в чем разница между директ 11 и 12
DirectX 11 vs DirectX 12: сравнение производительности на новых картах с новыми драйверами
В этом материале мы хотим опять вернуться к теме сравнения производительности в DirectX 11 и DirectX 12 на новых видеокартах от AMD и NVIDIA. Ведь за прошедшие месяцы разработчики игр и производители GPU неустанно улучшали свои продукты, в том числе оптимизировали поддержку нового программного интерфейса. Насколько лучше и перспективнее теперь смотрится DirectX 12 в разрешении Full HD? Давайте проверим на практике.
По традиции начнем с представления участников. Первой тестовую полосу препятствий пройдет видеокарта Inno3D iChill GeForce GTX 1080 TI X3 ULTRA. Она обладает отличной 3-вентиляторной системой охлаждения и хорошим заводским разгоном не только GPU, но и видеопамяти.
Затем мастер-класс покажет ROG STRIX Radeon RX 580 OC Edition от компании ASUS. Она также использует эффективный 3-вентиляторный кулер и небольшой разгон графического процессора. Конфигурация остального стенда не изменилась:
Deus Ex Mankind Divided при очень высоком пресете настроек качества обеспечивает более высокую загрузку процессора и видеокарты в режиме DirectX 11. А вот оперативной и видеопамяти потребовалось больше в новом API. В плане производительности лучше смотрится DirectX 12: 122 против 120 кадров/с по среднему показателю и 91 против 83 по минимальному.
Hitman при ультравысоких настройках уже с первых кадров демонстрирует солидный прирост скорости видеоряда от перехода на DirectX 12. Правда, теперь уже загрузка центрального и графического процессоров выше именно в новом API. Обратите внимание и на использование видеопамяти: около 6 ГБ в 12-ом DirectX и менее 3,5 ГБ в 11-ом. В итоге получаем 145 против 123 FPS в пользу DirectX 12, что эквивалентно 18%.
Очень высокий пресет настроек в Rise of the Tomb Raider хорошо загружает процессор и видеокарту в обоих случаях, хотя в режиме DirectX 12 от процессора требуется больше мощности. Разница в потреблении видеопамяти небольшая, а вот ОЗУ в новом DirectX съедается почти на 2 ГБ больше. Минимальный фреймрейт в обоих случаях составил 66 FPS, а по среднему лидирует DirectX 12: 179 против 166.
Sniper Elite 4 при ультра настройках больше загружает процессор в режиме DirectX 11, зато требует чуть больше видеопамяти и оперативки в DirectX 12. Также в нем демонстрируются чуть более высокие скоростные показатели: 190 против 187 FPS по средней частоте кадров и 170 против 166 по минимальной. То есть разница составляет 1-2%.
Сюжетная кампания в Battlefield 1 при ультра настройках более стабильно и высоко загружает видеокарту в новом DirectX. В нем же требуется на 700 МБ больше видеопамяти, зато в DirectX 11 использование ОЗУ выше на 1200 МБ. Да и скорость видеоряда в старом API также выше: 162 против 143 по средней частоте и 138 против 108 по минимальной. Разница составляет 13% и 28% соответственно.
The Division при максимальных настройках графики отдает предпочтение DirectX 12. В нем и видеокарта лучше загружена, и фреймрейт чуть выше. Правда, видеопамяти и ОЗУ также требуется чуть больше. В среднем имеем 147 против 141 кадра/с, что эквивалентно приросту в 4%.
И завершает первую часть игра DOOM при ультравысоких настройках графики. В данном случае сравниваем режимы OpenGL и Vulkan. Ранее видеокарты NVIDIA лучше смотрелись именно в первом из них, но теперь ситуация поменялась: в OpenGL были просадки до 183 FPS, поэтому средний показатель ориентировочно составляет 192 кадра/с. А вот в Vulkan частота стабильно находилась в районе 200 FPS.
DirectX 11 vs DirectX 12: сравнение производительности на новых картах с новыми драйверами
В этом материале мы хотим опять вернуться к теме сравнения производительности в DirectX 11 и DirectX 12 на новых видеокартах от AMD и NVIDIA. Ведь за прошедшие месяцы разработчики игр и производители GPU неустанно улучшали свои продукты, в том числе оптимизировали поддержку нового программного интерфейса. Насколько лучше и перспективнее теперь смотрится DirectX 12 в разрешении Full HD? Давайте проверим на практике.
