Тестирование производительности в игре Rise of the Tomb Raider в самых популярных разрешениях и при различных настройках качества рендеринга01.02.2016 13:17

Содержание

Информация об игре

• Дата выхода: 28 января 2016 года
• Жанр: Action-adventure с видом от третьего лица
• Издатель: Square Enix
• Разработчик: Crystal Dynamics и Nixxes Software

Rise of the Tomb Raider — это очередная игра из популярной уже много лет серии Tomb Raider, которая является продолжением одноименной игры 2013 года, запомнившейся нам в том числе тем, что в ней применялась физически достоверная имитация волос главной героини. Продолжение серии было анонсировано еще в июне 2014 года на выставке E3 2014 в Лос-Анджелесе, и первоначально озвучивалась предполагаемая дата выпуска в конце 2015 года.

В итоге игру действительно выпустили 10 ноября 2015 года, но только в версии для игровых консолей Xbox 360 и Xbox One от компании Microsoft. А вот ПК-версия Rise of the Tomb Raider по планам Square Enix была отодвинута до 28 января 2016 года, когда она и вышла. Разработчиком уже десятой игры этого сериала стала компания Crystal Dynamics, но ей помогала также и компания Nixxes Software, которая обычно портировала игры с консолей на ПК.

Разработчики хотели продолжить приключения Лары Крофт в месте, значительно отличающемся от ландшафтов предыдущей части. И вот, если совсем вкратце, сюжет новой игры заключается в том, что Лара отправилась на поиски секрета бессмертия аж в Россию. И не куда-нибудь, а в Сибирь, где она сражается как с членами тайной организации «Тринити», так и с агрессивной живностью, вроде медведей (ну куда без них в Сибири?). В игре речь идет о мифическом городе Китеже, куда якобы может найти путь лишь тот, кто чист сердцем и душой.

Мы не затрагиваем вопросы исторической достоверности и географической точности, нас в играх с Ларой Крофт интересуют скорее… нет, не только то, что вы сразу подумали, а увлекательные приключения, смертоносные ловушки и сложные головоломки. Ну и отличная графика, помогающая добиться большей реалистичности и глубокого погружения игрока в виртуальный мир. Новинку отличает то, что Rise of the Tomb Raider состоит из нескольких довольно крупных и разнообразных локаций, значительно превышающих по размеру уровни предшествующей игры.

Игра Rise of the Tomb Raider вышла в рамках программы Nvidia The Way It«s Meant To Be Played, что выражается в техническом и маркетинговом сотрудничестве между компаниями Square Enix и Crystal Dynamics с одной стороны, и Nvidia — с другой. Кроме добавления некоторых техник рендеринга в игру, о которых мы поговорим позднее, это выражается также в оптимизации игры для графических процессоров семейства GeForce GTX прямо с момента ее выхода.

Игра Rise of the Tomb Raider разработана на основе уже известного по предыдущей игре движка Foundation, который был основательно улучшен. В нем используется техника физически корректного рендеринга (Physically Based Rendering), придающая реалистичный вид всем материалам в разных условиях освещения, применяется HDR-рендеринг и адаптивный tone mapping, отложенное освещение (deferred lighting) с имитацией глобального освещения (Global Illumination) — все это лишь усиливает реалистичность картинки.

В игре также применяется объемное освещение, выражающееся в эффекте видимых лучей света God Rays, продвинутые эффекты постобработки изображения, динамические волны и отражения на поверхности воды, системы частиц с корректным просчетом освещения и эффект подповерхностного рассеивания (subsurface scattering) для более реалистичного рендеринга кожи персонажей. Некоторые из этих эффектов показываются в специальном видеоролике, посвященном графическим технологиям:

В частности, разработчики из Crystal Dynamics в партнерстве с компанией Nvidia внедрили в игру продвинутый алгоритм расчета глобального затенения HBAO+, который отличается лучшим качеством и пониженным количеством артефактов, по сравнению с другими техниками глобального затенения и дает большую детализацию для затеняемых областей. При этом HBAO+ выполняется на современных графических процессорах довольно эффективно, по сравнению с другими распространенными алгоритмами Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) схожего качества. На самых интересных графических технологиях и эффектах в игре мы остановимся подробнее, но сначала рассмотрим системные требования игры.

