3D-Render-Test: So schlägt sich Ihre GPU bei Echtzeit-Ray-Marching
Das ist kein drehender Würfel. Jeder Pixel schickt einen Strahl in ein 3D-Volumen und geht ihn pro Frame bis zu tausend Schritte entlang, bei jedem Schritt mit der Mandelbulb-Formel. Deshalb kann eine Szene ohne Texturen und ohne Dreiecke eine GPU in die Knie zwingen, und deshalb ist sie ein fairer Test des Shader-Durchsatzes.
30 Sekunden. Smartphones starten auf Niedrig.
So funktioniert das Rendering
Für jeden der rund eine Million Pixel der Zeichenfläche schickt der Fragment-Shader einen Strahl von der Kamera in die Szene und läuft ihn in kleinen Schritten ab. Bei jedem Schritt wertet er die Mandelbulb-Distanzformel aus und fragt: „Bin ich schon in der Form?“ Kippt die Antwort, wird der Trefferpunkt mit ein paar Bisektionsschritten verfeinert und schattiert.
Die Qualitätsstufe legt fest, wie oft die Mandelbulb-Formel pro Schritt iteriert. Niedrig sind zwei Iterationen, Ultra zwölf. Jede zusätzliche Iteration vervielfacht die Arithmetik für jeden Schritt jedes Strahls, weshalb Ultra bei gleicher Pixelzahl etwa das Sechsfache von Niedrig an Arbeit ist.
Die Schattierung ist ein einfaches Reflexionsmodell mit einer Farbe aus dem Abstand zum Zentrum, daher die Regenbogenoberfläche. Nirgends in der Pipeline gibt es einen Texturzugriff; das ganze Bild wird berechnet.
Was das Rendering beansprucht
Fragment-Shader-Durchsatz
Fast die ganze Arbeit ist Gleitkomma-Mathematik im Pixel-Shader: Potenzen, Trigonometrie und Wurzeln, hunderte Male pro Pixel. Dieselbe Einheit, auf die Spiele bei Beleuchtung und Post-Processing setzen.
Schleifen und Verzweigungen
Strahlen enden früh, wenn sie die Oberfläche treffen oder das Volumen verlassen, benachbarte Pixel leisten also unterschiedlich viel. GPUs, die divergente Verzweigungen gut verarbeiten, halten ihre FPS; andere stocken.
Füllrate bei 1024 × 1024
Die Zeichenfläche ist ein festes Quadrat von rund einer Million Pixeln, auf Ihr Fenster skaliert. So bleiben Ergebnisse zwischen Smartphone und 4K-Monitor vergleichbar.
Was es nicht beansprucht
Kein einzelner Test deckt eine GPU ab. Diese Teile bleiben hier untätig.
| Teil der GPU | Warum untätig | Wo testen |
|---|---|---|
| Vertex- und Geometrieeinheiten | Die Szene besteht aus zwei bildschirmfüllenden Dreiecken. Die ganze Form kommt aus dem Pixel-Shader. | Ein polygonreiches Spiel oder 3DMark |
| Textureinheiten und VRAM-Bandbreite | Keine Texturen werden abgetastet, und außer dem Shader liegt nichts im Speicher. | Ein Textur- oder VRAM-Test |
| Videodecodierung | Es wird kein Video abgespielt. | Ein 4K-Videowiedergabetest |
| Temperatur und Takt | Browser können keine Sensoren lesen. | HWiNFO, GPU-Z, MSI Afterburner |
Die Zahl deuten
Grobe Erwartungen auf der Stufe Mittel. Die Bildwiederholrate Ihres Bildschirms begrenzt das obere Ende.
| Wenn Sie sehen | Bedeutet meist |
|---|---|
| Durchschnitt auf der Bildwiederholrate, Minimum dicht dahinter | Die GPU hat Reserven. Eine Stufe höher, um das Limit zu finden. |
| Durchschnitt deutlich unter dem Limit, Minimum nahe am Durchschnitt | Ein stabiles, ehrliches Maß dieser GPU auf dieser Stufe. |
| Durchschnitt gut, Minimum viel niedriger | Ruckeln. Etwas hat den Lauf unterbrochen: Hintergrund-Tabs, eine Benachrichtigung oder die ersten Sekunden einer Drosselung. |
| Einstellige Werte auf einer dedizierten GPU | Der Browser läuft wahrscheinlich auf der integrierten GPU, oder die Hardwarebeschleunigung ist aus. |
Tipps für einen sauberen Lauf
- Schließen Sie andere Tabs, die Video abspielen oder WebGL nutzen; sie teilen sich die GPU.
- Ändern Sie die Fenstergröße während des Laufs nicht. Die Zeichenfläche wird beim Resize neu skaliert, was einen Frame kostet.
- Nicht ziehen oder zoomen während des zeitgesteuerten Tests. Die Kamera ist für die 30 Sekunden gesperrt, damit jeder Lauf dieselbe Ansicht nutzt.
- Zweimal laufen lassen. Bei manchen Treibern enthält der erste Lauf die Shader-Kompilierung.
Häufige Fragen zum 3D-Render-Test
Typische Fragen dazu, was dieser Rendering-Test misst.
Ist das ein echter 3D-Benchmark?
Es ist eine echte GPU-Last, aber eine schmale: Sie misst Pixel-Shader-Durchsatz und Verzweigungsverhalten, nicht Geometrie oder Speicher. Betrachten Sie es als eine Achse der GPU-Leistung, nicht als Ersatz für einen Spiele-Benchmark.
Warum gibt es keine Texturen?
Damit das Ergebnis allein von den Recheneinheiten der GPU abhängt. Texturen würden Speicherbandbreite in die Zahl mischen und sie schwerer deutbar machen.
Was ist ein Mandelbulb?
Ein dreidimensionaler Verwandter der Mandelbrot-Menge. Seine Oberfläche wird durch eine Formel statt durch ein Netz definiert, die GPU muss also für jeden Strahl berechnen, wo die Oberfläche liegt. Das macht ihn zu einer guten Stressszene.
Warum ist die Zeichenfläche quadratisch?
Eine feste 1024 × 1024-Fläche bedeutet, dass jedes Gerät dieselbe Pixelzahl rendert, sodass Smartphone und Desktop auf derselben Stufe vergleichbar sind.
Ändert meine Monitorauflösung das Ergebnis?
Nein. Die Zeichenfläche ist immer 1024 × 1024 und wird passend skaliert. Die Bildwiederholrate zählt dagegen: Sie begrenzt die FPS.
Warum ändert Drehen der Ansicht die FPS?
Strahlen, die die Oberfläche früh treffen, enden früh. Ansichten mit mehr leerem Raum brauchen mehr Schritte und laufen langsamer. Deshalb sperrt der zeitgesteuerte Test die Kamera.