La software house Futuremark, grazie alla sua suite di test ed in particolare grazie al benchmark 3DMark, è diventata un punto di riferimento nell'ambito delle misurazioni delle performance di un sistema. Sin dal 1997, data della fondazione, la compagnia ha rilasciato periodicamente (ogni 1-2 anni circa) una serie di applicativi che sono presto diventati uno strumento oggettivo ed imparziale per quel che concerne l'indagine della resa prestazionale di un sistema PC.

Oltre ai ben noti PCMark e SPMark che si occupano di testare sistemi PC completi il primo e sistemi PDA e Smartphone il secondo, la compagnia ha all'attivo il ben conosciuto e per certi versi "famigerato" 3DMark. Si tratta di una suite di test studiati appositamente per sfruttare al massimo le possibilità di computazione messe a disposizione da una scheda video e poterne saggiare, quindi, le prestazioni reali, fornendo un risultato, come già detto, oggettivo e tale da poter essere messo a diretto confronto con quello scaturito dai test di altre schede video, ovviamente a parità di piattaforma impiegata.

I benchmark, soprattutto quelli indirizzati verso l'ambito dell'accelerazione tridimensionale, rappresentano da sempre gioie e dolori dei cosiddetti utenti "enthusiasts", ovvero coloro i quali sono sempre alla ricerca della chimera del "sistema perfetto". In tal caso un benchmark, pur offrendo interessanti spunti di analisi e fungendo da valido strumento per verificare l'efficienza del proprio sistema, rappresenta più che altro un elemento che assume tratti folkloristici tali da sfociare, talvolta, nel più grottesco dei "ho un sistema che fa 2 punti in più del tuo".

Accanto a questo impiego "frivolo" dei benchmark, vi è il target reale di questo tipo prodotti, ovvero quello degli addetti ai lavori che abbisognano di un potente strumento di analisi che permetta di effettuare confronti attendibili tra sistemi e componenti diversi, che non siano viziati da imprecisioni di metodo o di esecuzione.

Con l'incessante progresso tecnologico delle soluzioni video 3D, e in generale del mondo informatico, anche le compagnie specializzate nella produzione di benchmark hanno bisogno di mantenere il passo, proponendo prodotti di test caratterizzati da nuove implementazioni in grado di analizzare le ultime tecniche sviluppate dai produttori di hardware.

E' proprio questo il caso di Futuremark 3D Mark 2006, presentato oggi, che all'interno della propria suite introduce una serie di test atti a sfruttare le caratteristiche peculiari dell'ultima generazione di schede acceleratrici 3D, ovvero Shader Model 3.0 ed, in particolare, le tecniche di High Dynamic Range.

Il nuovo 3D Mark 2006 è caratterizzato da requisiti minimi piuttosto importanti, come si può vedere nel dettaglio di seguito:

- Scheda grafica compatibile DirectX® 9, con supporto almeno a Pixel Shader 2.0 e 256MB di memoria video.
- Processore Intel o AMD con frequenza operativa di 2,5GHz
- 1GB di memoria di sistema
- 1,5GB di spazio libero su hard disk
- Sistema operativo Windows XP con ServicePack 2
- DirectX 9.0c

Per alcune funzionalità accessorie sono inoltre richiesti:

- Internet Explorer 6
- Microsoft Excel 2000, 2003 o XP
- Microsoft DirectX 9.0c System Development Kit

Per l'esecuzione dei test HDR/SM3.0 è ovviamente richiesta una scheda video che supporti gli Shader Model 3.0 e texture a 16 bit in virgola mobile e blending a 16 bit in virgola mobile. Tutte le schede video dotate del solo supporto allo SM2.0 saranno in grado di eseguire solo un numero ristretto di sequenze e, a conseguenza di ciò, saranno penalizzate nel computo del punteggio. E' possibile che 3D Mark 2006 funzioni ugualmente anche su sistemi con caratteristiche hardware inferiori ma, in questo caso, i test sarebbero notevolmente compromessi: un'insufficiente quantità di memoria video, ad esempio, potrebbe causare fenomeni di swapping durante i test tali da rendere inattendibili i risultati del test stesso.