По традиции начнем с представления участников. Первой тестовую полосу препятствий пройдет видеокарта Inno3D iChill GeForce GTX 1080 TI X3 ULTRA. Она обладает отличной 3-вентиляторной системой охлаждения и хорошим заводским разгоном не только GPU, но и видеопамяти.
Затем мастер-класс покажет ROG STRIX Radeon RX 580 OC Edition от компании ASUS. Она также использует эффективный 3-вентиляторный кулер и небольшой разгон графического процессора. Конфигурация остального стенда не изменилась:
Deus Ex Mankind Divided при очень высоком пресете настроек качества обеспечивает более высокую загрузку процессора и видеокарты в режиме DirectX 11. А вот оперативной и видеопамяти потребовалось больше в новом API. В плане производительности лучше смотрится DirectX 12: 122 против 120 кадров/с по среднему показателю и 91 против 83 по минимальному.
Hitman при ультравысоких настройках уже с первых кадров демонстрирует солидный прирост скорости видеоряда от перехода на DirectX 12. Правда, теперь уже загрузка центрального и графического процессоров выше именно в новом API. Обратите внимание и на использование видеопамяти: около 6 ГБ в 12-ом DirectX и менее 3,5 ГБ в 11-ом. В итоге получаем 145 против 123 FPS в пользу DirectX 12, что эквивалентно 18%.
Очень высокий пресет настроек в Rise of the Tomb Raider хорошо загружает процессор и видеокарту в обоих случаях, хотя в режиме DirectX 12 от процессора требуется больше мощности. Разница в потреблении видеопамяти небольшая, а вот ОЗУ в новом DirectX съедается почти на 2 ГБ больше. Минимальный фреймрейт в обоих случаях составил 66 FPS, а по среднему лидирует DirectX 12: 179 против 166.
Sniper Elite 4 при ультра настройках больше загружает процессор в режиме DirectX 11, зато требует чуть больше видеопамяти и оперативки в DirectX 12. Также в нем демонстрируются чуть более высокие скоростные показатели: 190 против 187 FPS по средней частоте кадров и 170 против 166 по минимальной. То есть разница составляет 1-2%.
Сюжетная кампания в Battlefield 1 при ультра настройках более стабильно и высоко загружает видеокарту в новом DirectX. В нем же требуется на 700 МБ больше видеопамяти, зато в DirectX 11 использование ОЗУ выше на 1200 МБ. Да и скорость видеоряда в старом API также выше: 162 против 143 по средней частоте и 138 против 108 по минимальной. Разница составляет 13% и 28% соответственно.
The Division при максимальных настройках графики отдает предпочтение DirectX 12. В нем и видеокарта лучше загружена, и фреймрейт чуть выше. Правда, видеопамяти и ОЗУ также требуется чуть больше. В среднем имеем 147 против 141 кадра/с, что эквивалентно приросту в 4%.
И завершает первую часть игра DOOM при ультравысоких настройках графики. В данном случае сравниваем режимы OpenGL и Vulkan. Ранее видеокарты NVIDIA лучше смотрелись именно в первом из них, но теперь ситуация поменялась: в OpenGL были просадки до 183 FPS, поэтому средний показатель ориентировочно составляет 192 кадра/с. А вот в Vulkan частота стабильно находилась в районе 200 FPS.
Теперь давайте посмотрим, как с теми же тестами при аналогичных настройках графики справится AMD Radeon RX 580.
В Deus Ex загрузка CPU и GPU держится практически на одинаковом уровне, а вот видеопамяти и ОЗУ в режиме DirectX 12 требуется больше. На выходе получаем в среднем 58 против 56 FPS с просадками до 48 и 45 соответственно в пользу нового API.
В Hitman уже не наблюдается такого большого разрыва, как с GTX 1080 Ti. Процессор и видеопамять загружены приблизительно одинаково. Разница в используемой памяти есть, но она пропорциональная: DirectX 12 требует больше видеопамяти, но чуть меньше ОЗУ. С DirectX 11 все наоборот. В итоге по среднему FPS опять победил новый режим: 91 против 86 кадров/с.