Системные требования

Минимальные системные требования:

• центральный процессор уровня Intel Core i3–2100 или аналог у AMD;
• оперативная память объемом не менее 6 ГБ;
• видеокарта модели GeForce GTX 650 2 ГБ или Radeon HD 7770 2 ГБ;
• свободное место на накопителе 25 ГБ;
• 64-разрядная операционная система Microsoft Windows 7/8/10 с DirectX 11 или 12.

Рекомендуемые системные требования:

• четырехъядерный процессор уровня Intel Core i7–3770 или восьмиядерный AMD FX-8350;
• оперативная память объемом от 8 ГБ;
• видеокарта модели GeForce GTX 970 или Radeon R9 290X и выше;
• свободное место на накопителе от 30 ГБ;
• 64-разрядная операционная система Microsoft Windows 7/8/10 с DirectX 11 или 12.

Компания Nvidia для игры Rise of the Tomb Raider рекомендует использование видеокарт GeForce GTX 970 и выше. Причем, если для Full HD-разрешения при 60 FPS в среднем будет достаточно видеокарты GeForce GTX 970, то игра в разрешении 2560×1440 пикселей при установленных высоких настройках и тех же 60 FPS будет комфортной лишь вместе с топовой GeForce GTX 980 Ti.

И хотя официальные минимальные системные требования игры установлены на уровне GeForce GTX 650, компания Nvidia советует применять хотя бы GeForce GTX 750 Ti, но даже в этом случае установка игровых настроек качества при этом будет возможна, скорее всего, только на низком уровне (Low), а средний уровень частоты кадров при этом будет около 45 FPS. Так что любителям Лары Крофт мы можем порекомендовать разжиться графическим процессором помощнее.

Тестовая конфигурация и методика тестирования

Компания Nvidia выпустила под анонс игры на ПК специальную версию драйвера — 361.75, которую можно скачать с их сайта или обновить ПО при помощи утилиты GeForce Experience. Разница в производительности между версиями 361.75 WHQL и 361.43 WHQL невелика, но она есть — порядка 5–7%.

Увы, но компания AMD на момент проведения наших тестов еще не ответила своим драйвером, оптимизированным для Rise of the Tomb Raider, поэтому мы просто использовали последнюю версию из имеющихся — Radeon Software Crimson 16.1 Hotfix. Но можно быть уверенными, что в AMD уже занимаются вопросом улучшения производительности своих графических процессоров в новой игре, и оптимизированная версия драйвера выйдет.

В качестве тестовой сцены из игры мы выбрали уровень The Acropolis в режиме игры Score Attack — нагрузка на графический процессор в этой сцене достаточно высока и отражает общую 3D-производительность в игре. Хотя на некоторых уровнях и в других условиях она может отличаться — к примеру, в начале игры встречаются локации меньше размером, зато в них используются другие эффекты, вроде снежной бури.

Выбранный нами уровень обходится без снега, но он достаточно велик по размеру локации, и отличается большим количеством растительности, персонажей и применяемых графических эффектов. О которых мы сейчас и расскажем подробно — вместе с определением влияния, оказываемого изменением основных графических настроек на итоговую производительность в игре.

Графические настройки и эффекты

Графические настройки в Rise of the Tomb Raider можно изменять как в отдельном конфигураторе, вызываемом из лаунчера игры (см. скриншоты), так и в самой игре. Причем, изменение любых настроек сразу же приводится в действие — без необходимости перезагрузки игры или уровня. Только изменение качества текстур вызывает необходимость подождать дополнительное время для перезагрузки ресурсов требуемого качества, а все остальные настройки применяются сразу же.