Una volta installato, 3D Mark 2006 è configurato con le seguenti impostazioni di default: la risoluzione è impostata a 1280x1024 (ad eccezione dei test CPU per i quali la risoluzione è sempre fissata a 640x480) mentre la profondità di colore è a 32-bit. Lo z-buffer è a 24-bit con stencil a 8-bit. Per le texture vengono impiegati formati di compressione DXT1 e DXT3, mentre per le mappe viene utilizzata compressione DXT5.

L'anti-aliasing è disabilitato mentre viene attivato il miglior filtraggio disponibile per le texture. Viene selezionato il supporto alla più alta versione di shader model disponibile e viene impiegata la precisione parziale ove possibile. Se supportato via hardware il benchmark provvede ad attivare l'hardware shadow mapping ed i vertex shader accelerati via hardware. Il test viene eseguito in single-benchmarking e la modalità di test è time-based, ad eccezione dei test CPU che sono frame-based.

Le versioni Advanced e Professional Edition sono inoltre corredate di alcuni strumenti aggiuntivi di analisi come un tool per la comparazione delle immagini, per saggiare la qualità video delle schede, e un sistema per l'analisi delle tecniche di filtraggio e di anti aliasing applicate dalle diverse GPU. Nel primo caso si tratta di un applicativo in grado di eseguire rendering di singoli frame o di sequenze di frame di un qualisasi test della suite. Tali rendering vengono salvati con estensione .bmp e possono essere comparate con i Reference Rasterizer, ovvero rendering hardware di riferimento, al fine di individuare eventuali anomalie e differenze. Il secondo strumento, invece, mediante un particolare modo di evidenziazione, permette di capire quale tipo di antialiasing venga utilizzato e la coseguente efficacia.

Tre dei quattro scenari di test messi a disposizione da 3D Mark 2006 sono i medesimi che troviamo anche in 3D Mark 2005, ovvero Return To Proxycon, Firefly Forest e Canyon Flight. Nella maggior parte dei test sono state mantenute le inquadrature e le composizioni di scena della versione precedente; quello che cambia, ovviamente, è il motore di rendering che prevede elementi più dettagliati, texture più complesse e una gestione dell'illuminazione completamente diversa rispetto a 3DMark 2005, grazie allo sfruttamento delle tecniche di High Dynamic Range e di un nuovo algoritmo per il soft shadow mapping. Completamente nuovo è, invece, Deep Freeze.

Return To Proxycon ripropone uno scenario facilmente individuabile nei più comuni sparatutto in prima persona. Si tratta di un assalto ad una base spaziale: siamo quindi dinnanzi ad un'ambientazione chiusa, con luci artificiali e numerosi elementi e modelli in movilmento. Immancabili le sparatorie tra le due fazioni in lotta. La base aerospaziale, come tale, è ricca di superfici metalliche, tali da generare particolari effetti di riflessione. Osserviamo più da vicino i cambiamenti.

Già il primo screenshot mette in risalto il criterio con il quale sono state eseguite le variazioni rispetto alla precedente versione di 3DMark. Vediamo infatti che il punto di ripresa è il medesimo, ma mutano completamente le condizioni di illuminazione e le texture impiegate. Nella nuova versione, a destra, troviamo infatti un'illuminazione più diffusa che genera un maggior numero di ombre dinamiche ed una gamma di illuminazione decisamente più realistica, benché questo test non faccia uso di HDR. Anche il numero di poligoni impiegato per la realizzazione dei modelli animati risulta essere maggiore rispetto a quanto riscontrato con 3DMark 2005.

In quest'altro screenshot, rispetto alla versione precedente si nota un miglioramento dell'illuminazione, soprattutto nella zona relativa al modello in primo piano. Come nella scena precedente, anche in questa si nota l'impiego di texture maggiormente dettagliate.

Anche in questo caso valgono le considerazioni fatte con la prima scena: differenti sorgenti di illuminazione e texture più dettagliate. Da queste immagini si evince come la generazione delle ombre risulti più aderente alla realtà: si noti, ad esempio, che nella nuova versione di 3DMark, a differenza della precedente, è presente l'ombra proiettata dalla scala sul primo silos in alto.

