,
Overall Quality: HIGH
2.) The right spot in the game is literally the very beginning of a new game.
That is, from the main menu select “START”, then “PLAY GAME”, then “NEW GAME”. Skip past the
cinematics and you’ll start off by looking down a long road and that repros it
nicely.

Far Cry 2:

1.) The settings I used were: Resolution: 1920x1200, V-Sync: No, Anti-aliasing:
4x, DirectX Version: 10, General Performance: all set to “Very High”, Advanced Options: all
set to “High”, Bloom: checked, HDR: not checked
2.) From the main menu, select
“Multiplayer”, create a new profile or load a current one (doesn’t matter what), select
“LAN”, then “Create Match”. For Map Cycle make sure it’s “Default (Dirty Work)” and the Game
Mode is “Deathmatch”. Select “Launch Match”, then “Force Launch”, then “Accept”. I believe
you always start in the same place in this match (assuming you don’t change the default
load-out option). Run out of the door that’s a head of you to the left, then choose the more
left road and run down it a little bit until you’re standing in front of the two
spray-painted boards and have the rusted shed in the distance to the right - a decent stretch
of road should be ahead of you at this point that repros the banding.

   

Bad Company 2 (should run in DX11 by
default on DX11-capable HW):

1.) The settings I used were: Resolution: 1920x1200, Overall
Quality: Advanced, Level of Detail: High, Texture Quality: High, Shadow Quality: High,
Effects Quality: High, Anti-aliasing: 4x, Anisotropic Filter: 16x, VSYNC: off, HBAO:
off

2.) Start a new game by going to
“Singleplayer”, then “New Campaign”, then “START”, sit through the cinematic and once you’re
in control you’re immediately looking down a jungle path and there you go. This banding isn’t
quite as dramatic as in the screenshots I attached, but those come from an APIC somebody else
in devtech made and I have no idea where exactly in the game it is. However, if you play
through the game a little bit from the start, just up until the point where you come out of
the jungle and reach the airfield (takes maybe 10 minutes), then you’ll find some flat, nice
roads that should repro it better.

Instrukce pro hru Warhammer 40,000: Dawn of War II jsou shrnuty v tomto dokumentu (DOCX).

Pokud by se potvrdilo odhalení Nvidie, jednalo by se o problém dost vážný. Lars rozhořčeně říká, že změny formátů textur nejsou validními optimalizacemi a že by AMD mělo tato nastavení dát pouze jako volitelné (a ne implicitní), aby bylo možné férové srovnání výkonu s konkurencí. Toto nastavení dává totiž výhodu 15–20 % v závsilosti na hře. A zatímco v D3D AF Testeru předvádí Radeony báječné výsledky, ve hrách dochází k silnému užití bilineárního filtrování a tedy viditelnému proužkování na texturách. Přikládám i přesnou citaci.

Lars Weinand (Nvidia): AMD is doing a lot in their driver and they don’t give the end user or the editor control over these settings. They all hide everything behind Catalyst AI. Changing texture formats is beyond valid optimizations. They need to make that setting optional in order to allow fair comparisons – and inform about these steps. That discussion was done years before already and all editors agreed that optimizations should never change the render output.

What they also do is heavy anisotropic filtering optimizations. They claim to have superior AF in the synthetic AF wheel tests, but they still do heavily use bilinear filtering or a mix of it for AF. This results in clearly visible banding in games. Here’s some examples where you can clearly see it.

Long story short: They getting advantages in the range of 10-20% depending on the game through these undocumented and by default active IQ reductions. We don’t want to get into that race where the one wins who’s reducing IQ the most. If press concludes that these reductions done by AMD/ATI are OK, then it does not leave us much choice. We think it’s badly wrong what they’re doing and they should a) disable it by default and b) document these reductions so press can set the driver properly for apples to apples comparisons.