Бенчмарк Rise of the Tomb Raider в режиме DirectX 12 опять больше загружает процессор вначале каждой сцены и требует на 2,5 ГБ больше ОЗУ. Взамен порадует и более высокими результатами: 79 против 76 FPS по среднему показателю и 24 против 16 по минимальному. Разница составляет 4% и 50% соответственно.
Создатели Sniper Elite 4 активно сотрудничают с AMD, в том числе в вопросе оптимизации под DirectX 12, поэтому неудивительно, что игра демонстрирует заметный прирост в этом режиме: средний FPS поднялся с 73 до 85 кадров/с, а минимальный – с 61 до 71. Разница в обоих случаях составляет 16%.
В Battlefield 1 видим чуть более высокую загрузку процессора, а также большее потребление оперативной и видеопамяти в режиме DirectX 12. Зато минимальная скорость видеоряда выше в DirectX 11: 76 против 60 FPS. Средний показатель в обоих случаях составил 83 кадра/с.
The Division практически сразу потребовала на 1 ГБ больше ОЗУ и на 500 МБ больше видеопамяти в режиме DirectX 12. Видеокарта в обоих случаях стабильно была загружена на 100%, да и нагрузка на процессор в среднем была почти одинаковой. На выходе получаем: 67 против 63 FPS в пользу нового API.
И, наконец, в DOOM видим привычную картину: AMD Radeon RX 580 гораздо лучше себя чувствует в режиме Vulkan. Средняя скорость ориентировочно составляет 157 кадров/с, а минимальная не опускалась ниже 130. При переходе в OpenGL эти же показатели достигли 136 и 117 FPS, то есть на 15% и 11% ниже.
Итоги
Что же мы видим в итоге? Раньше видеокарты NVIDIA не очень хорошо дружили с DirectX 12. Сейчас с GTX 1080 Ti в среднем можно рассчитывать на прирост 4% по среднему показателю. Если бы не Battlefield 1, то он составил и вовсе 6%. Также следует похвалить NVIDIA за существенную оптимизацию в режиме Vulkan: по крайней мере GTX 1080 Ti в нем теперь выглядит даже лучше, чем в OpenGL.
Что же касается AMD Polaris в лице RX 580, то средний прирост по среднему фреймрейту от перехода на новые API составил 7%, а по минимальному – 13%. Хотя действительно значимый результат, то есть больше 10%, обеспечили лишь две игры: Sniper Elite 4 и DOOM.
Таким образом, положительный эффект в плане фреймрейта от DirectX 12 есть, но на обеих платформах он не слишком большой и зачастую обходится ценой чуть большего потребления оперативной и видеопамти. Vulkan может быть еще эффективнее, но сложно судить по одной игре. А вот в плане качества графики различий между режимами мы не заметили.
DX11 и DX12: а есть ли между ними разница?
Сменяются видеокарты, игры, процессоры, а смена DX11 на DX12 тянется еще с 2015 года, поэтому многие и забыли, чем эти версии отличаются друг от друга, и что же принесет новая API. В большей части на этом лежит вина и самого Microsoft, так как они сделали DX12 достоянием исключительно Win10, заявив что на более старых системах DX12 невозможно реализовать, но не так давно появилась информация, что поддержка DX12 все же появится на win7, и первой игрой будет World of Warcraft. В результате долгое время компьютеров с поддержкой DX12 было крайне мало, чтобы разработчикам игр вообще стоило обращать на этот сегмент свое внимание. Пожалуй, только сама Microsoft и ее дочерние игровые компании перешли на полноценный выпуск игр на DX12, но среди них не было значимых шедевров, и, пожалуй, самая узнаваемая серия — это Forza Horizon.
Однако, на начало 2019 года ситуация стала меняться, и, прежде всего, мы уже видим в статистике STEAM, что большинство компьютеров (64.53%) уже имеют как видеокарту так и операционную систему, совместимую с DX12, и стоит напомнить, что последнее поколение приставок Microsoft и Sony тоже поддерживают DX12, что в итоге дает нам абсолютное большинство игровых устройств DX12 ready.
В итоге мы видим, что на конец 18 и начало 19 года все больше и больше игр отказываются от DX11 как основного API в пользу как DX12, так и Vulkan. Вот их список:
Готовятся к выходу и, скорее всего, будут иметь поддержку Vulkan или DX12
Поскольку мы выяснили, что для полномасштабного ввода DX12 есть как готовность со стороны пользователей, так и достаточное кол-во крупных проектов, то стоит освежить знания о этом API. Вероятнее всего, вы считаете, что самым главным отличием DX12 от своего предшественника является возможность трассировки лучей, и на этом все отличия заканчиваются, но это вовсе не так. Давайте взглянем на отличия этих двух версий, чтобы нам лучше понимать, чего эти версии могут и не могут, и что реально принесет DX12.
