Готовы ли видеокарты к разрешению 4K: тестируем текущие флагманы и их тандемы

Полтора месяца назад мы познакомились с NVIDIA FCAT – новым методом оценки производительности видеокарт. Две недели назад – с ASUS PQ321Q, первым монитором с разрешением 4K. Настало время объединить софт с «железом» и выяснить, на что способны графические ускорители HD 7970 и GTX 780, работая в одиночку и в режимах AMD CrossFireX/ NVIDIA Sli в разрешении 4K.
20 сентября 2013, пятница 09:00

Оглавление

Вступление

Первые мониторы, поддерживающие разрешение 4К, не раз демонстрировались на всевозможных выставках. Часть из них даже пошла в серию, но цена устройства доходила, да и сейчас доходит до пугающих сумм. А выкладывать по 5-10 тысяч долларов не готовы даже богатые энтузиасты. Что тут говорить, если и в тестовых лабораториях многих изданий такие дисплеи сродни призракам. На первый взгляд, они доступны, но по факту никто не дает.

Ситуация начала меняться, когда компания Sharp анонсировала, а потом и приступила к массовому выпуску 4К панелей размером 31.5 дюйма. Еще ранее 55-дюймовыми матрицами запаслись компании, производящие телевизоры (делать их проще, да и размер пикселя не такой маленький, а низкие требования по части энергопотребления только подстегивали производителей к выпуску моделей 4К), потом появились матрицы поменьше.

Размер 31.5 дюйма вряд ли можно считать чисто компьютерным форматом. Обычно пользователи привыкли видеть дисплеи типа 24 или 27 дюймов, максимум 30, а тут нам предлагают перейти на 31.5, да еще и сразу на 4К. Благодаря поддержке нашего партнера – компании Регард, лаборатория Overclockers.ru получила возможность проверить, готовы ли нынешние однопроцессорные графические флагманы и их связки к работе в разрешении 4K.

Но для начала – пару слов об используемом мониторе. Компания ASUS – одна из немногих, решивших попробовать себя в роли первопроходца на рынке устройств 4К. Вы думаете, она не испытывает давления со стороны конкурентов, выпустив ASUS PQ321Q? Как бы ни так, на ум приходит как минимум еще три производителя: Samsung, LG и Viewsonic. Правда, в продаже модели этих компаний до сих пор не появились.

4К – как это работает

Вот мы и добрались до главного, теперь стоит выяснить, является ли уже сейчас 4К реальностью или данная технология еще сырая? Начать необходимо с простого, с объяснения принципов строения и работы 4К в мониторе ASUS. Иначе говоря, с тех заморочек, с которыми могут столкнуться пользователи.

Проблема №1

Проблема, вполне понятная и без глубокого анализа – это мощность графической системы. Количество пикселей в 4К составляет четырехкратное увеличение по сравнению с Full HD, на практике 4K дисплей вмещает в себя четыре Full HD монитора. Как следствие, громадная площадь влечет за собой высокие требования к производительности видеокарт.

Сказать, что для разрешения 4К требуется как минимум пара хороших графических ускорителей, все равно, что ничего не сказать. Двумя GeForce GTX 670/ GTX 680 и даже GTX 770 здесь не отделаешься. Для нормальной частоты обновления экрана в свежих играх и на средних настройках потребуется что-то эквивалентное GTX 780.

Проблема №2

Это интерфейс передачи данных, который просто не готов работать с 4К. Единственный интерфейс, пригодный для дисплеев 4К – это DP. DisplayPort версии 1.2 отличается максимальной теоретической скоростью передачи данных до 21.6 Гбит/с. Таким образом, через него можно подключить монитор, воспроизводящий картинку размером 3840 х 2400 точек с частотой 60 Гц. Как раз DP 1.2 нам и подходит, ведь номинальный режим работы монитора ASUS совпадает с характеристиками стандарта. Запомните, это важно.

Второй вариант подключения такого устройства – это пара HDMI разъемов. Почему пара? Интерфейс HDMI получил пропускную способность в пределах от 4.9 до 10.2 Гбит/с. Понятно, что одно соединение не в силах обеспечить передачу нужного количества информации. Давайте посмотрим, какой объем информации приходится передавать на монитор. 4К – это 8.3 МПикс, помножим на 60 к/с, и в итоге перед нами астрономическая цифра ~500 МПикс в секунду!

