ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К.Ю. Силкин
ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Golden Software Surfer 8
Учебно-методическое пособие для вузов
Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета
Рецензент И.Ю. Антонова
В учебно-методическом пособии описываются основные функции геоинформационной системыGolden Software Surfer 8 . Читателям предлагается изучить теоретические моменты, положенные в основу этой системы, и самостоятельно применить их на практике. С помощью этого пособия можно научиться осуществлять переход от неравномерно распределённых данных к цифровым моделям поверхности, производить построение разного вида карт и извлекать из данных дополнительную информацию, не вполне очевидную при визуальном анализе изображений.
Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре геофизики геологического факультета Воронежского государственного университета.
Для специальности: 020302 – Геофизика
ВВЕДЕНИЕ............................................ | |
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ................... | |
I. ОСНОВЫ РАБОТЫ С SURFER................. | |
I.1. ПЕРВЫЙ ЗАПУСК SURFER ............................................................................. | |
I.2. РЕЖИМ ПЛОТ -ДОКУМЕНТА .......................................................................... | |
I.3. СОЗДАНИЕ XYZ-ДАННЫХ ......................................................................... | |
I.3.A. Открытие существующего файла с XYZ-данными................... | |
I.3.B. Создание нового файла с XYZ-данными.................................... | |
I.3.C. Сохранение файла с XYZ-данными............................................ | |
I.4. СОЗДАНИЕ СЕТОЧНОГО ФАЙЛА ................................................................. | |
II. СОЗДАНИЕ СЕТОЧНЫХ КАРТ................................................................ | |
II.1. КОНТУРНАЯ КАРТА ................................................................................... | |
II.1.A. Создание контурной карты......................................................... | |
II.1.B. Сохранение карты........................................................................ | |
II.1.C. Использование менеджера объектов......................................... | |
II.1.D. Изменение уровней контуров..................................................... | |
II.1.E. Изменение параметров линий контуров.................................... | |
II.1.F. Добавление цветной заливки между линиями контуров......... | |
II.1.G. Добавление, удаление и перемещение меток контуров.......... | |
II.1.H. Изменение параметров осей....................................................... | |
II.2. КАРКАСНАЯ КАРТА ................................................................................... | |
II.3. ОБРАЗНАЯ КАРТА ..................................................................................... | |
II.4. КАРТА С ТЕНЕВЫМ РЕЛЬЕФОМ ................................................................. | |
II.5. ВЕКТОРНАЯ КАРТА ................................................................................... | |
II.6. ТРЁХМЕРНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ .................................................................... | |
II.7. ТОЧЕЧНАЯ КАРТА И ОВЕРЛЕИ ................................................................... | |
II.7.A. Создание точечной карты........................................................... | |
II.7.B. Создание оверлея......................................................................... | |
II.7.C. Добавление меток на точечной карте в оверлее....................... |
III. ОЦИФРОВКА РАСТРОВЫХ КАРТ......................................................... | |
III.1. СОЗДАНИЕ КАРТЫ -ОСНОВЫ .............................................................. | |
III.2. ОЦИФРОВКА КАРТЫ -ОСНОВЫ ........................................................... | |
IV. ПОСТРОЕНИЕ СЕТКИ.............................................................................. | |
IV.1. ОБЗОР МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ СЕТКИ .................................................... | |
IV.2. СОЗДАНИЕ СЕТОЧНОГО ФАЙЛА .............................................................. | |
IV.3. СГЛАЖИВАНИЕ СЕТКИ ............................................................................ | |
IV.3.A. Сплайновое сглаживание.......................................................... | |
IV.3.B. Низкочастотная пространственная фильтрация..................... | |
IV.4. ПОСТРОЕНИЕ СЕТКИ ПО ФУНКЦИИ ......................................................... | |
IV.5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ................................................... | |
IV.6. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ИСЧИСЛЕНИЯ .......................................................... | |
IV.7. БЛАНКИРОВАНИЕ СЕТКИ ......................................................................... | |
IV.8. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИЙ ПРОФИЛЯ .............................................................. | |
V. ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................ | |
V.1. ОПЕРАЦИИ ............................................................................................... | |
V.1.A. Арифметические операции........................................................ | |
V.1.B. Логические операции.................................................................. | |
V.2. СТАНДАРТНЫЕ ФУНКЦИИ ........................................................................ | |
V.2.A. Математические функции.......................................................... | |
V.2.B. Вспомогательные функции........................................................ | |
V.2.C. Статистические функции............................................................ | |
V.3. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ .................................................... |
ВВЕДЕНИЕ
Геоинформационная система Golden Software Surfer 8 в настоящее время является отраслевым стандартом построения графических изображений функций двух переменных. Мало найдётся предприятий в геофизической отрасли, которые не использовали бы Surfer в своей повседневной практике при построении карт. Особенно часто с помощью Surfer создаются карты в изолиниях (контурные карты).