Il secondo test, FireFly Forest, è invece ambientato in un bosco avvolto dalle tenebre. L'unica fonte di illuminazione è rappresentata da due lucciole (nella versione precedente era presente una sola lucciola) di due colori differenti e dalla luna. Larghissimo uso di poligoni è stato fatto per realizzare gli alberi del bosco, animati correttamente mediante un particolare vertex shader. Procediamo quindi con il confronto fianco-a-fianco.

Nello screnshoot pubblicato qua sopra si notano gli effetti dell'introduzione di una fonte di illuminazione secondaria di colore diverso rispetto alla prima: sulla corteccia dell'albero si crea un particolare e suggestivo gioco di luci, che mette in risalto la texture impiegata che conferisce una maggiore profondità di dettaglio alla corteccia stessa. Anche in questo caso è stato utilizzato un maggior numero di poligoni per la realizzazione di vegetali aggiuntivi.

In questo caso la fonte di luce secondaria genera un effetto di riflessione sulla roccia posta al centro della scena. E' stato inoltre ridisegnato il fondale in modo tale da evidenziare alcuni ritagli del cielo tra le chiome delle conifere, a differenza dell'ambiente nebbioso realizzato nella versione precedente del benchmark.

In questa scena non si notano particolari cambiamenti, se non per la solita fonte secondaria di illuminazione ed i conseguenti effetti di riflessione sui massi posti a terra.

Il terzo test è ambientato su un improbabile dirigibile che sorvola un lago all'interno di un canyon. Il lago è abitato da una mostruosa quanto spettacolare creatura che compie ardite circonvoluzioni attorno al fantasioso velivolo. Come nell'edizione 2005 di 3DMark, anche in questo caso Canyon Flight (questo il nome del test) risulta essere lo scenario più pesante e difficile da calcolare.

Questo fotogramma mostra in modo evidente il livello di dettaglio raggiunto con il nuovo benchmark. Il volto del comandante del vascello è completamente mutato ed oltre a mostrare un'ombreggiatura e un'illuminazione molto più realistiche si nota una texturizzazione decisamente più complessa rispetto alla precedente versione. Le medesime considerazioni valgono anche per gli elementi di sfondo, che appaiono ora molto più affini alla realtà.

In questo screenshot si può invece apprezzare l'evoluzione dello shader applicato allo specchio d'acqua che rende molto realistici gli effetti di rifrazione. Si tratta dell'immagine che segue il salto del mostro al di fuori del lago, anch'esso dotato di texture molto più dettagliate e complesse.

La terza scena presenta uno spettacolare effetto di controluce (mettendo quindi a dura prova il sistema di HDR) che genera un particolare gioco di riflessione sulla superficie dell'acqua. Notiamo come l'increspatura del lago e le onde risultino meno "plastiche" rispetto alla versione precedente e, anche in questo caso, la comparsa di maggiori dettagli, come la riva del canyon sulla destra e l'aggiunta di un piccolo gruppo di alberi sulla cima del canyon sullo sfondo.

Deep Freeze, infine, mostra un realistico paesaggio glaciale: una piccola stazione di ricerca circondata da vari elementi, tra cui un gatto delle nevi, è immersa nella neve. La scena non è particolarmente ricca di movimento: una serie di inquadrature si susseguono mostrando la generazione dinamica delle soft shadows nel corso di una giornata simulata. Abbiamo quindi ombre non troppo evidenti in fase iniziale che si allungano man mano che il sole tramonta, esattamente come avviene nella realtà.

In occasione di questa prima analisi del benchmark 3D Mark 2006, abbiamo condotto test con le più recenti schede video top di gamma sia ATI che NVIDIA, includendo anche un prodotto basato su chip Radeon X1800XT che si distingue dalla massa delle schede prodotte dai partner AIB di ATI. Parliamo della scheda Asus EAX X1800XT TOP, versione dotata di frequenze di clock per chip e memoria video superiori a quelle di default implementate da ATI per queste architetture video.

