• Thứ Hai, 20/12/2004 15:02 (GMT+7)

    Công cụ 3DMark05 - Nêu bật DirectX 9.0c

    Đánh giá sức mạnh xử lý đồ họa của hệ thống máy tính là nhu cầu không chỉ của TestLab mà còn của cả người chơi game. Sau khi DirectX9 cập nhật lên phiên bản 9.0c vào mùa hè năm nay, FutureMark nhanh chóng xây dựng 3DMark05 để nêu bật sức mạnh của những hệ thống đồ họa đỉnh cao.
     

    Sau khi DirectX9 cập nhật lên phiên bản 9.0c vào mùa hè năm nay, FutureMark nhanh chóng xây dựng 3DMark05 để nêu bật sức mạnh của những hệ thống đồ họa đỉnh cao.

    Đánh giá sức mạnh xử lý đồ họa của hệ thống máy tính là nhu cầu không chỉ của TestLab mà còn của cả người chơi game. Hiện tại công cụ đánh giá thì có rất nhiều nhưng phương pháp có thể phân làm hai. Mỗi phương pháp có một ưu điểm riêng!

    Đo bằng game (game benchmark) giúp đưa ra kết luận một cách rõ ràng: Hệ thống đủ sức chạy game hay không. Phương pháp này thường dựng lại một đoạn game mẫu được lưu trước đó và tính tốc độ khung hình trung bình. Điểm số giữa các lần chạy có thể không giống nhau nếu trong đoạn game mẫu chứa đựng các đối tượng phát sinh ngẫu nhiên. Mặt khác, phương pháp này không có tính bao quát và không phải mọi game đều hỗ trợ. Công việc chọn lựa game đại diện cũng không hề đơn giản với các đánh giá viên.
    Đo bằng ứng dụng (benchmark application) được thiết kế dựa trên các thư viện lệnh đồ họa nên bao quát được nhiều game và kết quả có độ ổn định, tin cậy cao. Phương pháp này tập trung thể hiện hiệu năng chung của hệ thống và hoàn toàn không đại diện cho một game cụ thể nào. Ngoài ra, phương pháp đánh giá, tính điểm cũng được công bố công khai và thường thể hiện được tiêu chí đánh giá rõ ràng: sức mạnh đồ họa, sức mạnh CPU hoặc cả hai.
    Cân bằng tải CPU và card đồ họa trong ứng dụng benchmark tốt hơn trong game thực tế vì có thể chủ động giảm nhẹ khối lượng tính toán trên CPU. Trước xu thế công nghệ xử lý đồ họa phát triển không hề thua kém công nghệ CPU như hiện nay, các công cụ đánh giá trong tương lai sẽ phát triển theo hướng ngày càng độc lập hơn với CPU.

    Những cải tiến đáng chú ý

    Trước đây, 3DMark99 tập trung đo chức năng xử lý ánh sáng (lightning), đỉnh (vertex) và phủ đa vân (multi-texture). 3DMark2000 bắt đầu khai thác chức năng xử lý ánh sáng, phối cảnh của phần cứng đồ họa, và tăng độ phức tạp các game test. 3DMark2001 tăng độ phức tạp của game test mẫu lên (trung bình) hàng chục ngàn đa giác trên giây và giới thiệu công nghệ tạo bóng (shadow shader). Cảnh chính vẫn dùng chức năng xử lý điểm, đỉnh. Hiệu ứng tạo bóng 1.1 được sử dụng thể hiện da, cảm xúc và cây cỏ. Đặc biệt, game test 4 lần đầu thể hiện chất liệu bằng hiệu ứng bóng điểm 1.1.

    3DMark03 chú trọng kiểm tra mô hình tạo bóng 1.x và 2.0. Chỉ duy nhất một trong các game test chính dùng hiệu ứng đa vân. Ba game test còn lại đều dùng lệnh tạo chất liệu bằng bóng điểm (pixel shader). Toàn bộ quá trình xử lý đỉnh đều dùng bộ tạo bóng đỉnh (chủ yếu phiên bản 1.x). Game test cuối cùng lần đầu sử dụng bộ tạo bóng 2.0 trong khi các game test trước đó vẫn còn dùng phiên bản 1.x. Độ phức tạp của cảnh cũng đã được tăng lên đến hàng trăm ngàn đa giác trên giây.

    3DMark05 nâng cấp theo công nghệ DirectX và hỗ trợ cả mô hình tạo bóng 2.0 lẫn 3.0 (vừa được cập nhật vào mùa hè năm nay trong phiên bản DirectX 9.0c) trong quá trình xử lý điểm, đỉnh. Tuy hướng đến tương lai và chú trọng hỗ trợ mẫu tạo bóng 3.0 song 3DMark05 vẫn biên dịch sẵn một kịch bản tương đương cho mô hình tạo bóng 2.x. Độ phức tạp của cảnh cũng đã được nâng lên với mức trung bình hơn 1 triệu đa giác trên giây.