Непревзойдённым достоинством программы являются заложенные в неё алгоритмы интерполяции, которые позволяют с высочайшим качеством создавать цифровые модели поверхности по неравномерно распределённым в пространстве данным. Наиболее часто используемый при этом метод – Криге – идеально подходит для представления данных во всех науках о Земле.
Тем не менее, литература по этой программе отсутствует, а встроенная в Surfer справка написана на английском языке. В связи с этим большинство пользователей осваивают его самостоятельно, методом проб и ошибок. Такой подход не позволяет познакомится на достаточном уровне и с половиной всех возможностей программы.
Необходимость написать полноценное, но компактное пособие по Surfer для студентов геофизической специальности давно уже стала очень острой. Предлагаемая работа – попытка заполнить вакуум, наблюдающийся в настоящее время вокруг Surfer.
Пособие содержит необходимый для освоения программы теоретический материал, а также практические задания для самостоятельного выполнения.
Автор благодарит студентов-геофизиков геологического факультета Воронежского государственного университета (2002–2003 годов поступления), которые на собственном опыте протестировали пособие и помогли сделать его более удобным для использования: Т.В. Агафонову, А.П. Воронину, Д.В. Дмитриевцева, С.И. Когтеву, С.Н. Родину, А.С. Сырникова, Т.Н. Трепалина, Т.А. Чеботарёву, С.П. Шатских, а также Т.Б. Силкину за помощь в подготовке издания.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Небольшая американская фирма Golden Software, названная так по имени города Голден в штате Колорадо, где она находится, существует с 1983 года и занимается разработкой пакетов научной графики. Ее первый программный продукт Golden Graphics System, выпущенный в том же году, предназначался для обработки и вывода изображений наборов данных, описываемых двухмерной функцией типа z =f (y ,x ). Впоследствии этот пакет получил название Surfer. Автором Surfer и основателем компании был аспирант-гидрогеолог одного из американских университетов.
Несмотря на достаточно острую конкуренцию, программы фирмы Golden Software (в первую очередь Surfer) продолжают оставаться очень популярными как в США, так и в других странах. Ссылки на них имеются почти в каждом научном издании или программном продукте, связанном с численным моделированием и обработкой экспериментальных данных.
Логику работы с пакетом можно представить в виде трех основных функциональных блоков:
1) построение цифровой модели поверхности;
2) вспомогательные операции с цифровыми моделями поверхности;
3) визуализация поверхности.
Цифровая модель поверхности традиционно представляется в виде значений в узлах прямоугольной регулярной сетки, дискретность которой определяется в зависимости от конкретной решаемой задачи. Для хранения таких значений Surfer использует собственные файлы типа GRD (двоичного или текстового формата), которые уже давно стали стандартом для пакетов математического моделирования.
Возможно три варианта получения значений в узлах сетки:
1) по исходным данным, заданным в произвольных точках области (в узлах нерегулярной сетки), с использованием алгоритмов интерполяции двухмерных функций;
2) вычисление значений функции, заданной пользователем в явном виде. В состав программы Surfer входит достаточно широкий набор функций – тригонометрических, Бесселя, экспоненциальных, статистических и некоторых других;
3) переход от одной регулярной сетки к другой, например при изменении дискретности сетки (здесь, как правило, используются достаточно простые алгоритмы интерполяции и сглаживания, так как считается, что переход выполняется от одной гладкой поверхности к другой).
Кроме того, разумеется, можно использовать готовую цифровую модель поверхности, полученную пользователем, к примеру, в результате численного моделирования.
Пакет Surfer предлагает своим пользователям несколько алгоритмов интерполяции: Криге (Kriging ),Степень обратного расстояния (Inverse
Distance to a Power), Минимизация кривизны(Minimum Curvature), Ради-
альные базовые функции (Radial Basis Functions), Полиномиальная регрессия(Polynomial Regression), Модифицированный метод Шепарда(Modified Shepard’s Method), Триангуляция(Triangulation) и др. Расчет регулярной сетки может выполняться для файлов наборов данных X, Y, Z любого размера, а сама сетка может иметь размеры 10 000 на 10 000 узлов.
При этом обеспечены широкие возможности по управлению методами интерполяции со стороны пользователя. В частности, наиболее популярный в обработке экспериментальных данных геостатистический метод Криге включает возможность применения различных моделей вариограмм, использования разновидности алгоритма со сносом, а также учета анизотропии. При расчете поверхности и ее изображения можно также задавать границу территории произвольной конфигурации.