Проблема №3

На рынке до сих пор нет доступного видеопроцессора, отвечающего за вывод полученной от видеокарты информации на монитор. Поэтому в ASUS установлено целых два микропроцессора SoC (STMicroelectronics Athena). Характерной чертой этого SoC является поддержка различных разрешений: 2560 x 1600 (STDP93x0), 1920 x 1200 (STDP73x0) и 120 Гц FHD (STDP9210). К сожалению, данных, по совместимой с контроллерами герцовке, не нашлось, могу лишь предполагать, что в максимальном разрешении частота не превышает 120 Гц. Физически матрица у монитора цельная, но логически она делится на два одинаковых рабочих пространства 1920х2160. За каждую половину экрана отвечает персональный микроконтроллер.

Возникает вопрос, как тогда работает монитор по DisplayPort? Для этого в ASUS стоит хаб-разветвитель до момента попадания данных к SoC процессорам. Вот такая забавная схема подключения и дальнейшего прохождения сигнала используется в мониторе 4K. Между прочим, некоторые производители контроллеров SoC уже изъявили желание выпустить более производительные модели, но не раньше 2014 года.

Проблема №4

Даже не проблема, а следствие того, что монитор для системы представляется как объединение двух панелей разрешением 1920х2160. AMD использует технологию Eyefinity, NVIDIA говорит об автоматическом объединении двух источников в одну рабочую область.

Увы, но обе технологии не всегда приводят к желаемому результату. Приведу наглядный пример, что происходит в системе с видеокартами AMD (только в режиме CrossFire).

Поскольку монитор для системы остается виден как пара соединенных воедино рабочих областей, то на системе с видеокартами AMD, работающими в режиме CrossFire, при перетаскивании и отображении динамично меняющейся информации возникает эффект сломанного зеркала. Происходит это потому, что обе части дисплея не успевают синхронизироваться. Очевидно, что это ошибка режима Eyefinity и CrossFire, потому как на одиночной карте искажений нет.

На видеокартах NVIDIA возникают другие нелепые ситуации. Родное разрешение 3840х2160 некорректно распознается играми. Вместо него на монитор попадает картинка размером 7ххх пикселей на 2160 пикселей, сжатая по горизонтали до 3840 пикселей. Мне встретилось сразу две игры, где этот дефект отчетливо виден: Metro 2033 и Metro: Last Light.

Скриншоты JPG в увеличенном варианте представляют собой изображения формата PNG, поэтому могут быть довольно «тяжелыми» (в среднем 9–11 Мбайт).

Помимо этого попадаются программы, вовсе не переносящие 4К разрешение, хотя в настройках они его распознают. Как пример, приведу Sleeping Dogs.

Общее впечатление от 4К

В целом не все так плохо, как кажется на первый взгляд. Разрешение 4K отлично подойдет для трудолюбивых людей, для тех, кому требуется большое рабочее пространство для программ (как вариант – Photoshop, Premier, AutoCAD и прочие).

С играми проблем пока гораздо больше. На первый план выходит как стоимость самого монитора, тут надо отдать должное ASUS, которая предлагает наиболее гуманную цену за свой продукт, так и стоимость пары, а то и более видеокарт класса AMD HD 7970, NVIDIA GTX 780.

А тем временем мы плавно подошли к выявлению игровых нюансов. Но речь сейчас пойдет вовсе не об абсолютном сравнении между двумя решениями конкурентов, полноценное тестирование будет проведено чуть позже с различными настройками.

Тестовые конфигурации и ПО

Лаборатория Overclockers.ru провела экспресс-тест производительности нескольких видеокарт (как поодиночке, так и в режиме NVIDIA Sli/AMD CrossFireX) в разрешении 4K. Как вы уже, наверное, догадались, разрешение было выставлено 3840х2160.

Для тестирования использовался метод FCAT, пройти вводный курс и узнать подробности о его работе можно по приведенным ниже ссылкам.

Конфигурация захватывающей системы

  • Материнская плата: MSI 990FXA-GD80 (AMD 990FX, AM3+);
  • Процессор: AMD FX-6350 (3900-4200 МГц);
  • Система охлаждения: Corsair Hydro Series H110;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
  • Оперативная память: Corsair Vengeance Pro DDR3 2400 МГц, 2 модуля x 8 Гбайт, (10-12-12-31-2T, 1.65 В);
  • Видеокарта: Zotac GTX 680 AMP!;
  • Накопители:
    • SSD Plextor PX-128M5S, 128 Гбайт;
    • Два SSD OCZ Vertex 4, 256 Гбайт (RAID 0);
  • Блок питания: Corsair CX600M 600 Ватт;
  • Видеозахват: плата DataPath VisionDVI-DL.

