DOOM Eternal с трассировкой лучей и DLSS: групповое тестирование 19 видеокарт

Техно

Разработчики из id Software пообещали, что DOOM Eternal будет поддерживать трассировку лучей, задолго до релиза игры. С тех пор появилась масса нового железа с функцией аппаратного рейтрейсинга: NVIDIA заменила всю 20-ю линейку моделями новой архитектуры, AMD, пусть и с опозданием, представила собственные аналоги GeForce RTX, и даже игровые консоли теперь обладают подходящим быстродействием, чтобы воспроизводить несложные трассированные эффекты. А лучей в DOOM Eternal все нет и нет, так что мы, если честно, потеряли надежду увидеть их в действии. В свою очередь, большинство геймеров не стали откладывать знакомство с игрой и двумя сюжетными дополнениями ради будущего апдейта. И все-таки лучше поздно, чем никогда, ведь теперь, наконец, возник хороший повод пройти DOOM Eternal заново — уже в иной графической оболочке с трассировкой лучей.

Но даже если рейтрейсинг не кажется достаточно весомым нововведением, чтобы обновить впечатления от тайтла годичной давности, трассированный DOOM Eternal чрезвычайно интересен с технической точки зрения. Дело в том, что движок id Tech 7, лежащий в основе игры (и до сих пор, к сожалению, нигде больше не использованный), отличается превосходным быстродействием даже на самых слабых по действующим стандартам компьютерного железа машинах. Если программисты id Software не потеряли хватку, можно рассчитывать на то, что и среди игр с рейтрейсингом, уже довольно многочисленных, DOOM Eternal станет примером выдающейся оптимизации и демократичных системных требований.

Наконец, вместе с трассировкой лучей в DOOM Eternal пришла функция масштабирования изображения силами DLSS (а вот многообещающая альтернатива — FidelityFX Super Resolution — здесь, увы, не поддерживается). Вторая версия алгоритма апскейлинга для видеокарт NVIDIA отлично зарекомендовала себя во всех проектах, где она использовалась ранее, и все же нейросеть по-разному обрабатывает различные типы визуального контента, так что проверка в DOOM Eternal ей тоже не повредит.

⇡#Лучи в DOOM Eternal

Из-за того, что рейтрейсинг был интегрирован в движок DOOM Eternal постфактум, а не на ранних этапах работы над проектом, игра не может похвастаться полным комплектом эффектов, которые в большинстве случаев комбинируют с растеризованной графикой — то есть, отражений, теней и глобального освещения. Трассировка лучей, как известно, существенно упрощает математику транспорта света, заменяя «костыли» грубой вычислительной мощностью GPU, но для того, чтобы реализовать все перечисленные функции, id Software пришлось бы переделать едва ли не все материалы, которые используются в сценах DOOM Eternal. Как следствие, из репертуара возможностей, которые открывает RT, пришлось ограничиться одной — отражениями. И это лучший выбор, ведь реалистичные отражения — первое, что замечаешь в трассированной среде, в то время как тени и глобальное освещение игроделы давно научились симулировать обходными путями с той или иной степенью правдоподобия.

Тем не менее, пусть id Software применяет рейтрейсинг избирательно, скриншоты ниже показывают во всей красе, как сильно изменились текстуры, наделенные светоотражающими качествами. На картах DOOM Eternal и так множество блестящих поверхностей — и гладких как стекло, и шершавых, как металл или дерево. А теперь все материалы не просто отражают обстановку, но и во многих случаях стали более детализированными (а в других, увы, слишком «зализанными», чтобы подчеркнуть блеск). Сам отраженный образ зависит от физических свойств того или иного материала: в DOOM Eternal нет настоящих зеркал, но стекло или жидкость дает прямое отражение, а, например, покрытое патиной железо — рассеянное. Пожалуй, самый курьезный пример — то, как вся комната, включая фигурку Палача, теперь видна в мелких склянках со «здоровьем». Игра использует разные модели для рендеринга от первого и от третьего лица, так что отражение не передает положение рук и оружия в камере, но ведь без рейтрейсинга не было и этого.

Трассированные отражения, в отличие от отражений в экранном пространстве, не привязаны к объектам, находящимся в поле прямого зрения. Теперь видно все, что происходит за спиной главного героя (среди прочего, и на блестящей поверхности некоторых «пушек»), включая эффекты частиц: взрывы, искры, горящие снаряды и пр.