На первой вкладке можно изменить разрешение экрана (совпадает с разрешением рендеринга, если не выбрано сглаживание методом суперсэмплинга), частоту обновления экрана, выбрать метод синхронизации и метод полноэкранного сглаживания из списка: Off, FXAA, SMAA, SSAA 2x, SMAA 4x — их качество и производительность мы обязательно рассмотрим.

Дополнительная вкладка Graphics дает возможность изменения множества графических настроек игры, включая качество текстур и их фильтрации, уровня геометрической детализации, качества теней и эффектов постобработки, там можно включить и отключить тесселяцию и использование продвинутого рендеринга волос PureHair, а также выбрать метод глобального затенения: SSAO (On) или HBAO+.

Вот с последнего и начнем. Эффект Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) позволяет отрисовывать сцену с более реалистичными тенями вокруг объектов. Этот алгоритм работает не так, как типичные схемы отрисовки динамических теней при помощи карт теней, а создает дополнительные мягкие тени на всех объектах сцены при помощи постобработки уже готового кадра.

Чтобы еще больше улучшить SSAO, компания Nvidia разработала более продвинутый алгоритм Horizonal-Based Ambient Occlusion (HBAO) еще в 2008 году, а в дальнейшем он получил дополнительные модификации по улучшению качества и производительности и стал называться HBAO+. Последние улучшения были сделаны для увеличения эффективности выполнения алгоритма на DirectX 11-совместимых графических ядрах при помощи оптимизации выборки сэмплов из буфера глубины (depth buffer).

В игре Rise of the Tomb Raider есть опция Ambient Occlusion, которая позволяет выбирать из двух методов просчета глобального затенения: созданной компаниями Microsoft и Crystal Dynamics техники SSAO, которая называется Broad Temporal Ambient Obscurance (BTAO) и техники HBAO+ от компании Nvidia. Интересно, что техника BTAO была дополнительно улучшена в ПК-версии, по сравнению с Xbox One вариантом, и у них получился очень неплохой вариант по соотношению производительности и качества, превышающий по этим показателям другие техники. Но HBAO+ позволяет получить еще более качественное затенение.

Простой алгоритм HBAO чаще всего отрисовывается в половинном разрешении, как в играх Battlefield: Bad Company 2 и Battlefield 3, что снижает качество эффекта в целом и может вызвать мигание некоторых зон, которое приходится скрывать в Battlefield 3 при помощи дополнительной фильтрации, но проблема решается не полностью. Чтобы устранить ее, разработчики из Nvidia полностью переработали эффект Screen Space Ambient Occlusion, создав алгоритм HBAO+, удваивающий детализацию просчета глобального затенения, но при этом он быстрее обычного HBAO, так как использует новые возможности DirectX 11.

Кроме этого, результат работы HBAO+ выглядит лучше, чем изображение, обработанное при помощи HBAO, особенно в сценах с большим количеством мелких объектов, таких как трава и листья, что является одним из недостатков оригинального алгоритма. В результате, применение HBAO+ дает более точное глобальное затенение с качественными тенями, при этом время рендеринга этого эффекта на 30% быстрее, по сравнению с обычным HBAO.

Давайте посмотрим, что дает применение этих эффектов на практике. Далее приведены фрагменты кадра, на которых видно разницу между различными методами затенения, а по нажатию на фрагмент изображения открывается полный кадр, полученный с использованием указанной техники Ambient Occlusion.

Как видно на скриншотах, по сравнению с уже привычным для нас алгоритмом SSAO, эффект постобработки HBAO+ дает еще более глубокие и реалистичные тени во многих случаях, хотя и при несколько большем негативном влиянии на общую производительность, которое мы и рассмотрим далее:

Влияние включения Ambient Occlusion на производительность в игре Rise of the Tomb Raider отличается в зависимости от конкретных уровней и сцен. Включение SSAO (точнее, BTAO — в игре настройка называется On) сказывается на производительности очень слабо, а вот форсирование HBAO+ вызывает более существенное падение скорости. Соответственно, для мощных систем с топовыми GPU мы порекомендуем использовать HBAO+ как самый качественный метод, а для остальных метод SSAO будет предпочтительнее, как отличный компромисс между качеством и скоростью рендеринга. Отключать глобальное затенение не советуем даже на системах средней мощности, уж слишком многое вы потеряете в качестве.