Конфигурация игровой системы

  • Материнская плата: ASUS MAXIMUS VI HERO (Intel Z87, LGA 1150);
  • Процессор: Intel Core i7-4770К 4500 МГц (100 МГц х 45, 1.25 В);
  • Система охлаждения: система водяного охлаждения;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
  • Оперативная память: GeiL EVO Veloce 2400 МГц, 2 модуля x 8 Гбайт, (10-12-12-31-1T, 1.65 В);
  • Видеокарты:
    • HIS HD 7970 Turbo X;
    • PowerColor HD 7970;
    • NVIDIA GeForce GTX 780;
    • Zotac GeForce GTX 780 AMP! Edition;
  • Жесткий диск: SSD Corsair Force Series GT, 128 Гбайт;
  • Блок питания: Corsair AX1200i Digital 1200 Ватт;
  • Аудиокарта: ASUS Xonar HDAV 1.3.

Программное обеспечение

  • Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1;
  • Драйверы: NVIDIA 327.23, AMD 13.10 Beta, в обоих случаях компенсация SLI, CrossFire была включена;
  • Frame Capture Analysis Tool.

Игровые приложения

  • Crysis;
  • Метро 2033;
  • Battlefield III;
  • Sniper Elite V2;
  • Tomb Raider (2013);
  • Metro: Last Light;
  • Company of Heroes 2;
  • Total War: Rome II;
  • Far Cry 3;
  • Sleeping Dogs.

Настройки качества для всех игр единые: максимальные или близкие к максимальным значениям.

Результаты тестирования

Crysis

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Все кадры нормально вывелись на монитор, порванных нет.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Каждый второй-третий кадр пропал.

Пропущенные и порванные кадры.

NVIDIA

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Все кадры нормально вывелись на монитор, порванных нет.

AMD

Одиночная видеокарта не тестировалась из-за отсутствия проблем с моно конфигурацией в играх. То есть при выборе 4К монитора, текущей версии драйверов и существующих игр, проблем с отброшенными кадрами или порванными нет. Для ознакомления чуть ниже будут приведены данные теста из игры Far Cry 3. В дальнейшем нет смысла и приводить результаты по одной карте NVIDIA, поскольку проблемы отсутствуют, за исключением двух игр (Metro 2033 и Metro: Last Light, в которых картинка либо сплющена, либо в настройках нет требуемого разрешения).

Метро 2033

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Все кадры нормально вывелись на монитор, порванных нет.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Каждый второй-пятый кадр пропал.

Пропущенные и порванные кадры.

Большая масса неотрисованных кадров, часто попадаются порванные кадры.

Battlefield III

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Несколько кадров не отрисовалось в самом начале, что вызвано загрузкой уровня. Порванных кадров нет.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Много пропущенных кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Большая масса неотрисованных кадров, зато порванные кадры отсутствуют.

Sniper Elite V2

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Достаточно много пропущенных кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Большая масса неотрисованных кадров, но нет порванных кадров.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Половина кадров не отрисовалась.

Пропущенные и порванные кадры.

Большая масса неотрисованных кадров, порванные кадры отсутствуют.

Tomb Raider (2013)

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Несколько кадров не отрисовалось в самом начале, что вызвано загрузкой уровня. Порванных кадров нет.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Вначале выпадал каждый третий-пятый кадр, но по мере продвижения теста вы не увидите каждый второй кадр.

Пропущенные и порванные кадры.

Большая масса неотрисованных кадров, но нет порванных кадров.

Metro: Last Light

NVIDIA Sli

Запустить игру в требуемом разрешении невозможно, оно отсутствует в списке меню.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Вначале не выпадал каждый второй кадр, но по мере продвижения теста все превратилось в фарс (из пяти кадров не выведено от половины до двух третей).

Пропущенные и порванные кадры.

Большая масса неотрисованных кадров, но нет порванных кадров.

Company of Heroes 2

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Никаких проблем нет, если не считать, что Sli режим не поддерживается игрой.

Все кадры нормально вывелись на монитор, порванных нет.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Нет ни пропущенных, ни порванных кадров – это результат неработающей технологии CrossFireX в игре. Как можно видеть, если CrossFire не поддерживается или не активирован, то визуальных дефектов нет.

Total War: Rome II

Как и в Company of Heroes 2, в игре Total War: Rome II пока не работает объединение пары графических ускорителей. Отсюда вытекает отсутствие проблем с отброшенными или порванными кадрами.

Far Cry 3

NVIDIA Sli

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

Все кадры нормально вывелись на монитор, порванных нет.

AMD CrossFireX

Время отрисовки кадров.

Много кадров не отрисовалось.

Пропущенные и порванные кадры.

А часть кадров из попавших на монитор значится порванной.