При максимальном положении настройки, управляющей качеством отражений, DOOM Eternal выполняет рейтрейсинг в половинном разрешении экрана — это именно то, что вы видите на скриншотах. В свою очередь, компромиссное качество достигается, с одной стороны, путем снижения разрешения, и, с другой стороны, за счет корректировки диапазона на шкале гладкости материалов, в пределах которого запускается рейтрейсинг. Таким образом, при консервативных настройках лишь самые гладкие материалы отражают окружающую среду, а само отражение становится размытым. Наконец, тот факт, что детализация отражений в DOOM Eternal прямо пропорциональна разрешению экрана, соответствующим образом влияет на результат работы DLSS. Это мы сейчас и обсудим.

Читайте также:  Первые игровые тесты дискретной видеокарты Intel Iris Xe (DG1) — почти 30 FPS в Cyberpunk 2077

⇡#Качество DLSS

Другая игра на движке id Tech (правда еще в старой, шестой, редакции) — Wolfenstein: Youngblood — продемонстрировала одну из лучших реализаций DLSS среди современных игр. Да и вообще мы уже привыкли к тому, что апскейлинг с помощью нейросети рисует превосходную картинку, сходную с нативным разрешением, а проблемы изначальной версии DLSS образца 2019 года навсегда остались в прошлом.

Однако еще раз заострим внимание на том, что разрешение рейтрейсинга в DOOM Eternal зависит от реального разрешения вьюпорта. Следовательно, даже в режиме Quality, когда пропорция масштабирования такова, что для вывода на экран 4К берется картинка размером 2560 × 1440, четкость трассированных отражений заметно страдает, не говоря уже о настройках DLSS Balanced и DLSS Performance.

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

К счастью, у владельцев ускорителей с избытком быстродействия есть возможность компенсировать потерю качества, заставив движок игр выполнять рейтрейсинг в полном разрешении исходного кадра. Это делает следующая команда игровой консоли:

r_raytracedReflectionsTemporalUpscaleQuality 0

Теперь, когда мы закрыли вопрос с отражениями при использовании DLSS, оценим, насколько успешно нейросеть реконструирует детали в других участках изображения. Что и говорить, апсеклинг в DOOM Eternal работает превосходно. Детали с сильным локальным контрастом (кирпичная кладка, отдаленная архитектура и т.д.) воспроизводятся настолько четко, что результат работы DLSS трудно отличить от нативного разрешения даже в режиме Performance, когда алгоритм конвертирует 1920 × 1080 в 3840 × 2160.

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

Попутно усиливается полноэкранное сглаживание ступеней на границах полигонов в дополнение к уже существующему фильтру TSSAA. И наконец, DLSS восстанавливает целостную проекцию геометрии толщиной в несколько пикселей, которая рвется на части в нативном разрешении.

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

Пожалуй, единственный тип визуального контента DOOM Eternal, с которым у DLSS возникли трудности, это «мясные» текстуры демонов, «кровавого гнезда» и всевозможных щупалец. Уже в режиме Balanced (исходное разрешение 2227 × 1253 при выводе в 4К) апскейлинг приводит к заметной утрате четкости и локального контраста. Кроме того, усиливая контраст там, где это необходимо, DLSS часто вызывает нежелательный (и характерный для этой технологии) эффект высветления теней.

Нативное разрешение

DLSS Quality

DLSS Balanced

DLSS Performance

Но, повторимся, изображение DOOM Eternal, пропущенное через нейросеть, в целом выглядит замечательно даже с агрессивным коэффициентом масштабирования, и мы не видим никаких причин отказываться от DLSS, если необходимо устранить тормоза или довести фреймрейт до высоких значений, совпадающих с частотой обновления игрового монитора.

⇡#Гигабайты и гигабаги

Однако есть и плохие новости, связанные с багами при использовании рейтрейсинга или DLSS, о которых нужно знать геймерам, запустившим DOOM Eternal после апдейта. Во-первых, нередко бывает так, что если включить трассировку лучей без DLSS, игра показывает одно значение кадровой частоты, а если сперва DLSS, потом рейтрейсинг, и, наконец, выключить DLSS, то числа будут совсем другими и производительность — выше. Во-вторых, и это самый неприятный баг, который изрядно потрепал нервы автору обзора, DLSS порой не увеличивает, а, наоборот, резко снижает частоту смены кадров, причем независимо от того, активна ли при этом трассировка лучей. В том, как проявляется последняя ошибка, есть строгая закономерность: если зарезервированная память видеокарты впритык подходит к физическому объему VRAM по собственному счетчику игры, неприятности гарантированы. К примеру, это произошло со всеми без исключения ускорителями на чипах NVIDIA с 8 Гбайт локальной памяти при разрешении 1440p и максимальных настройках графики. Напротив, модели, оборудованные 10 Гбайт VRAM и больше работали без сюрпризов при любом разрешении вплоть 4К. Хорошо, что у проблемы есть надежное, пусть и совсем не очевидное, решение: нужно отключить GPU и включить его снова в «Диспетчере устройств» Windows. Иногда помогает запуск игры с другой настройкой DLSS, но далеко не каждый раз. В любом случае, нам стало известно, что id Software уже в курсе ошибки, так что можно рассчитывать на то, что один из ближайших патчей ее исправит.

