3DMark06은 기존 3DMark의 특징과 역사를 이어받아 새로운 모습으로 변화했는데, 여기에서는 실시간 렌더링, 3D 엔진 및 다이렉트X, 쉐이더 모델 3.0 및 HDR, 다이나믹 쉐도우 렌더링 등 3DMark06 벤치마크 프로그램의 특징에 대해 알아보겠다.

각 테스트 시나리오는 실시간 렌더링 방식으로 진행된다. 에니메이션이나 레코딩 데모를 통한 테스트 방식이 아닌 일반 게임의 실행과 동일한 방식이어서 실제 3D 게임을 하는 것과 동일한 것이다. 이는 3D 그래픽 벤치마킹에 있어 매우 중요한 사항 중 하나이다.

3DMark06의 모든 테스트 항목은 다이렉트X 9.0c(2005년 12월)가 이용됐다. 테스트를 위해서는 픽셀 쉐이더 2.0 이상을 지원하는 다이렉트X 그래픽 카드가 필요하다.

3DMark의 초기 버전은 MAX-FX 3D 엔진이 사용되었다. 3DMark03은 쉐이더 기술이 도입된 다이렉트X 8에 도입된 쉐이더 기술을 테스트의 일부를 통해 소개했다. 3DMark05에서는 새로운 렌더링 엔진이 사용됬는데, 이전 03에 사용됬던 엔진보다 훨씬더 게임에서 사용하는 엔진에 가까왔다. 그렇지만 CPU 테스트는 여전히 게임 테스트의 시나리오를 그대로 가져다 썼으며 소프트웨어 버텍스 렌더링을 수행하였다.

3DMark06은 3DMark05의 엔진을 기반으로, 좀 더 확장된 쉐이더모델 3.0과 다이렉트X 9의 16비트 플로팅 포인트 텍스쳐/블랜딩과 같은 기능들의 테스트가 추가되었다. 또, 3DMark06 렌더링 엔진의 핵심인 HDR의 지원이라 할 수 있다. HDR은 이전과는 다른 차원의 비쥬얼하고 현실감있는 장면을 만들어준다. 최근 HDR은 많은 개발자들 사이에서 회자되고 있는 기능으로 곧 이 기능을 이용한 게임들이 많이 출시될 것으로 보인다. HDR에 대한 내용은 이미 전 장에서 설명한 바 있다.

3DMark06의 엔진은 HLSL로 구성된 쉐이더를 기반으로 하고 있다. 이 쉐이더는 각 하드웨어에 맞게 자동으로 설정되는데, 유저들은 필요에 따라 이 쉐이더 프로파일을 바꾸어 조합할 수 있다. 전문적인 리뷰어들이라면 똑같은 하드웨어 환경에서 이 쉐이더 프로파일만 바꾸어 테스트된 계산 결과를 각각 비교 분석해볼 수 있다.

3DMark06에 사용된 쉐이더모델 3.0의 핵심 항목은 아래와 같다.

• vPos Register

• Derivative Instructions

• Dynamic Flow Control

• Interpolators / Constants / Instruction slots

• LOD버텍스

• 버텍스 텍스쳐 패치

3DMark06은 vFace Register를 제외한 SM3.0의 핵심 기능을 모두 사용했다. HDR 렌더링을 위해 위 항목 이외에 쓰인 핵심적인 다이렉트X의 기능은 아래와 같다.

• 16비트 부동 소숫점 텍스쳐

• 16비트 부동 소숫점 블랜딩

• 16비트 부동 소숫점 필터링

쉐이더 모델 3.0 및 HDR에 대한 내용은 이미 전 장에서 설명한 바 있으므로 자세한 소개는 생략하도록 하겠다.

지금부터는 3DMark06의 내부 렌더링에 대한 새로운 내용을 살펴 보려 한다. 3DMark06에서 사용되는 테스트 스토리 역시 게임의 일종이라 봐도 무방하므로 어떤 렌더링이 사용되었는지를 따져보는 것은 앞으로 출시될 그래픽 성능을 판단하는 잣대라는 측면에서 매우 중요하다.

3DMark2001부터 3DMark 게임 테스트의 핵심적인 부분은 다이나믹 쉐도우를 이용해 렌더링되었다. 3DMark2001은 다이나믹 쉐도우 렌더링을 위해 프로젝션 쉐도우 맵핑을 이용했다. 이것은 어느정도 3D 화면에서의 그림자를 처리하는데 괜찮은 방법이었으며, 당시 이 기법을 이용한 다수의 게임들이 출시됬지만, 사실 이 기법은 매우 제한적이었다. 예를들어, 이방법을 통해서는 어떤 물체가 렌더링될 때 그 물체가 자체적으로 그림자를 생성할 수 없었기 때문에 그림자를 일일히 계산해 수작업으로 렌더링해야 했다.