В Surfer реализован большой набор дополнительных средств преобразования поверхностей и различных операций с ними:
– вычисление объема между двумя поверхностями;
– переход от одной регулярной сетки к другой;
– преобразование поверхности с помощью математических операций с матрицами;
– рассечение поверхности (расчет профиля);
– вычисление площади поверхности;
– сглаживание поверхностей с использованием матричных или сплайнметодов;
– преобразование форматов файлов;
– целый ряд других функций.
Оценку качества интерполяции можно произвести с помощью статистической оценки отклонений исходных точечных значений от результирующей поверхности. Кроме того, для любого подмножества данных можно произвести статистические расчеты или математические преобразования, в том числе с использованием функциональных выражений, задаваемых пользователем.
При построении поверхности в основе работы Surfer лежат следующие принципы:
1) получение изображения путем наложения нескольких прозрачных
и непрозрачных графических слоев;
2) импорт готовых изображений, в том числе полученных в других приложениях;
3) использование специальных инструментов рисования, а также нанесение текстовой информации и формул для создания новых и редактирования старых изображений.
В Surfer в качестве основных элементов изображения используются следующие типы карт.
1. Контурная карта (Contour Map ). В дополнение к обычным средствам управления режимами вывода изолиний, осей, рамок, разметки, легенды и пр. есть возможность создания карт с помощью заливки цветом или различными узорами отдельных зон. Кроме того, изображение плоской карты можно вращать и наклонять, использовать независимое масштабирование по осям X и Y.
2. Трехмерное изображение поверхности: Wireframe Map (каркасная карта ),Surface Map (трёхмерная поверхность ). Для таких карт использу-
ются различные типы проекции, при этом изображение можно поворачивать и наклонять, используя простой графический интерфейс. На них можно также наносить линии разрезов, изолиний, устанавливать независимое масштабирование по осям X, Y, Z, заполнять цветом или узором отдельные сеточные элементы поверхности.
3. Карта исходных данных (Post Map ). Эти карты используются для изображения точечных данных в виде специальных символов и текстовых подписей к ним. При этом для отображения числового значения в точке можно управлять размером символа (линейная или квадратичная зависимость) или применять различные символы в соответствии с диапазоном данных. Построение одной карты может выполняться с помощью нескольких файлов.
4. Карта-основа (Base Map ). Это может быть практически любое плоское изображение, полученное с помощью импорта файлов различных гра-
фических форматов: AutoCAD [.DXF], Windows Metafile [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG]и некоторых других. Эти карты могут быть использованы не только для простого вывода изображения, но также, например, для вывода некоторых областей пустыми.
С помощью разнообразных вариантов наложения этих основных видов карт, их различного размещения на одной странице можно получить самые различные варианты представления сложных объектов и процессов.
В частности, очень просто получить разнообразные варианты комплексных карт с совмещенным изображением распределения сразу нескольких параметров. Все типы карт пользователь может отредактировать с помощью встроенных инструментов рисования самого Surfer.
Все эти возможности представления изображений могут быть очень полезны при сравнительном анализе влияния различных методов интерполяции или их отдельных параметров на вид результирующей поверхности.
Полученные графические изображения можно вывести на любое печатающее устройство, поддерживаемое Windows. Двухсторонний обмен данными и графикой с другими Windows-приложениями может выполняться также через буфер обмена Windows.
I. ОСНОВЫ РАБОТЫ С SURFER
I.1. Первый запуск Surfer
После первого запуска Surfer следует убедиться, что в качестве единиц измерения расстояний и размеров внутри Surfer установлены привычные сантиметры, а не задаваемые по умолчанию дюймы. Для этого надо выполнить команду File/Preferences . При этом появится диалоговое окноPreferences (Предпочтения ). Это окно имеет 4 вкладки. Следует перейти на вкладкуDrawing (Рисование ) (рис I.1). В группеPage Units (Единицы измерения на странице ) надо пометить пунктCentimeters (Сантиметры ).
Для применения выбранного параметра щёлкнуть по кнопке .
I.2. Режим плот-документа
Главное окно Surfer показано на рис. I.2. При первом запуске Surfer автоматически создаётся новое пустое окно плот-документа Plot1 . Окно плот-документа является тем рабочим пространством, внутри которого можно создавать сеточные файлы и карты, сопровождать их подписями и простыми графическими объектами (полигонами, прямоугольниками, эллипсами, символами и т. п.).
