Сетевой шутер Tom Clancy's The Division радует пользователей красивой современной картинкой. Визуальные возможности дополняют графические технологии NVIDIA GameWorks, которые можно задействовать для отрисовки реалистичных мягких теней по алгоритмам PCSS и HFTS или более естественного затенения по методу HBAO+. О нюансах этих технологий, их влиянии на качество картинки и общую производительность мы поговорим в данной статье.
В сравнительном тестировании видеокарт в The Division мы отмечали, что даже при выборе профиля максимального Ultra-качества некоторые параметры графики доступны для дальнейшего повышения. Дополнительно можно улучшить качество отражений, детализацию объектов и Ambient Occlusion (фоновое затенение). Именно такая конфигурация графики, где все параметры на максимуме, выбрана нами в качестве базовой для дальнейшего сравнения.
В разделе качества теней пользователь определяет уровень детализации теней. В качестве альтернативы высокому уровню детализации можно выбрать мягкие тени NVIDIA PCSS или HFTS. Также в качестве альтернативы стандартному режиму фонового затенения можно выбрать HBAO+. То есть игра по умолчанию не предлагает использовать графические технологии NVIDIA, оставляя выбор за пользователем. Оправдано ли использование этих технологий? Попробуем разобраться.
Начнем с теней. Влияние качества теней вполне очевидно, с его увеличением контуры теней больше соответствуют контурам отбрасывающих объектов. Но при этом в игре нет методики воссоздания так называемых мягких теней. В жизни при солнечном свете мы не видим четких контуров, и чем дальше тень от объекта, тем она расплывчатее. Это связано с рассеиванием и преломлением солнечного света. Поэтому смягчение контуров теней является одним из тех нюансов, которые помогают сделать картинку более реалистичной. В некоторых играх разработчики реализуют обычное размытие краев теней и даже позволяют регулировать этот эффект, как, например, в Rise of the Tomb Raider.
В The Division игрокам доступно два метода визуализации мягких теней по технологии NVIDIA PCSS или NVIDIA HFTS. Первый вариант PCSS (Percentage Closer Soft Shadows) воссоздает мягкие тени с разной интенсивностью затенения в зависимости от расстояния до объекта. Например, если тень отбрасывается столбом, то по мере удаления от столба она будет размываться сильнее. Технология NVIDIA HFTS (Hybrid Frustum Traced Shadows) является более продвинутым вариантом, используя изначально более корректный рендеринг теней по методу Frustum Tracing. Потом применяются специальные фильтры для их размытия, аналогичные технике PCSS. Итоговая картинка максимально приближена к реальной: вблизи тень четче, по мере удаления размытие все сильнее.
В качестве примера давайте взглянем, как выглядит одинаковая сцена в игре при разных тенях.
В обычном режиме мы видим четкие тени даже от тонких веточек деревьев, расположенных далеко за спиной.
При включении NVIDIA PCSS идет размытие контуров теней. Тени от тонких веточек почти исчезают. Пропадает четкость мелких элементов в тени от решетки слева от героя. Сама тень от героя немного теряет интенсивность по мере удаления от него.
При NVIDIA HFTS изображение слабо отличается от предыдущего. Но обратите внимание на левый нижний угол. Тени от ограждения у основания четче. Лучше просматриваются контуры отдельных прутьев в тени решетки. Четкость тени героя у его ног выше.
В качестве примере приведем еще три скриншота при разном режиме теней. Угол теней немного меняется из-за движения солнца, на это не обращаем внимания.
В обычном режиме четкие тени от всех объектов. PCSS их размывает, и фактически исчезают тени от мелких веточек. С HFTS четкость теней у основание выше, лучше видимость отдельных прутьев.
Мягкие постепенно растворяющиеся тени делают картинку естественнее для восприятия, поскольку они ближе к реальным. Но есть и субъективный фактор. Мы привыкли к борьбе за детализацию, а тут прогрессивная методика теней фактически уменьшает видимость некоторых теней.
Отметим, что мягкие тени отображаются только при дневном свете. В ночное время контуры теней четкие, ведь пучок света от фонарей не дает такого рассеивания. В качестве наглядного подтверждения два скриншота в обычном режиме теней и с HFTS.
Для тех, кто любит сравнение в динамике, приводим небольшой видеоролик. В нем последовательно сравниваются разные режимы теней. Поскольку сжатие видео влияет на качество мелких деталей, рекомендуем использовать максимально доступно разрешение.
Теперь поговорим о фоновом затенении. Этот параметр отвечает за качество Ambient Occlusion — специальный метод рендеринга теней для симуляции объемного освещения. При Ambient Occlusion учитывается влияние объектов друг на друга, которые создают дополнительные препятствия для света и затеняют друг друга. По умолчанию игра предлагает Ambient Occlusion очень высокого уровня, но доступен еще вариант максимального качества. И в качестве альтернативы можно использовать NVIDIA HBAO+.
Сравним Ultra-качество стандартного Ambient Occlusion и HBAO+ на нескольких примерах.
При переходе от стандартного Ambient Occlusion к HBAO+ усиливаются темные зоны в месте стыка стен и внешних элементов здания (обратите внимание на левую часть кадра). HBAO+ позволяет лучше выделить неровности на поверхности снега, он кажется более объемным. Исчезают небольшие темные ореолы вокруг машин, что особенно хорошо видно вокруг колес. Зато с HBAO+ немного меняется освещенность автомобилей — обратите внимание на машины слева. Также темнее салон автомобилей за стеклом.
Еще один пример.