3DMark03에서는 스텐실 쉐도우 기법을 이용했는데, 이 기법은 광원과 물체의 끝부분을 통해 그림자를 계산하는 방식을 사용했다. 이 기술은 당시 매우 효과적이었으며, 물체는 자체적으로 그림자를 가지게 되었다. 그러나 이러한 방식은 그림자 전체를 모두 일일히 계산하기 때문에 CPU에 많은 부담을 주었고 물체에 가려져 보이지 않는 그림자까지 모두 계산하기 때문에 필레이트 부분에서 낭비가 매우 심했다. 게다가 그림자가 깨지는 현상까지 발견하게 되었다.

이를 보완해 3DMark05에서는 LiSPSM(Light Space Perspective Shadow Maps) 기법을 처음으로 도입했다. 이 기술은 이전과 비교해 매우 훌륭했지만, 퓨처마크가 기대한 정도는 아니었다. 3DMark05에 LiSPSM 기법이 도입된 이후 실시간 다이나믹 쉐도우에 대한 새로운 아이디어가 쏟아졌다.

그리하여 3DMark06에서는 CSM (Cascaded Shadow Maps)이라는 새로운 쉐도우 맵이 사용되었다. 이 기법은 화면에 나타나는 모든 물체가 위치나 각도에 상관없이 자체적인 그림자를 가지게 할 수 있는 새로운 접근법이다. 이 기법은 화면 전체를 Z축을 따라 5등분하는 방법을 사용하는데, 각 부분은 표준 2048x2048 쉐도우 맵이 사용되어진다. 이경우 그래픽 카드 하드웨어가 이 쉐도우 맵을 사용하기 위한 depth 텍스쳐 지원하면 D24X8 또는 DF24 depth 맵이 쉐도우 맵으로 사용되지만, 그래픽 카드가 이를 지원하지 않는다면 32비트 부동소숫점 연산 텍스쳐의 R32F가 쉐도우 맵으로 사용된다.

이와함께 쉐도우의 가장자리를 부드럽게 하는 안티알리아싱 효과를 주기 위해 16개의 샘플을 무작위로 회전시켜 적용하는 기법을 사용한다. 이는 마치 4배 샘플의 안티알리아싱보다 16배 샘플의 안티알리아싱이 더 부드러운 이미지를 갖는것과 마찬가지의 효과를 가진다. 3DMark06에 사용된 16개의 샘플이 현재로서는 조금은 과하다는 이야기도 있지만, 3DMark가 앞으로 나올 게임을 테스트하는 벤치마크 프로그램인 것을 기억해볼 필요가 있다(퓨쳐마크는 최고의 품질을 구현하기 위해서는 128개의 샘플이 필요하다고 이야기하고 있다).

쉐이더 모델 3.0 및 HDR을 테스트하는 3,4번째 그래픽 테스트 항목에서는 하드웨어 지원 여부와 상관없이 이 16 샘플링 기술이 모두 적용되지만, 쉐이더 모델 2.0을 테스트하는 1,2번째 그래픽 테스트 항목에서는 상황이 달라진다.

이 경우 하드웨어에서 D24X8 PCF (Percentage closer Filtering ; 근방 비율 필터링)나 DF24 & FETCH4를 가속 및 지원하지 않으면 4 샘플링 기술이 적용되며, 하드웨어 가속이 지원되면 바이리니어 샘플이 적용된다.

종합 정리하자면 GPU가 자체적으로 쉐도우 맵을 처리하게 되면 D24X8나 DF24 맵을 이용하게 되는데 이경우 쉐이더 모델 2.0을 테스트하는 게임1,2에서는 바이리니어 샘플링이 적용되며, 게임 3,4에서는 16개의 샘플이 적용된다. GPU가 지원하지 않는 경우 게임 1,2에서 4배 샘플이 적용되며, 게임 3,4에서는 16개 샘플이 역시 적용된다.

하드웨어의 지원 여부에 따라 속도에 대한 차이가 미미하다는 일부의 의견이 있지만, 앞으로 하드웨어 지원이 대세가 되면 상황이 달라질 것으로 이야기되고 있다. 앞으로 출시될 게임들이 GPU의 지원을 받는 쉐도우 맵핑을 이용하는 방식으로 프로그래밍 될 것이기 때문이다. 3DMark06에서는 하드웨어 가속 여부를 끄고 R32F 방식으로 테스트할 수 있는 옵션이 있기 때문에, 앞으로 출시될 게임에서의 성능 차이 여부도 임으로 테스트할 수 있을 것이다.