Рис. I.1. Диалоговое окно Preferences (Рисование). Вкладка Drawing (Рисование)
Главное меню этого окна содержит следующие пункты:
Edit (Правка) | – команды для работы с буфером обмена и вспомогательные ко- |
манды редактирования объектов; |
|
– команды, контролирующие внешний вид текущего окна |
|
Draw (Рисование) | документа; |
– команды для создания текстовых блоков, полигонов, полили- |
|
Arrange (Выравнива- | ний символов и фигур; |
– команды, контролирующие порядок и ориентацию объектов; |
|
Grid (Сетка) | – команды для создания и модификации сеточных файлов; |
Map (Карта) | – команды для создания и модификации карт; |
Window (Окно) | – команды для управления дочерними окнами; |
Help (Справка) | – обеспечивает доступ к справочной службе. |
Рис. I.2. Вид окна Surfer при первом запуске в режиме плот-документа: 1 – заголовок с именем плот-документа; 2 – главное меню; панели инструментов: 3 – «главная» (Main), 4 – «рисование» (Drawing), 5 – «карта» (Map); управляющие линейки (Rulers): 6 – горизонтальная,
7 – вертикальная; 8 – печатная страница; 9 – непечатаемое рабочее пространство; полоски прокрутки: 10 – вертикальная, 11 – горизонтальная; 12 – строка состояния (Status Bar);
13 – менеджер объектов (Object Manager)
Некоторое время назад в нашей тестовой лаборатории мы тестировали несколько видеоадаптеров производства компании GIGABYTE. Но это были видеокарты на базе референсных графических чипов от компании NVIDIA. На этот раз нам были предоставлены видеокарты в разогнанном варианте, то есть имеющие заводской разгон по частотам памяти и самого графического ядра, которые называются Super Over Clock, а именно GIGABYTE GeForce GTX 275 (GV-N275SO-18I) и GIGABYTE GeForce GTX260 (GV-N26SO-896I). В данной статье мы представим результаты их тестирования, а для наглядности присовокупим к ним результаты тестирования предыдущей модели видеокарты GIGABYTE GeForce GTX 275(GV-N275UD-896I) (тот вариант, который без разгона) и, конечно же, референсной видеокарты GIGABYTE GeForce GTX 295(GV-N295-18I).
Видеокарта GIGABYTE GeForce GTX260 Super Over Clock построена на графическом процессоре nVIDIA GeForce GTX 260 (чип GT200), однако имеет ряд отличий от референсной видеокарты. В первую очередь, это, конечно, измененные технические характеристики модели. Внешний же облик видеокарты, как и дизайн системы охлаждения, не претерпел практически никаких изменений и внешне ничем не отличается от системы охлаждения, установленной на референсной модели Geforce GTX260. Стоит отметить, что, как заявляет компания GIGABYTE, скорость вращения вентилятора автоматически изменяется в зависимости от текущей температуры графического процессора, но сам принцип этой зависимости, по сравнению с референсной моделью, был изменен. Система охлаждения базируется на помещенном в пластмассовый кожух массивном алюминиевом радиаторе, который покрывает собой всю печатную плату видеокарты.
В режиме простоя видеокарты GIGABYTE GeForce GTX260 Overclock Edition температура графического процессора (по данным утилиты GPU-Z 0.3.4) не превышает 49 °С. При этом скорость вращения вентилятора составляет 1381 об./ мин и не меняется вплоть до отметки 85 °С. В референсной модели скорость вращения вентилятора начинает изменяться уже с отметки в 72 °С. А поскольку видеокарта обычно не загружена на 100%, новая зависимость скорости вращения от температуры дает пользователю более бесшумную видеокарту.
Для того чтобы определить максимальную скорость вращения вентилятора, а также замерить максимальное энергопотребление модели, мы воспользовались утилитой FurMark 1.7.0, предназначенной для стрессовой загрузки видеокарт, и аппаратным ваттметром. При тестировании выяснилось, что максимальная скорость вращения вентилятора на видеокарте GIGABYTE GeForce GTX260 Overclock Edition составляет 2910 об./мин. При этом температура графического процессора не пересекает рубеж в 86 °С, что можно считать хорошим показателем, исходя из того, что видеокарта имеет повышенные частотные характеристики графической памяти и процессора. Так, частота работы ядра графического процессора составляет 680 МГц, частота работы шейдерного блока - 1500 МГц, а частота видеопамяти -1250 МГц. Напомним, что для референсной видеокарты частота графического ядра составляет 576 МГц, шейдерного блока - 1242 МГц, а частота памяти - 999 МГц.
Как видите, все основные компоненты видеокарты немного разогнаны, а следовательно, ее производительность должна хоть немного превышать производительность референсной видеокарты.
Что касается остальных характеристик видеокарты GIGABYTE GeForce GTX260 Overclock Edition, то они не отличаются от характеристик референсной модели, за исключением одного факта. Видеокарта оснащена 896 Мбайт памяти GDDR3, а ширина шины памяти составляет 448 бит, при этом пропускная способность памяти равна 130 Гбайт/с.
В графическом процессоре NVIDIA GeForce GTX 260 (кодовое название GT200), изготовляемом по 55-нм техпроцессу (площадь кристалла составляет 487 мм 2), имеется 216 шейдерных унифицированных процессоров и 28 блоков растровых операций (ROP). В предыдущих версиях видеокарт на базе этого чипа использовалось только 192 шейдерных унифицированных процессора.