AMD

Время отрисовки кадров.

Пропущенные и порванные кадры.

При отключении CrossFireX пропадают все проблемы с отрисовкой кадров. Но играть с одной видеокартой даже на средних настройках графики невозможно. Производительности одной карты точно недостаточно для 4К разрешения.

Sleeping Dogs

Игра вылетает после запуска теста.

Порванные и отброшенные кадры

Для того чтобы вы визуально понимали, как они выглядят, я приведу вам примеры, а дальше вы сами решите – можно ли считать такое качество рендера приемлемым.

Это самый худший вариант, когда из правильной последовательности выпадает несколько кадров.

Еще один результат выпадения каждого второго кадра плюс добавились порванные кадры в динамичной сцене. В итоге образуется гребенка из одинаковых кадров с идентичными текстурами – дежавю, не иначе.

Общие замечания

Все свои впечатления я объединил в одну табличку, в которой не затрагивается вопрос качества рендеринга в играх.

Игра NVIDIA NVIDIA Sli AMD AMD Crossfire
Crysis Нет проблем Нет проблем Нет проблем Полосы в центре не видно, меню в правильном положении
Метро
2033
В игре неправильные пропорции (в центре сужение, по сторонам растянуто) В игре неправильные пропорции (в центре сужение, по сторонам растянуто) Нет проблем Полоса в центре, меню в правильном положении
Battlefield III Нет проблем Нет проблем Нет проблем Полосы в центре не видно, меню в правильном положении
Sniper Elite V2 Нет проблем Нет проблем Нет проблем Полосы в центре не видно, меню в правильном положении
Tomb Raider
(2013)
Нет проблем Нет проблем Нет проблем Меню в левой половине экрана, полоса по центру видна
Metro:
Last Light
Нет правильного разрешения, максимальная высота 1200 пикселей, либо высота правильная, а ширина 7680 Нет правильного разрешения, максимальная высота 1200 пикселей, либо высота правильная, а ширина 7680 Нет проблем Есть нужное разрешение, видна полоса по центру
Company
of Heroes 2
Нет проблем Нет проблем, Sli не работает Нет проблем Полосы в центре не видно, меню в правильном положении, CrossFireX не работает
Total War:
Rome II
Нет проблем Нет проблем, Sli не работает Нет проблем Полосы в центре не видно, меню в правильном положении
Far Cry 3 Нет проблем Нет проблем Нет проблем Полосы в центре не видно, меню в правильном положении
Sleeping
Dogs
Игра распознает правильное разрешение, но в момент загрузки вылетает на рабочий стол Игра распознает правильное разрешение, но в момент загрузки вылетает на рабочий стол Игра распознает правильное разрешение, но в момент загрузки вылетает на рабочий стол Игра распознает правильное разрешение, но в момент загрузки вылетает на рабочий стол

Заключение

В игре Sniper Elite V2 сложилась интересная ситуация: решение NVIDIA Sli выступило не лучше конкурента. Со слов производителя, а тестирование проводилось не на полной версии игры, а в бенчмарке, драйверы и профили парных видеокарт оптимизируются под игры и их обновления, а не для бенчмарков. Но информация в NVIDIA передана и в ближайшее время будет выпущено обновление, решающее эту проблему.

Не подумайте, что в Overclockers.ru пытаются уличить в ошибках только одного игрока на рынке. Вся информация и результаты теста были аналогичным способом переданы в AMD для поиска решений. Впрочем, назвать причину провального качества AMD я могу уже сейчас. Говоря простым языком, проблема пропущенных и порванных кадров скрывается за методом синхронизации AMD в режиме Eyefinity. Пока вы находитесь в 2D и смотрите фильм, появляется один визуальный дефект – вертикальная полоса (причина – объединение двух виртуальных рабочих столов в один). В играх к нему добавляются горизонтальные разрывы (плохая синхронизация буферов вывода информации из карты).

Таким образом, сейчас для 4К игр выбором может стать только NVIDIA SLI. Тем, у кого в системе уже прописалась пара ускорителей AMD, стоит повременить с покупкой монитора 4К, иначе в играх вы получите скорость фактически одной карты и визуальное искажение картинки посередине монитора, что делает из занимательного игрового процесса сплошное разочарование. С другой стороны, эпоха 4К мониторов только начинает зарождаться в компьютерном мире и ждать беспроблемного ее существования в самом начале не стоит.

Дмитрий Владимирович

Выражаем благодарность:

  • Компании NVIDIA за помощь в подготовке материала;
  • Компании Регард за предоставленные для тестовых стендов комплектующие.