Il chip video opera a 700 MHz di clock, in abbinamento a memoria GDDR3 da 1,6 GHz di clock per 512 Mbytes di dotazione. Come si nota dalle immagini, il design della scheda è ben differente rispetto a quello della reference board ATI: troviamo infatti un dissipatore di calore maggiorato, con ventola integrata che permette di limitare la rumorosità di funzionamento. Nella parte superiore una placca in alluminio conferisce una certa rigidità alla scheda, nascondendo il cavo di alimentazione supplementare che termina con il tradizionale connettore PCI Express a 6 pin.

L'alimentazione della scheda è garantita da un alimentatore esterno di tipo passivo, collegato alla scheda per mezzo di un connettore molto simile a quelli degli alimentatori dei PC portatili. Questo permette di garantire la corretta alimentazione alla scheda video, in modo completamente indipendente dalla scheda madre e dall'alimentatore ATX utilizzato nel sistema.

A completare, troviamo una ricca dotazione accessoria che comprende tutti i cavi di segnle e ben 9 CD-Rom, contenenti driver, utility e vari giochi. Nella dotazione Asus ha inoltre inserito un astuccio per CD-Rom in pelle e un pad per giocare, a connotare ancora di più la finalità di utilizzo di questa scheda, quella del gaming più spinto.

La nuova tecnica di shadowing, denominata Cascaded Shadow Mapss, colonna portante del nuovo motore grafico in questo 3D Mark 2006, oltre ad utilizzare cinque shadow maps per ogni luce di tipo direzionale (contro la singola shadow map del 3D Mark 2005), esegue un campionamento utilizzando fino a sedici samples nei test facenti uso dello SM3. Nelle prime due scene, invece, dove è usato essenzialmente lo SM2, il numero di samples scende a quattro e, esattamente come per il 3D Mark 2005, viene sfruttata una funzionalità disponibile attualmente solo sulle schede NVIDIA denominata Percentage Closer Filtering per ridurre il numero di texture fetches da quattro ad uno.

Il 3D Mark 2006 restituisce tre differenti risultati a partire dal quale è calcolato il punteggio globale: SM2.0, HDR/SM3.0 e CPU. Il primo è derivato direttamente dal numero di frame al secondo dei primi due test, mentre il secondo nasce a partire dai risultati dei test Canyon Flight e Deep Breeze facenti uso di SM3 e HDR. E' interessante notare che Futuremark ha deciso di rendere il risultato finale dipendente anche dal punteggio relativo alla CPU. Tale scelta è scaturita dalla volontà dimostrata dagli sviluppatori di videogames di sfruttare sempre più le capacità di calcolo del processore di sistema per la gestione dell'IA e della fisica. A tal proposito facciamo presente che il 3D Mark 2006 è ottimizzato anche per sfruttare al massimo i processori dual core e hyperthreading.

I risultati sono piuttosto chiari. Innanzitutto la Radeon X850 XT risulta essere pesantemente penalizzata dalla sua incapacità di gestire lo SM3 e l'HDR al punto da scivolare all'ultimo posto, dietro anche la GeForce 6800 Ultra nei confronti della quale otteneva risultati superiori al 3D Mark 2005. Questo, tuttavia, non è il solo caso in cui nel passaggio al 3D Mark 2005 al 3D Mark 2006 le schede NVIDIA risultano essere avvantaggiate. In generale, infatti,osserviamo come tutti i processori grafici NVIDIA gradiscano particolarmente il rendering offerto dal 3D Mark 2006 al punto che la Radeon X1800 XT in versione overcloccata di Asus risulta essere solo di poco più veloce di una GeForce 7800 GTX, mentre è pesantemente dietro la GeForce 7800 GTX 512 MB.

Questo comportamento può essere spiegato ricordando che il 3D Mark 2005 risulta essere per lo più geometry bound, limitato cioè dalla potenza di calcolo dei motori geometrici in cui tradizionalmente le schede Radeon sono più veloci delle corrispondenti concorrenti GeForce. L'aumentare del numero delle luci e, conseguentemente, dell'uso delle shadow maps nel 3D Mark 2006 ha evidentemente spostato il limite dai calcoli geometrici verso quelli dedicati all'illuminazione, operazioni per le quali i processori grafici NVIDIA godono di particolari ottimizzazioni.