Остается добавить, что видеокарта GIGABYTE GeForce GTX260 Overclock Edition имеет выход DVI-I, HDMI-выход и выход VGA (D-Sub), при том что референсная видеокарта была оснащена только разъемом DVI и VGA. Тем не менее тестируемая нами модель, как и все модели графических чипов, не позволяет подключать три монитора одновременно, а три выхода предоставлены пользователю для того, чтобы он имел выбор. Данная модель, как и все последние видеокарты, основанные на мощных графических чипах, занимает два слота в системном блоке и совместима с API Direct X10 (SM 4.0). Можно было бы, конечно, вспомнить еще и о поддержке всяких фирменных технологий типа CUDA, PhysX и т.д., но давайте отделять чисто маркетинговые технологии от того, что реально нужно пользователям.
Видеокарта GIGABYTE GeForce GTX275 Super Over Clock, как и другая модель в нашем тестировании от компании GIGABYTE, построена на графическом процессоре NVIDIA GeForce GT200. Причем в данном случае речь идет о разогнанном варианте графического чипа NVIDIA GeForce GTX275, который по производительности уступает лишь видеокартам на графических процессорах NVIDIA GeForce GTX285 и GeForce GTX295 (это касается, конечно, видеокарт на базе чипов этой компании). В данной видеокарте также изменены все частотные характеристики - частоты работы памяти, графического чипа и частоты работы унифицированных процессоров. Если для референсной модели (GIGABYTE GeForce GTX275 (GV-N275UD-896I)) частота работы памяти составляет 1200 МГц, то для видеокарты GIGABYTE GeForce GTX275 Super Over Clock - 1260 МГц. Графическое ядро в этой новой видеокарте работает на частоте 715 МГц, при этом референсное значение частоты для карт на базе этого чипа - 633 МГц. Рабочая частота шейдерного блока, то есть унифицированных процессоров, равна 1550 МГц, в то время как у референсной модели - 1404 МГц. Кроме того, на видеокарте GIGABYTE GeForce GTX275 Super Over Clock используется 896 Мбайт памяти GDDR3 с шириной шины памяти 448 бит.
Рис. 1. Сравнение характеристик видеокарт
Система охлаждения, применяемая на видеокарте GIGABYTE GeForce GTX275 Super Over Clock, является референсной, однако, как и в случае с вышеописанной видеокартой на чипе GeForce GTX260, она подверглась изменению.
В ненагруженном состоянии графического процессора его температура составляет 43 °С, а скорость вращения вентилятора - 1500 RPM. При максимальной загрузке графического процессора его температура увеличивается до 91 °С, а скорость вращения вентилятора составляет 2150 RPM. Сравнительные характеристики GIGABYTE GeForce GTX275 модели Super OverClock и референсной видеокарты приведены в таблице .
Так же как и другая тестируемая нами видеокарта, GIGABYTE GeForce GTX275 Super Over Clock занимает два слота в системном блоке, имеет интерфейс PCIExpress 2.0 и три выхода для подключения монитора - DVI-I, VGA и HDMI. Остается добавить, что данная модель при тестировании отличалась довольно частыми сбоями при работе. Безусловно, это объясняется именно завышенным тактовыми частотами, однако вполне вероятно, что такое поведение было вызвано каким-то производственным браком.
Методика тестирования видеокарт подробно изложена в статье «Новая методика тестирования процессоров, компьютеров и видеокарт», опубликованной в сентябрьском номере журнала, а потому мы не станем повторяться и лишь вкратце напомним ее основные моменты. Стоит отметить, что в этом тестировании в качестве операционной системы мы использовали новую ОС Windows 7 Ultimate. Референсные результаты также были получены на новой операционной системе с последней на момент написания статьи версией драйвера NVIDIA ForceWare 190.62.
Для тестирования видеокарт мы используем тестовый скрипт ComputerPress Game Benchmark Script v.4.0, который позволяет полностью автоматизировать весь процесс тестирования и выбирать игры для тестирования, разрешение экрана, при котором они запускаются, настройки игр на максимальное качество отображения или максимальную производительность, а также задавать количество прогонов для каждой игры.
В скрипт ComputerPress Game Benchmark Script v.4.0 входят следующие игры и бенчмарки:
При тестировании все игры (за исключением 3DMark Vantage v. 1.0.1) запускались при четырех различных разрешениях экрана: 1280x800 (или 1280x720), 1440x900, 1680x1050 и 1920x1200. Бенчмарк 3DMark Vantage v. 1.0.1 запускался в каждом из четырех пресетов (Entry, Performance, High и Extreme).
