ATI Radeon X850 XT CrossFire: тестирование

Режимы рендеринга в ATI CrossFire

Чтобы добиться максимальной скорости в системе с графической многопроцессорностью, необходимо максимально эффективно распределять нагрузку при обсчете каждого кадра для каждой видеокарты. Например, NVIDIA в режиме SLI использует динамическое перераспределение нагрузки, деля каждый кадр по горизонтали примерно на две одинаковые половинки. Драйвер пытается на лету перераспределить площадь обрабатываемых частей кадра для уравновешивания нагрузки между картами. Например, в играх с большими открытыми пространствами верхняя часть кадра куда менее насыщена объектами и эффектами, требующими обработки, и "линия обреза" автоматически смещается вниз. Подобный подход к распараллеливанию нагрузки требует разработки очень интеллектуального драйвера, что весьма нетривиально. Плюс - постоянной доработки драйвера под все выходящие и планирующиеся игры, обеспечивая узнавание и совместимость с максимально возможным спектром приложений.

ATI пошла другим путем - технология CrossFire решает эту задачу с помощью набора из трех методов распределения нагрузки при обсчете кадров:

1. Alternate Frame Rendering
В этом режиме все четные кадры обсчитываются первым графическим процессором, а нечетные - вторым. Обсчитанные кадры с двух графических процессоров передаются в блок суммирования (Compositing Engine) графической карты CrossFire Edition. Благодаря автономной работе каждого графического процессора метод AFR способен обеспечивать наивысший потенциальный прирост производительности всех доступных режимах. Это также единственный режим, использующий все ресурсы вершинных конвейеров совмещенных графических процессоров.

Единственным ограничением этого режима является то, что он не работает в тех приложениях, где вывод текущего кадра зависит от поступления данных, сформированных в предыдущих кадрах, так как в режиме AFR предусматривается последовательный вывод кадров одновременно на разных графических процессорах.

2. SuperTiling Mode
Самый интересный метод, в простонародье - "шахматы". В этом режиме каждый обсчитываемый кадр делится на квадратные сектора, чередующиеся в шахматном порядке, при этом каждый видеопроцессор обрабатывает свою половину этих квадратов. Каждый квадрат занимает относительно малую площадь (32x32 пикселя), чем обеспечивается эффективное распределение нагрузки обсчета между графическими процессорами независимо от того, что в данный момент обрабатывается в кадре, без дополнительной программной обработки. По теории вероятности, каждой видеокарте достанется абсолютная одинаковая нагрузка.
Преимущество метода SuperTiling в том, что он работает практически с любым 3D-приложением. Тем не менее, есть небольшое число приложений, где распределение рабочей нагрузки методом SuperTiling не обеспечивает оптимальной производительности. В таких случая применяется метод Scissor.

3. Режим Scissor
Так называемые "ножницы". Метод очень похож на NVIDIA SLI. В этом режиме каждый кадр делится на две области, каждая из которых обрабатывается отдельным графическим процессором. Кадр может делиться как по горизонтали, таки по вертикали, причем как в равном (50/50) так и неравном соотношении, напр., 60/40 или 70/30. Идеальная конфигурация выбирается автоматически для каждого приложения.

Хотя метод Scissor в целом менее эффективен для распределения рабочей нагрузки, чем SuperTiling, в некоторых случаях он более предпочтителен.

Каждый из разработанных методов имеет свои ограничения. Оптимальный режим обработки 3D-приложения выбирается механизмом CATALYST A.I встроенным в графический драйвер ATI. Добавить могу только одно, если CATALYST A.I отключить, то приложения OpenGL будут обрабатываться методом Scissor (ножницы), а D3D методом Supertile (шахматы). Но лучше довериться CATALYST, ему видней.

Есть еще один режим рендеринга, четвертый, но в отличии от предыдущих трёх, режим CrossFire Super AA ориентирован не на скорость, а на качество.