Určitě bychom neradi, aby došlo k tomu, že Nvidia zareaguje stejným způsobem (zpět vržený kámen by dopadl na uživatele), takže bude záhodno tento problém opravdu prozkoumat a v případě, že Nvidia (tentokrát už hodně konkrétně) říká pravdu, vyvinout na AMD tlak, aby dala věci v ovladačích do pořádku. Nastavit tyty optimalizace volitelně by bylo ideální, jelikož obrazový rozdíl je skutečně těžko postřehnutelný a za až pětinu výkonu navíc to bude mnoha uživatelům stát. S tím, že Catalyst AI toho skrývá až moc (zejména spojení se zapínáním CrossFireX anebo vynucením anti-aliasingu je hodně nešikovné), pak souhlasím i v případě, že by optimalizační kauza byla vykonstruovaná.

Na závěr kapitoly si ještě rýpněme ale i do Nvidie. Ovladače 197 series jsou pro GeForce GTX 480 a ještě hůře 470 stále s velikým množstvím chyb. O nestabilitě hry ArmA II při změnách rozlišení či jiného nastavení grafiky jsem už hovořil, stejně tak o zapomenutých texturách z předchozího běhu benchmarku v jiném nastavení v Aliens vs. Predator.

Vše platí nejen ve 197.17, ale i ve 197.41 WHQL. Co hůř, na GeForce GTX 470 se 197.41 přibývá do výčtu problémů velká nestabilita ve hře Metro 2033 a doslova tragické padání po chviličce hry Dragon Age: Origins. Návrat ke 197.17 sice umožnil výkon v DAO a Metro 2033 alespoň otestovat, v první jmenované hře to ale na nějaké bezstarostné delší hraní pořád nebylo.

Vliv anti-aliasingu na výkon i obraz

GeForce GTX 400 měla přinést dvě vylepšení anti-aliasingu. Tím prvním je jittered sampling, metoda, již bude možno
využívat (snad v některých případech) pro boj s aliasem na okrajích
stínů. Jako obrazový přípak Nvidia vybírá Canyon Flight z 3DMark06
(můžete tedy snadno srovnat s aktuálním stavem po spuštění na vašem PC).
Metoda jitter (roztřesení, v tomto případě pozic subpixelů v mřížce) je
známá i ze starších metod celoobrazovkového anti-aliasingu (FSAA).
Jestli accelerated před slovem jittered v materiálech Nvidie znamená
nějakou adaptivitu nebo jen lepší výkonnost, za tím jsem se zatím
nepídil.

V ovladačích 197 series jsem žádné možnosti vynucení nenašel, snad Nvidia podporu doplní společně s 3D Vision Surround v driverech GeForce 200 series.

To druhá novinka, "32× AA" (uvozovky nepoužívám náhodou), je k dispozici už nyní a dokonce jej, jak je u režimů AA Nvidie dobrým zvykem (a jak tomu u ATI bohužel není), můžete kontrolovat přímo v mnoha hrách. Já toho využil k obvyklému testu v Enemy Territory: Quake Wars a nově také v Battlefield: Bad Company 2.

Teď k těm uvozovkám: 32× AA ale znamená 32× CSAA, tedy 8 vzorků
(multi-sample, Color/Z/stencil) a 24 tzv. coverage vzorků. Přínos Nvidia
demonstruje na
následujícím výřezu, výkonnostní dopad by měl být jen o 7 % vyšší než u
8× MSAA.

Ilustrační obrázek od Nvidie mi připadá poněkud zavádějící. Trsy trávy apod. jsou v dnešních hrách většinou realizovány texturou (s průhledností) a multi-sampling (nebo coverage sample anti-aliasing) se jich netýká. Pro takové objekty je třeba použít skutečný celoobrazovkový anti-aliasing (super-sampling) nebo alespoň adaptivní formy anti-aliasingu (adaptive AA u ATI, transparency MSAA/SSAA u Nvidie).