Все игры запускались в двух режимах настройки: максимальная производительность и максимальное качество. Режим настройки на максимальную производительность достигается за счет отключения таких эффектов, как анизотропная фильтрация текстур и экранное сглаживание, а также установки низкой детализации изображения и т.д. То есть данный режим направлен на то, чтобы получить максимально возможный результат (максимальное значение FPS).
Режим настройки на максимальное качество достигается за счет использования высокой детализации, различных эффектов, анизотропной фильтрации текстур и экранного сглаживания. В данном режиме настройки результат в большей мере зависит от производительности видеокарты и в меньшей - от производительности процессора.
По результатам всех прогонов для каждого теста рассчитывался среднеарифметический результат. Кроме того, по результатам тестирования для каждой видеокарты определялся интегральный показатель производительности. Для этого первоначально для каждой игры в каждом режиме настройки рассчитывался средневзвешенный по всем разрешениям результат по формуле .
После этого рассчитывалось среднегеометрическое между вычисленными по описанной выше формуле результатами для режима максимального качества и режима максимальной производительности. Найденный таким образом результат представлял собой интегральную оценку производительности в отдельной игре.
Для получения интегральной оценки производительности в тесте 3DMark Vantage рассчитывалось среднегеометрическое между результатами для всех пресетов по формуле .
Далее интегральные оценки производительности в каждой отдельной игре нормировались на аналогичные результаты для референсной видеокарты и рассчитывалось среднегеометрическое по всем нормированным интегральным результатам. Для удобства представления результатов полученное значение умножалось на 1000. Это и являлось интегральной оценкой производительности видеокарты. Для референсной видеокарты интегральный результат производительности составляет 1000 баллов.
В качестве референсной видеокарты использовалась видеокарта GeForce GTX295. Стенд для тестирования видеокарт имел следующую конфигурацию:
Абсолютные результаты тестирования представлены на рис. 2-20, а интегральные показатели производительности протестированных видеокарт - на рис. 21.
Рис. 2. Результаты тестирования |
Рис. 3. Результаты тестирования |
Рис. 4. Результаты тестирования |
Рис. 5. Результаты тестирования |
Рис. 6. Результаты тестирования в тесте |
Рис. 7. Результаты тестирования в тесте |
Рис. 8. Результаты тестирования
в игре |
Рис. 9. Результаты тестирования в игре |
ВведениеПрошедший год был для Nvidia крайне тяжёлым - компании пришлось терпеть поражение за поражением, отступая во всех секторах дискретной трёхмерной графики под неожиданно мощным натиском со стороны внезапно активизировавшегося графического подразделения Advanced Micro Devices. При этом, всё случившееся нельзя списать на счёт злых случайностей - в цепочке неудач во многом повинна сама Nvidia, изначально выбравшая неверную стратегию развития своих графических процессоров и вложившая все силы в создание G200. Сыграла свою негативную роль и непозволительно долгая задержка перевода на более тонкий техпроцесс даже ядра предыдущего поколения, G92, не говоря уж о флагмане линейки, отчаянно в этом нуждавшемся.
Хотя G200 и обладал неплохими задатками, с 65-нм техпроцессом он оказался не в состоянии раскрыть свои способности в полной мере, поскольку, будучи чрезвычайно сложным (1,4 миллиарда транзисторов), не мог работать на высоких частотах. Достаточно вспомнить, что даже у флагманской модели нового семейства, Nvidia GeForce GTX 280, частота домена шейдерных процессоров была ограничена 1,3 ГГц, а Nvidia GeForce GTX 260 и вовсе был вынужден довольствоваться скромными 1242 МГц. Для сравнения, практически такой же была частота функционирования вычислительных блоков в первоначальном варианте Nvidia GeForce 8800 GTS, использовавшем 90-нм ядро G80! При всём этом, в ряде случаев новинка не обеспечивала решающего преимущества над куда более простым ATI RV770.
Исходя из описанной ситуации, становится ясно, что новый, более тонкий техпроцесс был необходим Nvidia G200, как воздух, если компания и дальше собиралась использовать его в качестве ударного оружия. Во-первых, перевод G200 на 55-нм техпроцесс позволял существенно поднять его частотный потенциал при сохранении уровней энергопотребления и тепловыделения в приемлемых пределах, а во-вторых, открывал дорогу к созданию ответа на ATI Radeon HD 4870 X2, двухчиповой карты Nvidia. Последнее вряд ли было бы возможно с 65-нм версией G200 - карта на базе двух таких GPU наверняка оказалась бы слишком горячей и неэкономичной.