Выбор метода полноэкранного сглаживания (Anti-aliasing в настройках игры) в Rise of the Tomb Raider для большинства систем однозначен — FXAA, так как самый распространенный метод мультисэмплинга (Multisample Anti-Aliasing — MSAA) игрой не поддерживается. FXAA — это очень быстрый фильтр постобработки, сглаживающий края полигонов и текстур пусть и не идеально, но с определенным качеством. В качестве побочных эффектов метода — сильное замыливание текстур и появление артефактов temporal aliasing в виде «прыгающих» пикселей, хорошо заметных в динамике.

В качестве альтернативного метода можно использовать еще один метод постобработки — SMAA, но он также имеет недостатки, пусть и в меньшей степени. Самый же качественный метод сглаживания в игре — суперсэмплинг (Supersampling Anti-Aliasing — SSAA). Суперсэмплинг работает аналогично технологии Nvidia Dynamic Super Resolution (DSR), которая увеличивает разрешение рендеринга и затем приводит результат к меньшему разрешению при помощи специального фильтра.

Так, для Full HD-разрешения в 1920×1080 пикселей, метод SSAA 2x отрендерит игру в разрешении 2688×1512 пикселей и затем приведет изображение к Full HD, а SSAA 4x сделает то же самое, но уже в разрешении рендеринга 3840×2160 пикселей. Неудивительно, что в результате получается очень высокий уровень детализации и отлично сглаженная картинка — это касается вообще всего: и граней полигонов и текстур. Вы можете убедиться в этом сами:

А SSAA 4x даст еще более качественное сглаживание. Увы, но у высокого качества SSAA есть логичный недостаток в виде заметного снижения производительности, аналогичный повышению экранного разрешения. Для видеокарт уровня GeForce GTX 960 и Radeon R9 380 такой метод нельзя назвать практичным, так как включение даже SSAA 2x приводит к почти полуторакратному падению скорости рендеринга — до 32 FPS в среднем, с падениями минимальной частоты до 24–25 FPS. Применение SSAA в таких случаях можно порекомендовать разве что фанатам качественной картинки и неспешного геймплея. Ну и владельцам более мощных видеокарт (а лучше — двухчиповых систем), разумеется.

По сравнению с консольными версиями, нужно также отметить поддержку анизотропной текстурной фильтрации для всех поверхностей в сцене. Собственно, это плюс Rise of the Tomb Raider только по сравнению с консольными версиями игры, ведь в ПК-играх анизотропная фильтрация не является редкостью уже далеко не один год.

Настройка Anisotropic Filter позволяет изменять уровень анизотропной фильтрации для текстур в игре, что сказывается на четкости текстур, видимых на удалении от камеры для поверхностей на острых углах. Без включения анизотропной фильтрации многие из поверхностей будут сильно замылены, что заметно снижает качество изображения.

На современных системах нет никакого смысла в выборе трилинейной фильтрации, так как включение анизотропной снижает скорость не настолько значительно, как ухудшает качество текстур в игре. Разница в скорости рендеринга между уровнями 2x и 16x не превышает 1–2 кадров в секунду, так что на современных GPU мы настоятельно советуем использовать высокие значения этой настройки.

Эффекты Bloom и Depth of field мы неоднократно рассматривали в своих ранних материалах. Первый из них усиливает свечение ярких областей кадра, добавляя им яркости и эффект гало, а второй используется для придания кинематографичности в основном в сценах на движке, размывая задний план аналогично кинообъективам. Также эффект DoF используется в снежной буре и под водой, и в некоторых случаях при срабатывании игровых скриптов. Такие эффекты отнимают не слишком много производительности и их рекомендуется оставлять включенными, если вам хватает производительности и вы любите мягкую «киношную» картинку.