Il test relativo al fill rate non ci regala elementi particolari su cui discutere in quanto si tratta dello stesso test visto nel 3D Mark 2005 ed il cui compito è quello di rilevare quanti texel al secondo una scheda video può disegnare in single texturing ed in multiutexturing.

Con nostra grande sorpresa il test relativo ai vertex shaders, che vede solitamente le schede Radeon in una posizione di superiorità rispetto alle concorrenti NVIDIA, ci mostra una situazione in cui la GeForce 7800 GTX 512 MB risulta essere molto più veloce della Radeon X1800 XT nel calcolo dei vertex shaders più semplici nonostante il test sia il medesimo visto nel 3D Mark 2005. Facendo uso, invece, dei vertex shaders più complessi R520 occupa una posizione di leggero vantaggio sulla più potente versione di G70.

Al momento non sappiamo fornire una spiegazione in merito al risultato ottenuto con i vertex shaders semplici. L'unica ipotesi che possiamo avanzare è che i driver Catalyst non godano ancora di un'ottimizzazione completa per il 3D Mark 2006.

Il test relativo ai pixel shaders, esattamente come per il 3D Mark 2005, mostra nuovamente il materiale roccioso delle montagne viste nella scena Canyon Flight. Ci sorprende che Futuremark non abbia optato per un pixel shader più complesso, magari facente uso di dynamic branching e di un numero di istruzioni maggiore. Tale scelta, tuttavia, può essere stata effettuata per consentire anche alle schede dotate di supporto allo SM2 di non restare tagliate fuori da questo test sintetico. I risultati in questo caso sono paragonabili a quelli visti con il 3D Mark 2005.

La vera novità nelle valutazioni sintetiche, che ricordiamo non influenzano il punteggio complessivo, è rappresentata da due nuovi test denominati Shader Particles e Perlin Noise.

Il primo è una simulazione della fisica di 409600 particelle sotto l'influsso della gravità completa di resistenza dell'aria e collisioni. Sfortunatamente Futuremark ha deciso anche in questo test di far uso di una funzionalità esclusiva dei processori grafici NVIDIA denominata Vertex Texture Fetch. Ciò rende incompatibile questo test con qualsiasi scheda video diversa dalle GeForce 6x00 e 7800.

Il secondo test fa uso di un algoritmo Perlin per generare un effetto procedurale simile a quello delle nuvole e risulta essere particolarmente intensivo a livello di operazioni per un pixel shader 3.0. Questo pixel shader, infatti, conta ben 485 istruzioni, di cui 447 aritmetiche e 48 texture fetch, mentre la specifica minima per i pixel shaders 3.0 conta al più 512 istruzioni. I 48 texture fetch possono far sembrare questo shader soggetto a sistemi limitati dall'ampiezza della banda passante, tuttavia l'uso di texture dalla risoluzione di soli 256x256 a 32 bit rende le richieste in termini di banda passante non troppo esagerate in relazione al numero di operazioni matematiche. Ottime le prestazioni delle schede GeForce 7800 GTX in questo test, sempre più veloci o al più paragonabili a quelle della Radeon X1800 XT OC di Asus.

A livello di pura curiosità abbiamo provato ad eseguire il 3D Mark 2006 forzando attraverso l'apposita opzione l'uso della precisione floating point a 32 bit nel calcolo dei pixel shaders. E' noto, infatti, che le schede video NVIDIA siano in grado di utilizzare all'interno dei pixel shaders sia un formato di dati FP16 che FP32. Il primo, benché non garantisca sempre una precisione accurata, può essere comunque utile nell'esecuzione di quelle operazioni in cui l'accuratezza del calcolo non influenza la resa finale e l'hardware GeForce trai indubbi benefici dal suo utilizzo. NV4x e G70, ad esempio, possiedono un'unità atta a normalizzare un vettore FP16 al volo, senza richiedere neanche un ciclo di clock. Le schede video Radeon serie X1000, invece, eseguono tutti i calcoli con una precisione in floating point sempre a 32 bit.

