3DMARK Graphics

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3DMARK는 PC 게임을 즐겨하는 유저라면 한 번 쯤은 들어봤을 벤치마크 프로그램입니다. Windows 게이밍 환경의 핵심 역할을 하는 DirectX API와 역사를 함께한 물건이라고 봐도 무방할 정도입니다.

1998년 DirectX 6.0에 대응하는 최초의 3DMark 99를 출시한 뒤, 해마다 빠르게 변화하는 PC 그래픽 기술의 발전에 힘입어 1년에서 2년 간격으로 새로운 버전을 출시해 왔습니다. 하지만 3DMark 03에서 최초로 도입되었던 DirectX 9.0 버전부터 a, b, c 마이너 업데이트를 이어가며 3DMark 06까지 이어졌습니다.

2007년에는 드디어 Windows Vista 출시와 함께 DirectX 10이 발표되면서 3DMark 역시 Vantage 버전을 내놓았지만, 기존 Windows XP 운영체제와 다른 커널(5.x > 6.x)로 개발되어 호환성이 부족했고 특히 그 시대의 PC 사양으로는 쾌적하게 구동하기 힘든 문제가 겹쳐 화려한 비주얼에도 불구하고 점유율 확보에 실패했습니다.

하지만 이러한 실패에도 불구하고 높은 사양에 대응하기 위한 하드웨어 성능 향상과 대형 개발사들의 지속적인 호환성 업데이트가 이어졌고, 그 끝에 Windows 7이 등장하면서 실질적으로 DirectX 9.0c 버전의 뒤를 잇는 DirectX 11이 등장하게 됩니다.



3DMark Vantage 이전부터 새로운 기술의 등장 간격이 길어짐에 따라 연도별 버전에 따른 출시는 어려워지고 있었기에, 새로운 3DMark는 DirectX 버전을 따라서 11이라는 타이틀로 발표되었습니다. 하지만 DirectX 10의 시대가 무척 짧았던 데 반해, DirectX 11 버전은 9.0 버전 이상의 장기간 업데이트(Feature Level)가 이어지면서 기존의 3DMark 11만으로는 새로운 그래픽 카드의 성능을 제대로 측정할 수 없는 수준에 이르게 되었습니다.

이미 컴퓨터 그래픽 기술이 성숙기에 접어들었음을 직감했는지, 개발사는 드디어 버전 표시를 버리고 오늘날에도 사용되는 종합 벤치마크 프로그램 3DMark를 2013년 출시했습니다. 최초의 주력 벤치마크 테스트는 DirectX 11 기반의 Fire Strike 였으며, 이후 DirectX 12 기반 Time Spy 등의 신규 벤치마크 테스트를 다운로드 컨텐츠(DLC, DownLoadable Contents) 추가 업데이트 방식으로 제공하고 있습니다.

▒ Fire Strike 그래픽 테스트

Fire Strike 테스트의 주요 측정 기준에는 지오메트리(Geometry), 광원(Lighting), 입자(Particles), 포스트 프로세싱(Post Processing), 그리고 스모크 시뮬레이션(GPGPU, Smoke Simulation)이 포함됩니다. 기본 해상도는 FHD(1920x1080) 이며, 이후 Extreme 및 Ultra 옵션을 추가해 QHD(2560x1440) 및 4K UHD(3840x2160) 해상도까지 측정할 수 있게 되었습니다.



1차 테스트는 지오메트리와 광원 구현 능력에 초점이 맞춰져 있습니다. 연기와 같은 입자들은 테스트 해상도의 절반으로 렌더링되며 광원에 따른 변동 효과도 적용되지 않습니다. 대신 약 240개에 달하는 광원이 구현되고, 그 중 100개의 광원에서 그림자를 생성합니다. 입자의 움직임을 시뮬레이션 하거나, 포스트 프로세싱 효과 구현에는 컴퓨트 셰이더가 사용됩니다.

2차 테스트는 파티클 및 시뮬레이션 성능에 초점이 맞춰져 있습니다. 1차 테스트와 달리 입자들도 테스트 해상도로 렌더링되며, 동적 파티클 라이팅 효과가 활성화됩니다. 특히 컴퓨트 셰이더의 로드를 유발하는 스모크 필드가 2개 구역에 걸쳐 등장하며, 포스트 프로세싱 과정에서 피사계 심도(DoF, Depth of Field) 효과가 추가되어 더 많은 픽셀 처리(Rasterization)를 유도합니다.

▒ Time Spy 그래픽 테스트

Time Spy 테스트는 실제 게임들에서 얻을 수 있는 경험에 근접한 표준 성능 측정결과를 제공할 수 있도록 AMD, Intel, NVIDIA, Microsoft 등 여러 벤치마크 개발 프로그램 참여 멤버들의 의견을 수렴하여 개발된 자체 엔진을 사용합니다.

이전 버전인 Fire Strike에서 스모크 시뮬레이션(GPGPU, Smoke Simulation)을 제외한 대부분의 그래픽 기술들을 향상된 기준에 맞춰 재구성하는 한편, 투명한 객체(Transparent Objects) 구현과 DX12에서 추가된 비동기 컴퓨트(Asynchronous Compute) 기능을 통해 비주얼 요소 및 성능 개선 효과가 포함되었습니다.



1차 테스트는 투명한 객체의 렌더링에 중점을 둡니다. 대량의 A-버퍼를 사용하여 투명한 지오메트리와 큰 입자를 독립 투명도(OIT, Order Independant Transparency) 방식으로 렌더링합니다. 그림자는 일부 지정된 광원에 한해 생성되며, 천장 조명과 같은 방향성 광원에만 광선 전진법(Ray-Marching) 기반의 체적 광원효과(Volumetric Lighting)가 적용됩니다.

2차 테스트는 특히 광선 전진법 기반 체적 광원효과 구현에 중점을 둡니다. 그림자 생성 여부가 다른 수백 개의 광원에 적용되어 GPU의 부하를 유발합니다. 이외에는 1차 테스트와 비슷하게 독립 투명도가 적용되는 유리 장식장과 시뮬레이션으로 생성된 대량의 작은 입자들이 A-버퍼를 통해 렌더링됩니다.