Настройка Dynamic Foliage отвечает за богатство и поведение растительности. Новой для игр этой серии стала динамическая растительность: деревья и трава в Rise of the Tomb Raider является не просто статическими объектами, но реалистично взаимодействует с ветром, игроком и другими объектами, физически правдоподобно нагибаясь и отклоняясь от них.

Если в консольной версии передвижения Лары влияли только на редкие растительные объекты, то в ПК-версии растительность стала более плотной и вся она теперь подвержена физическому воздействию от персонажа и погодных условий — трава и деревья находятся в постоянном движении, что добавляет реалистичности. При значении High растительность колышется под воздействием ветра, отклоняется от тел движущихся персонажей и зверей.

Влияние на производительность настройка уровня High оказывает серьезное, падение частоты кадров может достигать и 5–10 кадров в секунду в среднем, в зависимости от богатства уровня кустами, травой и деревьями. В случае недостатка производительности и в качестве неплохого компромисса можно включить настройку на среднее значение, которое не слишком снижает плотность растений, но менее затратно с точки зрения ресурсов GPU.

Параметр Level of Detail, как понятно из его названия, отвечает за геометрическую детализацию сцены. Точнее, не только за уровень детализации, но и за дальность прорисовки объектов на среднем и дальнем расстоянии. Эта настройка позволяет найти правильный баланс между детализацией сцены и производительностью рендеринга, что особенно важно на слабых системах.

Включение технологии оказывает не слишком большое влияние на производительность, даже при включении настройки на уровень Very High. Но это влияние больше всего отмечается на уровнях с большим количеством объектов, источников света и разных эффектов, где разница между минимальным и максимальным уровнем детализации может достигать до 5–7 кадров в среднем.

Опция PureHair отвечает за включение технологии рендеринга волос персонажей, разработанной компанией Crystal Dynamics и аналогичной Nvidia HairWorks и AMD TressFX — все они добавляют физически корректное взаимодействие десятков тысяч волосинок к моделям персонажей. Такие волосы реалистично взаимодействуют с другими объектами, одеждой и физически корректно колышутся при движении и под воздействием ветра и воды. Также они более реалистично освещаются и затеняются, по сравнению с более привычными методами отрисовки волос.

Технология PureHair, вероятно, имеет основу в виде TressFX компании AMD, но она явно была улучшена в области взаимодействия волос с окружающей средой при сниженном количестве артефактов. Технология включается в графических настройках игры и может быть установлена на двух уровнях: On и Very High.

В Rise of the Tomb Raider может использоваться до 30 000 волосинок для головы Лары, но их поведение рассчитывается не для всех индивидуально, а по пучкам, что снижает требовательность к ресурсам. При отключении технологии (опция Off) отрисовываются традиционные волосы в старом стиле, при включении PureHair включается средний уровень детализации волос, а установка «Very High» заметно увеличивает количество рассчитываемых волосинок.

Влияние включенного эффекта на среднюю производительность во время типичного игрового процесса доходит до 3–4 кадров в секунду в среднем для высокого значения, но в сценах на движке с крупными планами она может достичь и 15–20 FPS.

Но во время обычной игры разницу между двумя режимами PureHair уловить почти невозможно — вы чаще всего видите Лару в отдалении, где отдельных волосков не видно, а в кинематографичных сценах на движке в любом случае используется более высокий уровень детализации. Поэтому для большинства игроков лучшим выбором будет значение On, так как вы просто не заметите разницы, а лишние 1–2 кадра в секунду не помешают.

Включение PureHair добавляет реализма Ларе, особенно когда она активно двигается: бегает, прыгает, сражается с врагами. И мы бы советовали включить настройку даже при наличии видеокарты среднего уровня. Хотя и обычные волосы смотрятся неплохо, некоторым они даже могут больше понравиться — к тому же, для них тоже рассчитывается какое-никакое движение.

Настройка Shadow Quality влияет на качество теней в Rise of the Tomb Raider, что неудивительно. Параметр влияет исключительно на разрешение карт теней и их детализацию. В отличие от самой высокой настройки, при установке значения в High, теряются некоторые мелкие детали теней, при уровне Medium потерь еще больше, а также начинают появляться артефакты мигания теней при движении.