Nebudeme chodit dlouho kolem horké kaše a hned se podíváme na dopad jednotlivých režimů anti-aliasingu na výkon nejvýkonnějších GPU (single) dneška. Nejprve ve hře Enemy Territory: Quake Wars. Testováno je s maximálními detaily a obvyklým timedemem ("ehw"):

V Battlefield: Bad Company 2 jsem si měření oproti testu v recenzi zjednodušil a zpřesnil: měřím jen v místě po nahrání checkpointu na louce před prvním vstupem do pralesa. Opět maximální detaily (včetně HBAO),

Právě Battlefield: Bad Company 2 jsem si vybral k natípání screenshotů ukazujících vliv anti-aliasingu na kvalitu obrazu. Bohužel, když už jsem odeslal GeForce GTX 480 dál, zjistil jsem, že ani při hraní si s Catalyst AI, vynucováním či naopak nevynucováním nejsem schopen v této hře aktitovat Super-Sampling na Radeonu (od něhož bych si právě na lokaci s trávou sliboval opravdu hodně). Pokud někdo budete vědět, jak tento režim zapnout, napište to pod článek, screenshot i měření rád doplním.

Nejdříve tedy GeForce GTX 480. Bez MSAA, 2×, 4×, 8× MSAA, 8× CSAA

dále 16× CSAA, 16× CSAA Q, 32× CSAA, 8× MSAA + TrMSAA a 8× MSAA + 8× TrSSAA:

U Radeonu HD 5870 je to potom zleva Bez MSAA, 2×, 4×, 8× MSAA

a dále 24× CFAA (edge-detect) a pokus o 4× MSAA (Adaptive AA). Tyto dva režimy bylo možné aktivovat prostým přepnutím z Box na Edge-detect v ovladačích. Pak můžete použív buď vynucení (override) anebo ve hře zapnout 4× CFAA (= 12× AA s edge-detect) či 8× AA (= 24× CFAA s edge-detect).

Pokud vedle sebe porovnáte nejvyšší režimy zaměřené pouze na hrany (24× CFAA edge-detect u Radeonu a 32× CSAA u GeForce) je dle mého soudu výrazně účinnější Radeon se svým 24× CFAA. Rozdíly jsou dobře pozorovatelné na dřevěných sloupech.

Super-sampling (či Adaptive AA) u ATI v BF: BC2 se mi tedy nepodařilo rozjet vůbec, ale ani Nvidia na tom není o moc lépe. TrMSAA či ještě více TrSSAA je cítit na výkonu, ale bohužel nevidím výraznější přínos pro podle mě dostatečně přítomné textury s průhledností (listy vpravo nahoře, tráva takřka kdekoli).

Když si k těmto novým výsledkům přidáte ještě už v první recenzi ukázané testy vlivu AA z Crysis Warhead a Far Cry 2, máte myslím solidní obrázek o výkonnosti Radeonu HD 5870 a GeForce GTX 480 s anti-aliasingem. Ještě upřesním, že ve Far Cry 2 je vliv AA měřen jen v kratším ranch-small (v recenzi je v běžném srovnávacím testu použit delší ranch-medium), nastavení je (kromě AA) zcela na maximu. U Crysis Warhead je použita opět mapa ambush a nastavení detailů na Gamer (odpovídá High z prvního Crysis).

 

 

 

 

 

GeForce GTX 480

 

GeForce GTX 285

Radeon HD 5870

Radeon HD 5970

GeForce GTX 295

 

Přetaktování GeForce GTX 480 a připomenutí testovací sestavy

Přetaktování

Jelikož GeForce GTX 480 i bez přetaktování topí a hlučí, rozhodl jsem se veškeré testy provádět s otevřenou bočnicí a přídavným 12cm ventilátorem (2000 rpm) přiloženým takřka ke kartě. Výsledky tedy nejsou přímo srovnatelné s přetaktováním jiných karet a upřímně řečeno bez nějakého lepšího chlazení bych se do overclocku výkonnější GF100 vůbec nepouštěl. V podstatě tedy můžete tuto pasáž brát jako zajímavost anebo ji zcela přeskočit.