Таким образом выглядит пример работы игры с DX11: один поток отвечает за обработку видео, на остальных работают другие части движка, например звуковой движок, сетевая часть, расчет NPC и так далее, главное, что за самую емкую и сложную часть отвечает только 1 ядро процессора. Теоретически DX11 может работать максимум с двумя потоками, но, к сожалению, как показывает практика, это остается только теорией. DX12 уже способен работать с восемью потоками, и выглядит это так:
DX12 распределяет по потокам/ядрам самую объемную задачу по подготовке данных и последующей обработке их на GPU, что влияет положительно на производительность. Производительность, разумеется, не вырастает в 8 раз, так как этот процесс не идеально масштабируемый, и есть и другие узкие места. Забавно отметить, что результаты работы в случае всего одного потока или восьми отправляются на GPU о обрабатываются тысячами ядер CUDA или CU в зависимости от вендора GPU.
Что же происходит с данными попавшими в GPU?
Вверху видна последовательность обработки данных DX11, которая происходит в строго установленном порядке, и без выполнения предыдущих задач следующие не могут быть реализованы, тогда как DX12 имеет возможность разделения и исполнения этих задач на разных ядрах нашего GPU, что обеспечивает большую загрузку самого GPU и приводит к уменьшению задержек и росту FPS. Важно отметить, что скорость исполнения самих элементов, из которых состоит вся задача, не увеличивается. Весь выигрыш в производительности достигается только за счет оптимизации очереди — это и называется асинхронные вычисления.
Давайте теперь взглянем на то, что же конкретно подготавливает CPU для последующей обработки на GPU, если конечную картинку мы видим в таком виде:
То процессор передает каркас изображения в виде сетки полигонов для последующей закраски — аналогия с деткой книжкой-раскраской более чем уместна.
Каждый из полигонов обрабатываются на CPU и называется вызовом отрисовки или draw call. Соответственно, чем больше полигонов в кадре мы видим, тем больше нагрузка на CPU, такие ситуации наиболее характерны для игр с открытым миром и появления большого количества объектов в кадре, особенно если это очень детализированные объекты как NPC. В других случаях — когда мы смотрим в небо или видим незначительное кол-во полигонов в каком-нибудь ограниченном пространстве, например, коридоре, где вызовов отрисовки не так много, преимущества DX12 тают. Давайте перейдем к выводам из теоретической части знакомства с DX12.
Программирование под DX12 сложнее, и все преимущества нового API раскрываются полностью, только когда движок изначально разрабатывается, а не адаптируется под него.
Для несложных сцен, где в кадре мало объектов/предметов и полигонов, DX12 может показывать меньшую производительность по сравнению с DX11, так как все вызовы отрисовки прекрасно успевают обрабатываться на 1 ядре процессора, а в случае с DX12 результаты работы восьми потоков надо еще синхронизировать. Это может быть верно для целых игр, а не просто сцен, если они в своей основе имеют несложную графику.
DX12 не снижает нагрузку на процессор, а, наоборот, увеличивает, только при этом нагрузка распределяется до 8ми ядер/потоков процессора а не ложится на 1 ядро.
Выигрыш от перехода на DX12 будет у процессоров с небольшой производительностью на ядро, но большим их количеством, например, как серия FX от AMD.
Синтетический тест 3D mark Api Overhead Test https://3dnews.ru/911658
Наблюдаем в кадре то самое большое количество объектов, и результат — отличие на порядок,- это действительно огромная разница, даже если сделать скидку на то, что это синтетический тест.
Игровые тесты
Lara Croft Shadow of the Tomb Raider
Для рассмотрения возьмем последнюю сцену из 3х тестовых отрезков — она наиболее характерна большим количеством вызовов отрисовок.
Обратите внимание на загрузку процессора: слева DX11 74%, справа DX12 100%.