I risultati rispecchiano esattamente quanto appena detto: le schede Radeon X1800 XT e XL non soffrono di alcuna perdita velocistica forzando l'uso del formato FP32 e, capovolgendo il concetto, non traggono alcun beneficio dall'uso di vettori e scalati FP16 all'interno dei pixel shaders. Al contrario le schede NVIDIA pagano dai 100 ai 170 punti nel passaggio dalla modalità ibrida FP16/FP32 a quella full FP32.

Il lancio di una nuova versione del famoso benchmark di Futuremark ha ormai assunto quasi una veste rituale nel mondo delle schede video. Con il progredire delle capacità di calcolo e della flessibilità messa a disposizione dai processori grafici è necessario, infatti, far progredire anche il supporto software affinché le capacità hardware non restino solo sulla carta. Il 3D Mark in tal senso può essere definito come un elemento che scandisce l'evoluzione della grafica tridimensionale in tempo reale su personal computer.

Ad ogni nuova versione di questo benchmark risorge come una fenice il seguente quesito: il suo punteggio è un metro di paragone valido per definire se una scheda video è più veloce di un'altra con i videogames? Del resto la nascita del 3D Mark e, in genere, di tutti i benchmark di questo tipo è dovuta proprio alla necessità di realizzare uno strumento che possa consentire una valutazione compatta e completa di una scheda video attraverso sequenze che emulano nella maniera più affidabile possibile il comportamento con le applicazioni reali.

La realtà, tuttavia, è che l'evoluzione della grafica tridimensionale ha raggiunto un tale livello di programmabilità che è estremamente difficile prevedere quali tecniche verranno utilizzate dai programmatori e come queste verranno implementate. E' chiaro, quindi, che la valutazione di una scheda video in tutti i suoi aspetti ed in tutte le situazioni di rendering che propongono e proporranno i videogames non è possibile attraverso le sole scene del 3D Mark semplicemente perché queste mettono in luce solo alcuni specifici aspetti nell'elaborazione della grafica tridimensionale. Ciò che è realmente possibile osservare con il 3D Mark, e in cui tale strumento risulta essere particolarmente utile, non è il comportamento di un processore grafico con i videogames, ma il suo funzionamento in una situazione ben definita, cioè utilizzando shaders costruiti in un dato modo, con un determinato effetto di post-processing, ecc...

I risultati ottenuti mettono in evidenza esattamente quanto appena osservato: nonostante nei videogames le prestazioni di una Radeon X1800 XT dalle frequenze più elevate rispetto a quelle originali sia mediamente più veloce delle schede GeForce 7800 GTX 256 MB, nel 3D Mark 2006 tutte le schede GeForce 7800 GTX sono più prestanti o, nel peggiore dei casi, allo stesso livello della Radeon X1800 XT di Asus. E' evidente che il 3D Mark 2006 fa uso di specifiche tecniche, tra le quali segnaliamo un pesante uso di shadow maps con Percentage Closer Filtering, che risultano essere particolarmente gradite alle schede video NVIDIA e che non trovano un ampio riscontro nei motori grafici dei videogames attualmente disponibili. Manteniamo, tuttavia, qualche riserva nel definire questo risultato come definitivo in quanto il comportamento di R520 con i vertex shaders ci fa presumere che i driver Catalyst 5.13 non siano ancora pienamente ottimizzati per questo benchmark, mentre il profilo già presente nei ForceWare 81.98 ci fa presumere che esista già sul fronte NVIDIA una qualche ottimizzazione.

In definitiva riteniamo che il 3D Mark 2006 sia un valido strumento per saggiare il comportamento di una scheda video ed analizzarne il funzionamento in determinate situazioni di rendering. Ai fini valutativi, tuttavia, i benchmark eseguiti con i videogames restano a nostro parere il metro di paragone più rilevante per definire in un confronto velocistico quale è il prodotto più prestante.

La nuova edizione di Futuremark 3D Mark 2006 è disponibile su Hardware Upgrade per il download a questo indirizzo (576MB)