K přetaktování jsem použil MSI Afterburner 1.6.0 Beta 4, monitoring teplot a otáček jsem prováděl v něm a současně v GPU-Z 0.4.2. Spotřebu jsem odečítal ze zásuvkového wattmetru. Jako základní zátěžový test byl použit Crysis Warhead v 1920 × 1200 px s nastavením Enthusiast.

Bez přetaktování a v zavřené skříni (a bez přídavného ventilátoru) je to v Crysis Warhead nějak takto:

• průměrně: 37,1 fps – max. teplota: 95 C – max. ot.: 3760 rpm – max. spotřeba PC: 449 W – hlučnost: 62,7 dBA

Pokud přidáme ventilátor zvýší se jeho odběrem trochu spotřeba (455 W), ostatní hodnoty zůstavají stejné. Sníží se jen hlučnost, neboť větrák GTX 480 nemusí jít výše než na 75 % otáček (nikoli tedy 80), výsledkem je 61,4 dBA. Hlučnost se s přetaktováním neměnila, větrák GTX 480 se s přídavným ofukováním už více neroztáčel.

• oc pamětí (4230 MHz efektivně) – 37,6 fps – 457 W
• oc stream procesorů (1600 MHz, jádro je pak automaticky nastaveno na 800 MHz) – 41,0 fps – 468 W
• oc karty na 800/1600/4230 MHz – 42,0 fps – 475 W
• vyšší frekvence pro jádro či paměti znamenaly nestabiltitu či artefakty v Crysis Warhead (typicky na konci prvního průchodu skrz timedemo v mapě Ambush)

Ve Far Cry 2 (1920 × 1200 px, ranch-medium, max. detaily, DX10.1) bylo dosaženo průměrných 115,9 fps při nejvyšší spotřebě 475 W. Bez přetaktování a přídavného větráku činila spotřeba PC „jen“ 451 W a výkon byl průměrně 102,7 fps.

Náběh otáček a teplot při přetaktování na 800/1600/4230 MHz:

Náběh otáček a teplot při přetaktování na 700/1401/3686 MHz:

Testovací konfigurace

Hardware

• monitor: HP LP3065 (30", 2560 × 1600 px, S-IPS)
• procesor: Intel Core i7-920 (20× 200 MHz = 4,00 GHz, Turbo
  Boost a HyperThreading vypnuty)
• základní deska: Gigabyte GA-X58A-UD5 (Intel X58, ICH10R, BIOS
  F3)
• paměti: 6 GB Kingston DDR3-1866 (1200 MHz, 7-7-7-20-2T, 1,66 V)
• pevný disk: Western Digital VelociRaptor VR150 (WD3000GLFS)
• optická mechanika: Lite-On DH-4O1S (Blu-ray, DVD-ROM)
• zdroj: Gigabyte Odin GT 800W (GE-S800A-D1)
• skříň: Cooler Master Centurion 534
• chladič CPU: Scythe Mugen 2 (1300 rpm) + Noctua NT-H1
• systémové větráky: Arctic Fan12 PWM + Cooler Master 12 cm @
  1000
  rpm

Pouze pro testy hlučnosti je použit
jiný počítač
(a noční klid):

• hlučnost okolí: 36,5 až 37,5 dBA (měřeno cca
  20 cm od grafické karty, odejmutá bočnice skříně)
• pevné disky:
  WD7500AAKS a WD20EADS v boxech Acutake Dark Disc 2
• zdroj:
  Enermax Modu82+, 625 W
• skříň: Cooler Master Centurion 5
• chladič CPU: Noctua NH-U12P
• systémový větrák: Noctua
  NF-S12