Читайте также:  Palit выпустила компактную видеокарту GeForce RTX 3070 LHR длиной 238 мм

К слову о запросах DOOM Eternal к объему памяти видеокарты. Еще до выхода апдейта с рейтрейсингом игра прославилась тем, что не позволяет выставить максимальные настройки на ускорителях с 6 Гбайт VRAM даже при скромном разрешении 1080p. Теперь, с рейтрейсингом, и целых 8 Гбайт хватит лишь для игры в 1080–1440p на максималках, а в 4К нужно еще больше: если приводить к значениям, актуальным для десктопных видеокарт, то 10 Гбайт. Но в действительности такие объемы видеопамяти игре не требуются. Движок просто резервирует адресное пространство для пула стриминга текстур, а от его величины зависит, как часто вы будете видеть размазанные текстуры, на глазах сменяющиеся копией высокого разрешения. У пользователей видеокарт с недостаточным массивом VRAM есть два способа оптимизации — либо урезать пул текстур в меню настроек, либо попросту убрать проверку VRAM через консоль:

menu_advanced_ignoreVRAMAmount

В нашей практике оба решения походят видеокартам с 8 Гбайт локальной памяти и больше, а для любых тестов в DOOM Eternal мы предпочитаем второй из них. И все-таки бесконечно убегать от дефицита VRAM нельзя. Так, 6-гигабайтная версия GeForce RTX 2060, которая уже в 2019 году выглядела подозрительно, успешно прошла все тесты в режиме 1080p, но резко сдала при более высоком разрешении на максималках из-за того, что баг с DLSS эту видеокарту не отпускает вопреки любым усилиям.

⇡#Обновленный стенд для тестов видеокарт

В сегодняшнем исследовании дебютирует наша новая тестовая платформа, которая и впредь будет использоваться как для масштабных сравнений, так и для одиночных обзоров графических карт. Процессор Core i9-9900K — тем более разогнанный почти до 5 ГГц, — который мы использовали раньше, до сих пор обладает превосходным игровым быстродействием, но если речь идет о топовых GPU последнего поколения, заметно, что в некоторых случаях формально устаревшая платформа уже не способна целиком раскрыть потенциал видеокарты. Кроме того, материнская плата ASUS Maximus XI Apex еще не обрела поддержку такой важной функции, как Resizable BAR (нужная версия BIOS пока находится в статусе беты).

В общем, пришло время масштабного апгрейда. Выбор новой тестовой системы проходил между интеловскими процессорами 11-го поколения, с одной стороны, и Ryzen 5000, с другой. Если ориентироваться исключительно на игры, то старшие десктопные чипы Intel сегодня предлагают более высокую производительность, но отставание AMD настолько незначительно, что на первый план выходят другие качества соперничающих CPU. А в этом «красная» платформа однозначный фаворит. Дело в том, что Ryzen 5000 позволяет собрать тестовый стенд с 16 процессорными ядрами, а это вдвое больше, чем у Core 11-го поколения. Игр, которым нужная такая вычислительная мощность, пока не существует, зато мы сможем выполнять бенчмарки расчетных приложений, уже не стесняясь того, что компьютер мало похож на полноценную рабочую станцию. Наконец, в тестах графических карт хорошей практикой является разгон процессоров с фиксированной установкой тактовой частоты (что способствует высокой повторяемости результатов). Но ведь частотный потолок у топовых кристаллов Intel и AMD отличается не так уж сильно по строгим критериям стабильности с использованием водяного охлаждения, а удельная производительности на ядро в интересующих нас задачах практически эквивалентна.