CrossFire Super Anti-aliasing

Производительность современных видеокарт Hi-End сектора очень высока и, зачастую, потолок FPS обусловлен уже не видеокартой, а мощностью центрального процессора. В случае использования CrossFire Super AA удвоенная мощность примеяется не для повышения потолка FPS, а для улучшения качества сглаживания.

Режим антиалиасинга (AA) применяется для сглаживания эффектов шероховатых контуров графических объектов, эффектов дрожания или пикселизации, типичных для обрабатываемых 3D-изображений.

Вместо обсчета цвета каждого пикселя на экране посредством выборки центральной точки пикселя, метод антиалиасинга выполняет выборку из нескольких точек в каждом пикселе, затем смешивает полученные результаты и обсчитывает результирующее значение цвета.

В графических процессорах Radeon последнего поколения, где реализована технология SmoothVision™ HD, применяется метод антиалиасинга с множественной выборкой пикселей (Multi-sample Anti-aliasing). Этот метод выполняет выборку из 2, 4 или 6 программируемых точек каждого пикселя и для высококачественного сглаживания контуров полигонов использует смешивание посредством гамма-коррекции выбираемых точек (gamma correct sample blending). Новый режим CrossFire Super Anti-aliasing позволяет добиться более высокого качества сглаживания графических объектов в CrossFire-системах благодаря преимуществам технологии программируемой выборки (SmoothVision HD).

Он посылает инструкции каждому графическому процессору на обсчет одного и того же кадра при включенном антиалиасинге, но каждый процессор использует разные координаты точек. Затем обе версии одного кадра смешиваются в блоке суммирования (CrossFire Compositing engine). В итоге у результирующего изображения вдвое больше семплов, поэтому режимы антиалиасинга 4x и 6x фактически преобразуются в Super Anti-aliasing 8x и 12x.

Для некоторых типов текстур, например, имеющих прозрачные участки, метод MS AA не работает. В таких случаях применяется метод супер-антиалиасинга (Super-sample Anti-aliasing), обрабатывающий каждый пиксель изображения. Хотя он работает значительно медленнее, чем обычный MSAA, ресурсов совмещенных графических процессоров достаточно для его реализации. Метод SSAA сначала обсчитывает сцену с более высоким разрешением, чем то, что выводится на экран, которое затем уменьшается до разрешения изображения, выводимого на экран. У этот подхода два недостатка: для обсчета требуется значительно большее число пикселей, что существенно замедляет производительность и обсчет кадров выполняется по упорядоченному решетчатому шаблону, в результате чего некоторые типы шероховатых контуров плохо обрабатываются. Метод CrossFire Super Antialiasing позволяет устранить эти проблемы. При обсчете дополнительных пикселей, необходимых каждому кадру, он использует ресурсы второго графического процессора, что оказывает незначительное влияние на производительность. Он также использует более эффективный шаблон выборки семплов, что позволяет лучше сглаживать контуры, искаженные по горизонтали или вертикали, и, в конечном итоге, обеспечивает более высокое качество изображения.

В двух из рассматриваемых режимах Super Anti-aliasing реализовано сочетание методов MSAA и SSAA, что дает наивысшее качество изображения. Они не только используют разные координаты мультисамплинга каждого графического процессора, но и незначительно смещают центры пикселей. Фактически, каждый графический процессор обсчитывает кадр с разных ракурсов, разнесенных один от другого на пол-пикселя. Новые режимы сглаживания 10х и 14x (Super Anti-aliasing) получены путем комбинирования режимов 2x SSAA с 4x и 6x MSAA.

В обоих этих режимах используется механизм анизотропной фильтрации SmoothVision HD Anisotropic Filtering (AF). Благодаря смешиванию нескольких текстурных семплов (2,4, 8 или 16), этот метод фильтрации выдает более четкие и контрастные текстуры. Так как Super Anti-aliasing обсчитывает каждый пиксель с двух ракурсов и комбинирует их, то выполняется комбинирование текстурных семплов с каждого ракурса. Это означает, что число текстурных семплов на каждый пиксель фактически удваивается, благодаря чему возможен режим анизотропной фильтрации 32x.