    Phép đo trong 3DMark05

    Điểm số 3DMark05 được tính dựa trên 3 game test mô phỏng cảnh chiến đấu trong phi thuyền không gian, cảnh thiên nhiên với chế độ sáng phức tạp, nhiều nguồn sáng di động và cảnh lái khinh khí cầu thoát khỏi quái vật biển hung tợn với mặt nước được xử lý rất chi tiết, tinh tế. Bên cạnh 3 game test mô phỏng, 3DMark05 còn cung cấp các phép đo tốc độ phủ (fill rate), đơn vân (single-texturing), đa vân (multi-texturing), bóng điểm (pixel shader), bóng đỉnh (vertex shader). 3DMark05 còn mới đưa vào phép đo Batch Size dựng 128 tứ giác 128x128 với 6 mức từ 8 tam giác/lượt đến 32.768 tam giác/lượt để giúp phát hiện được những lỗi ngớ ngẩn của card đồ họa.

    Return to Proxycon

    Mô phỏng cảnh game chiến đấu 3D lấy bối cảnh bên trong một phi thuyền không gian. Diễn tiến được thiết kế nhanh, sử dụng nguồn sáng đèn trong nhà chớp nháy liên tục sinh ra nhiều vùng bóng thay đổi động. Bên cạnh đó, bọn xâm nhập sử dụng một loại vũ khí rất mạnh, khạc lửa liên tục. Trong game test 1 còn có một cảnh thể hiện chi tiết viên đạn bay được quay chậm như trong phim Matrix.

    Chất liệu: Hầu hết mặt bên trong phi thuyền đều dùng chất liệu kim loại, bề mặt bóng sáng và phản chiếu xung quanh theo phương pháp Blinn-Phong. Hầu hết các phép toán cấp lũy thừa đều dùng cho việc tìm kiếm.

    Ánh sáng: Các nguồn sáng trên trần nhà kho có tác dụng định hướng cho phép tạo bóng động. Để thể hiện chân thực vùng bóng, chương trình phải tạo bản đồ chiều sâu (depth map) phân giải 2048x2048. Các đèn nhỏ trên trần chỉ có tác dụng trang trí chứ không tham gia tạo bóng để giảm tải cho hệ thống. Dọc hành lang cũng có nhiều nguồn sáng tạo bóng với bản đồ chiều sâu khối 512x512x6. Ánh đèn báo nguy hiểm phía cuối hành lang được tạo mặt nạ và áp dụng kỹ xảo hoạt hình. Có tổng cộng 8 nguồn sáng trong game test 1 gồm 2 nguồn định hướng, các nguồn còn lại chỉ là ánh sáng điểm.

    Firefly Forest

    Thể hiện khu rừng đêm dưới ánh trăng và lập lòe những ánh lửa xanh ma trơi. Đây là mẫu hình thể hiện cảnh ngoài trời với hệ thống cây cỏ đa dạng, phức tạp. Tầm nhìn không xa và bầu trời được đóng khung giới hạn. Có rất nhiều cây cỏ rung rinh theo làn gió, cành cây đâm tua tủa và bên dưới là thảm cỏ dày. Thảm cỏ được thể hiện thay đổi theo chuyển động của camera. Ánh sáng di chuyển tạo nên vùng bóng động và phát huy hết ưu điểm của bản đồ bóng phối cảnh.

    Chất liệu: Chất liệu mặt đất được tạo giống như cách tạo bề mặt kim loại trong game test 1 nhưng có thêm hiệu ứng khuếch tán, chi tiết khuếch tán, và bản đồ chi tiết bình thường, bản đồ bình thường. Bề mặt đá được lập thêm bản đồ phản chiếu. Nhánh cây dựng giống chất liệu kim loại nhưng không dùng bản đồ phản chiếu, phép ánh xạ bump mà dùng bản đồ khối khuếch tán. Chất liệu bầu trời không được xử lý hiệu ứng ánh sáng khuếch tán.

    Ánh sáng: Ánh trăng có tính định hướng, tạo bóng động dùng bản đồ chiều sâu phân giải 2048x2048. Ánh lửa ma trơi thuộc dạng nguồn sáng điểm có mặt nạ bao quanh. Bước tạo bóng dịch chuyển dùng bản đồ chiều sâu khối 512x512x6.

    Canyon Flight

     

    Trên nền DirectX 9.0c, mặt nước và bầu trời hấp dẫn hơn

    Một chiếc tàu khinh khí cầu dựa trên mô hình quen thuộc của Jules Verne bay qua hẻm núi đang được canh giữ bởi một quái vật biển hung tợn. Các thủy thủ trên tàu dùng đại bác hạng nặng để bắn đuổi quái vật nhưng dường như không có tác dụng. Cuối cùng con thuyền phải đốt cháy hai ống nhiên liệu tăng tốc và thoát an toàn.

    Khung cảnh ngoài trời được thể hiện rộng và phức tạp hơn với bóng núi phản chiếu trên mặt nước. Nước không chỉ phản chiếu mà còn có hiệu ứng khúc xạ cho phép nhìn thấu ảnh quái vật bơi đuổi dưới mặt nước. Không gian cũng được phủ một lớp sương mờ và thể hiện được vị trí xa gần của các vách núi.