В результате дилемма однозначно решилась в пользу платформы AMD, а конкретно — 16-ядерного процессора Ryzen 9 5950X. В качестве материнской платы послужит ASUS ROG Strix X590-E Gaming, которая без труда удерживает фиксированную тактовую частоту 4,4 ГГц. Мы будем использовать оперативную память DDR4 с пропускной способностью 3600 МТ/с, что является пределом для Ryzen 5000 без манипуляций с частотой шины Infinity Fabric или перехода всей подсистемы памяти в неоптимальный асинхронный режим. Единственная задача, которая осталась на ближайшее будущее, это довести объем RAM до 32 Гбайт, попутно удвоив количество банков памяти в каждом канале, что, в свою очередь, благотворно повлияет и на быстродействие Ryzen 5000 (тут уместно посоветовать исследование «Как выбрать и настроить память для Ryzen 5000, чтобы не профукать 15 % FPS на ровном месте», проведенное Ильей Гавриченковым, если вдруг вы его пропустили).

Читайте также:  ASRock пообещала улучшения на рынке видеокарт во второй половине года — дефицит начнёт отступать
Тестовый стенд
CPU AMD Ryzen 9 5950X (4,4 ГГц, фиксированная частота всех ядер)
Материнская плата ASUS ROG Strix X570-E Gaming (Resizable BAR вкл.)
Оперативная память G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 Гбайт (3600 МТ/с, CL16)
ПЗУ Intel SSD 760p, 2048 Гбайт
Блок питания Corsair AX1200i, 1200 Вт
Система охлаждения CPU Corsair iCUE H115i RGB PRO XT
Корпус Открытый стенд
Операционная система Windows 10 Pro x64
ПО для GPU AMD
Все видеокарты AMD Radeon Software Adrenalin 2020 Edition 21.6.2
ПО для GPU NVIDIA
Все видеокарты NVIDIA GeForce Game Ready Driver 477.11

Обновленный стенд хорош еще и тем, что он поддерживает интерфейс PCI Express четвертого поколения, с которым умеют работать все современные модели NVIDIA и AMD. Прямо сейчас это не имеет практического значения, но в будущем — особенно тогда, когда выйдут игры с поддержкой API DirectStorage, — PCI Express 4.0 обязательно пригодится. Стоит ли говорить, что свежая система полностью готова к переходу на Windows 11, которая принесет с собой DirectStorage, благодаря контроллеру TPM, интегрированному в центральный процессор.

Наконец, в сегодняшних тестах и для будущих обзоров мы активировали функцию Resizable BAR. Коль скоро она теперь работает не только на железе AMD, откуда пришла, но и на платформе Intel, и даже постепенно распространяется на устаревшие чипсеты, мы больше не видим никакого смысла игнорировать Resizable BAR как нишевую технологию, доступную лишь в связке избранных видеокарт, системных чипсетов и CPU одной компании.

⇡#Методика тестирования

Тестирование производительности выполнено с помощью утилиты OCAT в начале миссии Mars Core. Показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который игра записывает в файл результатов.

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени рендеринга кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел берется значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

⇡#Участники тестирования

  • AMD Radeon RX 6900 XT (1825/2250 МГц, 16 Гбит/с, 16 Гбайт);
  • AMD Radeon RX 6800 XT (1825/2250 МГц, 16 Гбит/с, 16 Гбайт);
  • AMD Radeon RX 6800 (1700/2105 МГц, 16 Гбит/с, 16 Гбайт);
  • AMD Radeon RX 6700 XT (2321/2581 МГц, 16 Гбит/с, 12 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3090 (1395/1695 МГц, 19,5 Гбит/с, 24 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3080 Ti (1365/1665 МГц, 19 Гбит/с, 12 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3080 (1440/1710 МГц, 19 Гбит/с, 10 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3070 Ti (1575/1770 МГц, 19 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3070 (1500/1730 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti (1410/1665 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 3060 (1320/1837 МГц, 15 Гбит/с, 12 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/1635 МГц, 14 Гбит/с, 11 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2080 SUPER (1650/1815 МГц, 15,5 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2080 Founders Edition (1515/1800 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2070 SUPER (1605/1770 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/1710 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2060 SUPER (1470/1650 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce RTX 2060 (1365/1680 МГц, 14 Гбит/с, 6 Гбайт);
  • NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (1500/1800 МГц, 12 Гбит/с, 6 Гбайт).

Прим. В скобках после названий видеокарт указаны базовая и boost-частота согласно спецификациям каждого устройства. Видеокарты с заводским разгоном приведены в соответствие с референсными параметрам (или приближены к последним) при условии, что это можно сделать без ручной правки кривой тактовых частот. В противном случае (ускорители серии NVIDIA GeForce 16, а также GeForce RTX 2070/2080/2080 Ti Founders Edition) используются настройки производителя.