Operační systém, nastavení a ovladače

• Microsoft Windows 7 Ultimate (64bitová verze)
• vypnuta automatické defragmentace, aktualizace i swap file na
  všech jednotkách
• DirectX redist February 2010
• Intel INF
  9.1.1.1
• ATI Catalyst 10.3 pro Radeon HD 5870/5970
• Nvidia
  GeForce 197.25 pro GeForce GTX 285/295
• Nvidia GeForce 197.17
  pro GeForce GTX 480

Grafické karty testujeme na 30" LCD panelu HP LP3065

Za poskytnutí procesoru Intel Core i7-920 děkujeme společnosti Intel

Za poskytnutí testovacích pamětí DDR3 děkuji společnosti Kingston

Za
poskytnutí základní desky GA-X58A-UD5 a zdroje Odin GT děkujeme
společnosti Gigabyte

Za zaslání Blu-ray mechaniky děkuji společnosti Lite-On
IT

Za poskytnutí desítek balení teplovodivé pasty Noctua NT-H1
děkujeme společnosti RASCOM
Computerdistribution

Za
poskytnutí her Battlefield Bad Company 2 a Dragon Age: Origins děkujeme
společnosti
Electronic
Arts Czech Republic.

DirectX 11 testy (teselace, CHS, dema AMD na Nvidii a naopak

Další část souboje Radeon HD 5870 vs. GeForce GTX 480 se zaměří na výkon těchto karet při nasazení nejnovějších technologií. Většina testů z této sady je k dispozici v DX11 SDK (DirectX Software Development Kit stáhnete na stránkách Microsoftu zdarma) jako příklady. Nvidia používala příklady z DX11 SDK týkající se teselace ve svých prezentacích, když jsem však vyzkoušel i další testy týkající se třeba nových stínů (Contact Hardened Shadows počítáné skrze compute shader) anebo simulaci fyziky Nbody (opět CS), nebyl výsledek vždy lepší pro novou GeForce.

Do testů jsem zařadil i náročný SoftParticle test z téhož SDK (využívá ale „jen“ DX10) a dále zkusil pikantně nová dema Nvidie. Ta nestáhnete zatím v sekci Cool Stuff na nvidia.com, ale přímo z EHW (Hair má asi 2 MB a Island pak 17 MB). Obě demonstrují teselaci (a nutno říct, že velmi efektně) a obě využívají DirectCompute. Proto je lze spustit i na Radeonech.

Abych Nvidii oplatil stejnou mincí, stáhl jsem ze stránek AMD její DirectX 11 dema LadyBug a Mecha. První je krásnou ukázkou simulace výletu do makrosvěta skrze typickou optiku (s malou hloubkou ostrosti), druhé potom používá OIS (nikoli stabilizaci obrazu Panasonicu ale Order Independent Transparency).

Nezapomeňte, že mnoho DirectX 11 testů (i herních) obsahovala už
první recenze GTX 480:

• Aliens
  vs. Predator (DX11)
• Battlefield
  Bad Company 2 (DX11)
• Colin
  McRae: DiRT 2 (DX11, DX9)
• Metro
  2033 (DX11)
• S.T.A.L.K.E.R.:
  Call of Pripyat (DX11)
• Unigine
  Heaven 2.0 a Stone Giant (DX11)

V Unigine Heaven 2.0 jsem sice zveřejnil minimální fps, ale trochu vám zůstal dlužen grafy průběhu fps. Ty jsem vytvořil pro nastavení 1920 × 1200 px, teselaci na hodnotě normal, 16× AF, shadery na high a 4× MSAA.

Jestli něco tedy GeForce GTX 400 ve srovnání s Radeony HD 5800 jde, je to právě teselace. Teprve další generace ukáží, zda je GF100 v této disciplíně tak dobrá, nebo naopak Cypress tak špatný.

Příště už vás čeká skutečně poslední část obsahující test GeForce GTX 480, kde budou testy her s PhysX, výkon v několika aplikacích s CUDA a celkově se na výkon GPGPU podíváme trochu více. V době, kdy čtete tento článek pro účely srovnání už doměřuji jen GeForce GTX 285.