Первые 3 значения относятся к последней сцене теста, четвертое же значение — это результат по всем трем сценам. Примечательно что максимальный кадр, который был отмечен, был в момент показа именно куска неба, и разницы между API нету, в то время как наибольшая разница отмечена именно в минимальных кадрах, и достигает она внушительных 43%. То есть, в самых графически нагруженных сложных сценах мы видим наибольшую пользу от перехода на DX12.
Resident Evil 2 remake
В этом тесте мы видим куда менее тривиальные результаты: падение максимального и среднего кадра, но и подъем минимальных значений аж на целых 33%. То есть, в моментах, где производительности 1 потока вполне хватает, DX11 даже быстрее, но как только сцена усложняется и производительности 1 потока недостаточно, DX12 раскрывается, что переносит весь игровой процесс до 60+ кадров, а DX11 опускается до условно неиграбельных 45. Боюсь именно с такими результатами и связана такая нелюбовь тестеров к DX12, так как в нем может быть меньше максимальных кадров, и даже, что может показаться совсем неприемлемым, и средние кадры, однако, как ни парадоксально, DX12 при этом более комфортен для игры.
Давайте перейдем к связкам с другим видеокартами и процессорами и понаблюдаем за результатами. Для этого выберем 4 игры:
Все эти игры работают как в режиме DX11, так и DX12. Давайте сравним, каковы будут изменения от смены API. Во всех тестах в качестве CPU применялся 9900K в разгоне до 5.0. Другими словами, мы увидим ситуацию, когда процессор не ограничивал нашу производительность.
Данные в таблице — это изменения в % между API. Интересно, что видеокарты семейства Pascal по-разному реагируют на DX12, несмотря на одинаковую архитектуру в их основе, прироста на младших моделях нет, связано ли это с работой драйвера или аппаратной части, находится за рамками этого блога. Нужно констатировать только одно: на видеокартах, формально имеющих поддержку DX12_1, прироста от перехода на новый API может не быть. С другой стороны, видеокарта RX 580, формально имеющая поддержку только DX12_0, дает прирост в 9% как топовая GTX 2080, прирост у видеокарт Vega доходит до 17%, что является просто потрясающим результатом. В любом случае мы замечаем прирост на последних сериях видеокарт от 5% до почти 20% производительности, и это очень значительное изменение. Что можно сказать — даже в связке с мощным процессором на современных видеокартах переход на DX12 оправдан и увеличивает производительность, если провести подобные тесты с менее производительным процессором, то отличия будут еще более существенны.
Справедливо будет заметить, что у компании Nvidia традиционно была хорошая производительность под DX11, и можно было бы предположить, что DX12 просто мог не давать таких преимуществ как у конкурентов. Давайте немного отвлечемся от темы сравнения API и взглянем более пристально на сами видеокарты.
Что ж, в DX11 видим тотальное доминирование продуктов Nvidia, и только Vega 56 немного опережает своего визави в виде GTX1070.
Однако при переходе на DX12 ситуация кардинально меняется, и Vega 56 опережает GTX 1070 уже на 13% и отстает на 7,6% от GTX1080, Vega 64 же опережает GTX 1080 5.4% и не дотягивает до RTX 2070 всего 2%! Да, похоже, AMD не зря в своих презентациях много внимание уделяла DX12 — действительно, их продукция намного лучше чувствует себя под новым API.
В качестве вывода можно сказать, что для владельцев старых процессоров, которые приобрели одни из последних серий видеокарт, переход на DX12 в любимой игре даст ощутимую прибавку производительности вплоть до 50%, при использовании DX12 на топовых видеокартах и процессорах выигрыш DX12 может составлять 10-20%, что тоже крайне не мало, поэтому все больше и больше разработчиков обращают внимание на новый API, и если в 19 году как минимум 50% из крупных, так называемых AAA, игр вышло с поддержкой DX12, то с выходом консолей нового поколения как от Microsoft, так и от Sony игровая индустрия окончательно перейдет на новый стандарт, поэтому при покупке видеокарты уже сейчас стоит обращать внимание преимущественно на тесты именно в этом API. Поэтому, скажем, новые серии Turing в виде 1660 1660ti 1650 1650ti могут быть намного привлекательнее, чем это могло бы казаться на первый взгляд т.к. по сравнению с 1050ti,1060, 1070 они действительно быстрее работают под новым API.
Результаты последних тестов взяты со страниц сайта gamegpu.com
Больше моих тестов и обзоров вы найдете на моем youtube канале.