Тут разница более явная. С обычным Ambient Occlusion некоторые полутени и темные зоны между объектами темнее. Это хорошо видно по теням вокруг крупных ящиков в центре кадра. HBAO+ некоторые зоны осветляет, а другие затемняет. Например, усиливаются тени между ящиками в углу справа, больше полутеней в левой части комнаты, которая освещена слабее. Такое усиление контраста между светлыми и темными зонами усиливает ощущение объемного направленного света. Большой ящик в нижнем правом углу кажется более объемным, хотя его угол полностью утопает в тени. А прямо над ним находится гора картонных ящиков и деревянный поддон, накрытый пленкой. Обратите внимание, что с HBAO+ это зона темнее, но отдельные элементы деревянного поддона видны лучше.
С обычным AO все конструкции под крышей имеют небольшие тени. С HBAO+ этих теней уже нет. Зато усиливается интенсивность темных зон между мешками, темнеют неосвещенные грани ящиков. Несколько светлеют поддоны в центре кадра, которые и расположены прямо под лампой. При этом у них темнеют боковые грани, что позволяет лучше выделить отдельные элементы этих конструкций.
Дополним скриншоты небольшим видеороликом со сравнением стандартного Ambient Occlusion и HBAO+.
По видео лучше всего видна разница в первой и во второй сценах. Причем HBAO+ явно усиливает ощущение глубины во второй сцене. А вот в третьей сцене разница минимальная. Это лишь говорит о том, что восприятие зависит и от разных факторов, в том числе освещения и погоды. При каких-то условиях разница может быть едва заметной, в иных условиях картинка отличается разительно.
Тестирование производительности
Теперь пора выяснить, как все рассмотренные эффекты влияют на производительность. Для этого проведем сравнительное тестирование на базе двух видеокарт.
Тестовый стенд
- процессор: Intel Core i7-3930K @4,4 ГГц
- материнская плата: ASUS Rampage IV Formula
- видеокарта: GeForce GTX 780 Ti и GeForce GTX 980 Ti
- память: Kingston KHX2133C11D3K4/16GX, 1866 МГц, 4x4 ГБ
- жесткий диск: Hitachi HDS721010CLA332, 1 TБ
- блок питания: Seasonic SS-750KM
- операционная система: Windows 7 Ultimate SP1 x64
- драйвер GeForce: NVIDIA GeForce 364.51
В игре есть встроенный бенчмарк, но по причине странных результатов подсчета кадров встроенными средствами мы дополнительно использовали Fraps. Семь повторов теста для каждого режима. Отметим, что бенчмарк создает серьезную нагрузку и хорошо показывает реальную производительность в тяжелых сценах по среднему fps. Минимальный fps можно рассматривать как крайнее значение, в реальной игре такие просадки производительности возможны, но крайне редко.
За основу взята конфигурация максимальных настроек с дополнительным повышением доступных параметров (Ultra+). Потом по одному включался каждый рассматриваемый эффект, реализованный на базе технологий NVIDIA. В конце проведено тестирование при комплексной работе HFTS и HBAO+. Тесты проведены в разрешении 1920x1080 на базе видеокарты GeForce GTX 780 Ti и в 2560x1440 на базе видеокарты GeForce GTX 980 Ti.
При выборе HBAO+ вместо Ambient Occlusion не наблюдается серьезного изменения в производительности. Активация теней PCSS снижает среднюю частоту кадров на 10%, а HFTS дается с потерями производительности до 12%. Но если к самому тяжелому режиму теней добавить HBAO+, то производительность немного поднимется.
В более высоком разрешении и на более мощной видеокарте мы сразу видим рост производительности при выборе HBAO+. Разница около 3%, но она присутствует. Результат примечательный, ведь обычно более простые режимы AO даются с меньшими потерями fps. Режим теней PCSS снижает начальные показатели на 11% по средней частоте кадров, HFTS дается с потерями производительности до 20% по среднему показателю. При этом сочетание HFTS и HBAO+ быстрее сочетания HFTS и простого AO, что в очередной раз доказывает меньшую ресурсоемкость затенения HBAO+.
Выводы
По итогам визуального сравнения и тестирования можно смело рекомендовать пользователям графических карт GeForce включать HBAO+. Этот метод фонового затенения более тонко учитывает особенности освещения в сравнении со стандартным Ambient Occlusion. HBAO+ позволяет выделить некоторые детали окружения, придает дополнительный объем снегу и часто улучшает общую глубину восприятия сцены. Хотя при определенных условиях разница может быть выражена слабее. Вдвойне приятно, что HBAO+ дается чуть быстрее обычного Ambient Occlusion в режиме Ultra. Такая тенденция заметна на топовых видеокартах NVIDIA, на бюджетных моделях соотношение может быть иным, но вряд ли будет кардинально отличаться.
Впечатления от мягких теней могут быть неоднозначными по причине субъективного восприятия. Благодаря NVIDIA PCSS или NVIDIA HFTS в дневное время тени выглядят реалистичнее, но столь активное размытие не каждому понравится. Да и серьезное влияние на производительность заставит дополнительно задуматься о целесообразности использования мягких теней. Если же выбирать режим теней, то более прогрессивный метод HFTS. И для комфортной игры с такими настройками в Full HD нужна видеокарта не слабее GeForce GTX 780 Ti, лучше мощнее. А в режиме 2K даже GeForce GTX 980 Ti выдает около 40 fps с такими тенями, что для онлайнового шутера маловато. Поправит ситуацию разгон. В общем, прогрессивная технология требует прогрессивной видеокарты топового уровня. И если у вас нет такой карты, то вопрос целесообразности активации мягких теней отпадет сам собой.
В ближайших обзорах мы раскроем особенности графических технологий NVIDIA в других актуальных играх. Следите за нашими обновлениями через ВКонтакте, Facebook и Twitter!