    Chất liệu: Bề mặt đá núi là chất liệu xử lý nặng tải nhất trong 3DMark05. Nó sử dụng gần như toàn bộ tập lệnh tạo bóng PS2.0 để dựng bóng động. Chất liệu núi có hai bản đồ màu, hai bản đồ bình thường và bóng khuếch tán Lambertian. Mặt nước cũng rất phức tạp chứ không chỉ là chất liệu bề mặt đơn thuần. Cảnh được dựng lại 6 lần để dựng được ảnh phản chiếu, ảnh khúc xạ và bóng sát với thực tế. Mặt nước được phát triển cao hơn 3DMark03 với khả năng tham chiếu nhiều bản đồ; gồm bản đồ bình thường, phản xạ, khúc xạ, và Fresnel điểm. Trong 3DMark05 có lớp sương chiều sâu để đối tượng xa thể hiện trông mờ và tối hơn. Bản đồ chiều sâu R32F được dùng để tạo lớp sương chiều sâu.

    Ánh sáng: Vì là ngày nắng nên chỉ có một nguồn sáng định hướng là mặt trời. Đặt nặng ứng dụng hiệu ứng tạo bóng động nên cảnh được thiết kế một không gian rộng với các triền núi cong. Thật khó thiết kế bản đồ chiều sâu phân giải 2048x2048 đủ cho toàn cảnh dù nó được tham chiếu đến hai lần: một lần lúc dựng đối tượng gần điểm camera và lần nữa cho phần cảnh còn lại. Mặt khác, phép dựng ánh sáng và tạo bóng cần thực hiện nhanh theo thời gian thực.

    Đo CPU

    Trong các phiên bản 3DMark trước, phép đo CPU thường dùng độ phân giải thấp, xử lý đỉnh bằng phần mềm và không thực hiện bước xử lý hậu kỳ (post processing) để giảm tải đồ họa, thể hiện đúng chức năng dựng 3D và tính toán ma trận của bộ xử lý. Tốc độ dựng khung hình trong phép đo CPU không đổi để đảm bảo tải hệ thống luôn ổn định.

    3DMark05 bổ sung tác vụ tính toán bằng CPU sao cho càng giống game 3D thực tế càng tốt. CPU không còn chỉ dùng để tạo bóng đỉnh mà còn dùng để tính đường bay của khinh khí cầu. Để tải không thay đổi, đường bay của khinh khí cầu được ấn định trước nhưng phần tính toán tránh chướng ngại vật thì sử dụng giải thuật D* Lite (www.cc.gatech.edu/fac/Sven.Koenig/). Giải thuật D* Lite được hiện thực theo dạng luồng nhằm khai thác sức mạnh của những hệ thống máy tính đa bộ xử lý hiện đại. Trong thực tế, quá trình tạo bóng đỉnh DirectX trên phần mềm đã được thiết kế dạng luồng nên tốc độ xử lý sẽ nâng lên rõ rệt khi kích hoạt chế độ hai bộ xử lý.

    Công thức tính điểm

    Như các phiên bản trước, điểm số 3DMark05 cũng bắt đầu từ 1.000 đến 5.000 điểm, sao cho cấu hình tối thiểu chạy được 3DMark05 đạt 1.000 điểm và hệ thống cao cấp nhất vào thời điểm công bố 3Dmark05 đạt khoảng 5.000 điểm. Cấu hình máy 1.000 điểm 3DMark05 sử dụng card đồ họa tầm trung hỗ trợ DirectX9 và bộ xử lý khoảng 2GHz. Trong khi hệ thống cao cấp được đề cập sử dụng card DirectX9 hàng "đỉnh" và bộ xử lý trên 3GHz.

    Theo thời gian, điểm số đỉnh cũng sẽ được nâng lên theo đà công nghệ phát triển. Ví dụ, điểm số 3DMark03 cao nhất hiện nay lên đến 20.000 điểm. Trước đây, đến thời điểm tung ra 3DMark03, điểm số 3DMark2001 cao nhất là 20.000 điểm.

    Chương trình sẽ tính tốc độ khung hình trung bình trong từng game test rồi tính điểm cuối cùng dựa trên công thức:

    Điểm 3DMark05=(Game test 1 x Game test 2 x Game Test 3)0,33 x 250

    Điểm CPU = (CPU Test 1 x CPU Test 2)0,5 x 1.500

    Các game test đều được xem trọng như nhau trong công thức dù tải thực tế không bằng nhau.

    Bên cạnh các game test chính, 3DMark05 còn cung cấp phép đo phụ về tốc độ đổ, đơn/đa vân, đổ bóng điểm/đỉnh đơn giản/phức tạp (tham khảo www.pcworld.com.vn để hiểu rõ hơn).

    Rõ ràng, thị trường đang nâng cấp dần từ thế hệ card đồ họa hỗ trợ DirectX9.0 lên DirectX 9.0c. Vì thế, bổ sung 3DMark05 vào bộ công cụ đo card đồ họa là điều thật sự cần thiết!

    Cảnh trích từ 3 game test chính của 3DMark05: Return to Proxycon, Firefly Forest, Canyon Flight.

    Duy Khánh
    3DMark05 White Paper v1.0

    ID: A0412_74