И все же тени являются важнейшей составляющей картинки, напрямую влияющей на реализм. При полном отключении теней (Off), убираются все динамические тени и большинство статичных. Влияние этого параметра на картинку огромно, и отключать тени рекомендуется только для самых слабых систем. Собственно, и на производительности игры эта настройка заметно сказывается, разница между крайними значениями получается примерно полуторакратная.

К качеству теней относится и дополнительная настройка Sun Soft Shadows, которая регулирует степень мягкости краев теней, отбрасываемых от солнечного света. Лучше всего влияние заметно на тенях от растительности, но и размытость теней от персонажей тоже меняется. А вот эта настройка слабо влияет на производительность, включение размытия теней даже самого высокого качества вызывает падение FPS всего лишь на пару кадров, так что рекомендуется держать ее на высоком уровне.

Одной из самых интересных настроек рассматриваемой игры является настройка тесселяции — Tessellation. В Rise of the Tomb Raider аппаратная тесселяция используется для многих поверхностей: стен, земли, камней и прочих подобных объектов. Это значительно увеличивает уровень детализации и объем сцены, изрядно добавляя реалистичности. Например, можно отметить уровни с большим количеством снега, где тесселяция применяется для рендеринга снежного покрытия и следов от Лары и других персонажей. Этот эффект в целом схож с той технологией Nvidia, что применялась в игре Batman: Arkham Origins:

Снежный покров реагирует на действия игрока и динамически изменяет свою форму, приминаясь при ходьбе — для этого эффекта применяется дополнительный слой снега, высота которого задается в специальной текстуре — карте высот. И при движении персонажей высоты конкретных текселей динамически меняются так, что на снегу остаются отпечатки. Смотрится это в результате весьма неплохо и реалистично — в этом случае следы на снегу объемные и похожи на настоящие. Без включенной же тесселяции в игре, деформация снега рассчитывается лишь в избранных сценах, а в других местах объемные следы заменяются текстурными пятнами из прошлого века.

Также почти на каждом уровне из ПК-версии Rise of the Tomb Raider, тесселяция используется и для повышения уровня детализации многих объектов: стен, камней, земли, коры деревьев и других поверхностей. Более того, вся эта дополнительная геометрическая детализация участвует в расчете глобального затенения SSAO или HBAO+, что лишь добавляет реалистичности картинке.

Влияние на производительность настройка оказывает не такое уж и большое — 7–9%, особенно для видеокарт Nvidia на основе топовых GPU, имеющих просто огромную геометрическую производительность. Да и на других видеокартах мы рекомендуем оставлять тесселяцию включенной, так как она заметно добавляет к картинке детализации и реалистичности, а «стоит» сравнительно недорого даже на GPU среднего уровня, как использовались у нас.

Высокая геометрическая производительность современных графических процессоров на ПК дает возможность использования большей дальности дистанции прорисовки, по сравнению с консольными версиями, а также повысить уровень геометрической детализации для объектов в сцене, что позитивно влияет на реалистичности больших открытых пространств и помогает игроку при ориентации на местности.

Следующий рассматриваемый параметр — Texture Quality, это настройка разрешения текстур, используемых в игре Rise of the Tomb Raider повсеместно. Качество текстур довольно важно для нашего сравнения, ведь именно эта настройка может поставить на колени двухгигабайтную версию GeForce GTX 960, используемую нами, а Radeon R9 380 4 ГБ может получить некоторое преимущество.

С точки зрения влияния на итоговое качество, в обычном игровом процессе будет очень непросто найти значительную разницу между значениями High и Very High — она заметна лишь на некоторых объектах, оказавшихся близко к камере, ну и на персонажах при крупных планах. А вот ниже уровня High детализация текстур становится заметной уже почти всегда и на всех поверхностях. Можете убедиться в этом сами:

Texture Quality Low

Полный текст статьи читайте на iXBT