Очевидно, это хорошо понимала и сама Nvidia, изрядно пострадавшая от мощного напора со стороны графического подразделения Advanced Micro Devices. Альтернативой было и дальше продолжать терять и без того пошатнувшиеся позиции на рынке дискретной графики, а ведь потерять влияние в этом секторе легко, зато потом отвоевывание каждого процента даётся с огромным трудом, что называется, потом и кровью. Поэтому необходимые работы велись, и их результатом стало создание 55-нм версии G200, известной также под кодовыми именами G200b, GT200b, GT206 и некоторыми другими. Для удобства мы будем называть его G200b. Ничего нового в архитектурном плане G200b собой не являет, оставаясь всё тем же G200, содержащим 240 унифицированных шейдерных процессоров, 80 блоков текстурных операций и 32 RBE, но производящимся с использованием 55-нм норм производства. Следовательно, от него следует ожидать либо менее горячего нрава и большей экономичности, либо, при сопоставимых уровнях энергопотребления и тепловыделения, большей производительности, нежели от 65-нм варианта G200.
Разумеется, для производства GeForce GTX 260 по-прежнему используются чипы с усечённой конфигурацией: 216 ALU, 72 текстурных процессора и 28 блоков RBE. Но даже в 55-нм варианте сложность G200 остается прежней, а значит, высока и себестоимость, поэтому логично предположить, что часть ядер, устанавливаемых на GeForce GTX 260 Core 216, либо не прошла частотный контроль, либо имеет дефектные блоки, что не позволяет использовать эти чипы более выгодным для компании образом - в производстве GeForce GTX 285 и 295.
Первой компанией, представившей на суд публики графические карты на базе новой версии G200, стала EVGA, один из основных партнёров Nvidia. Это может означать наличие определённых привилегий, своеобразной наградой за верность лагерю «зелёных» - EVGA поставляет на рынок исключительно решения на базе чипов Nvidia, но появление аналогичных продуктов остальных производителей теперь является лишь вопросом времени. Тем не менее, благодаря EVGA, мы получили уникальную возможность одними из первых исследовать возможности G200b. В этом нам поможет EVGA GeForce GTX 260 Core 216 Superclocked.
Переходник DVI-I→D-Sub
Переходник DVI-I→HDMI
2 переходника 2хPATA → PCIe
Соединительный кабель S/PDIF
Краткое руководство по установке
Руководство пользователя
2 фирменные наклейки с логотипом EVGA
CD с драйверами и утилитами
DVD с полной версией Far Cry 2
Old Geforce GTX 260 PCBNew Geforce GTX 260 PCB
Процессор Intel Pentium 4 560 (3,6 ГГц, LGA775)
Системная плата DFI LANParty UT ICFX3200-T2R/G (ATI CrossFire Xpress 3200)
Память PC2-5300 (2x512 МБ, 667 МГц)
Жесткий диск Western Digital Raptor WD360ADFD (36 ГБ)
Блок питания Chieftec ATX-410-212 (мощность 410 Вт)
Microsoft Windows Vista Ultimate SP1 32-bit
Futuremark PCMark05 Build 1.2.0
Futuremark 3DMark06 Build 1.1.0
Процессор Intel Core i7-965 Extreme Edition (3,2 ГГц, 6,4 GT/s QPI)
Системная плата Asus P6T Deluxe (Intel X58)
Память Corsair XMS3-12800C9 (3x2 ГБ, 1333 МГц, 9-9-9-24, 2Т)
Жесткий диск Maxtor MaXLine III 7B250S0 (250 ГБ, SATA-150, буфер 16 МБ)
Блок питания Enermax Galaxy DXX EGX1000EWL (мощность 1 кВт)
Монитор Dell 3007WFP (30”, максимальное разрешение 2560x1600@60 Гц)
Microsoft Windows Vista Ultimate SP1 64-bit
ATI Catalyst 8.12 для ATI Radeon HD
Nvidia GeForce 180.48 WHQL для Nvidia GeForce
Smoothvision HD: Anti-Aliasing: Use application settings/Box Filter
Catalyst A.I.: Standard
Mipmap Detail Level: High Quality
Wait for vertical refresh: Always Off
Enable Adaptive Anti-Aliasing: On/Quality
Texture filtering - Quality: High quality
Texture filtering - Trilinear optimization: Off
Texture filtering - Anisotropic sample optimization: Off
Vertical sync: Force off
Antialiasing - Gamma correction: On
Antialiasing - Transparency: Multisampling
Остальные настройки: по умолчанию
Трехмерные шутеры с видом от первого лица:
Call of Duty: World at War
Crysis Warhead
Enemy Territory: Quake Wars
Far Cry 2
S.T.A.L.K.E.R.: Clear Sky
Трехмерные шутеры с видом от третьего лица:
Dead Space
Devil May Cry 4
Grand Theft Auto IV
RPG:
Fallout 3
Mass Effect
Симуляторы:
Race Driver: GRID
X³: Terran Conflict
Стратегии:
Red Alert 3
Spore
World in Conflict
Синтетические тесты:
Futuremark 3DMark06
Futuremark 3DMark Vantage
Nvidia GeForce GTX 280 (G200, 602/1296/2214 МГц, 240 SP, 80 TMU, 32 RBE, 512-бит шина памяти, 1024 МБ GDDR3)
Nvidia GeForce GTX 260 Core 216 (G200, 576/1242/2000 МГц, 216 SP, 72 TMU, 28 RBE, 448-бит шина памяти, 896 МБ GDDR3)
ATI Radeon HD 4850 X2 (2xRV770, 650/650/2000 МГц, 1600 SP, 80 TMU, 32 RBE, 2x256-бит шина памяти, 2x1024 МБ GDDR3)
ATI Radeon HD 4870 (RV770, 750/750/3600 МГц, 800 SP, 40 TMU, 16 RBE, 256-бит шина памяти, 1024 МБ GDDR5)
Использование 55-нм версии G200
Высокий уровень производительности в современных играх
Во многих случаях опережает ATI Radeon HD 4870 1GB
С дополнительным разгоном опережает Nvidia GeForce GTX 280
Производительность не зависит от программной поддержи multi-GPU
Широкий выбор режимов FSAA
Минимальное влияние FSAA на производительность
Поддержка ускорения PhysX силами GPU
Аппаратная поддержка декодирования HD-видео
Поддержка вывода звука S/PDIF через HDMI
Сравнительно низкий уровень энергопотребления и тепловыделения
Сравнительно невысокий уровень шума
Хороший разгонный потенциал
Наличие в комплекте полной версии Far Cry 2
Перекос производительности в сторону текстурных процессоров и RBE
Отсутствие поддержки DirectX 10.1 и Shader Model 4.1
Неполная аппаратная поддержка декодирования VC-1
Отсутствие интегрированного звукового ядра
В комплекте отсутствует программный проигрыватель HD-видео
Высокая цена
ATI Radeon HD 4850 X2 против Nvidia GeForce GTX 280: решающее сражение
Эволюция драйверов ATI Catalyst на примере Radeon HD 4870
Собратья по оружию: две видеокарты Palit GeForce 9800GTX+
Графическая карта — самый загруженный компонент внутри вашего компьютера, когда дело касается игр. Он обрабатывает миллионы инструкций, выполняющих различные операции во время игр, и из-за этого она нагреваться. Подобно процессору, может произойти перегрев графического процессора на графической карте, что может привести к множеству проблем, в том числе к сбою видеокарты. В графической карте GPU является основным компонентом, в котором может произойти перегрев. Память графической карты также может нагреваться, но она не выходит за пределы уровня опасности. Перегрев может привести к снижению срока службы графического процессора, а также может привести к немедленному повреждению графической карты.
Ответ на этот вопрос зависеть как и от производителя так и от конкретной модели видеокарты, но в целом что-то выше 80 градусов по Цельсию является признаком беспокойства. Если температура графической карты GPU превышает 80 °C, вы должны принять соответствующие меры, чтобы снизить ее, предпочтительно, в диапазоне 70 °C — 75 °C или ниже.
Если у вас возникли проблемы с производительностью вашего компьютера, особенно при редактировании видео, обработке видео или при воспроизведении видео начинает заикаться, тормозить, зависать, то первое что нужно будет вам сделать, это видеокарты и сравнить ее с показаниями таблицы ниже.
Видеокарты | Температура Простоя | Допустимая Температура | Максимальная Температура |
---|---|---|---|
GeForce GTX 1080 Ti | 42 | 55-80 | 91 |
GeForce GTX 1080 | 42 | 60-84 | 94 |
GeForce GTX 1070 | 41 | 83 | 94 |
GeForce GTX 1060 | 38 | 55-75 | 94 |
GeForce GTX 1050 Ti | 35 | 55-80 | 97 |
GeForce GTX 1050 | 35 | 55-80 | 97 |
GeForce GT 1030 | 35 | 65-82 | 97 |
GeForce GTX TITAN X | 42 | 83 | 91 |
GeForce GTX TITAN (Z,Black) | 41 | 81 | 95 |
GeForce GTX 980 Ti | 42 | 85 | 92 |
GeForce GTX 980 | 42 | 81 | 98 |
GeForce GTX 970 | 44 | 73 | 98 |
GeForce GTX 960 | 37 | 50-78 | 98 |
GeForce GTX 950 | 30-35 | 75 | 95 |
GeForce GTX 780 Ti | 42 | 83 | 95 |
GeForce GTX 780 | 43 | 83 | 95 |
GeForce GTX 770 | 36 | 60-77 | 98 |
GeForce GTX 760 | 36 | 82 | 97 |
GeForce GTX 750 Ti | 33 | 55-70 | 95 |
GeForce GTX 750 | 33 | 76 | 95 |
GeForce GTX 690 | 34 | 77 | 98 |
GeForce GTX 680 | 37 | 80 | 98 |
GeForce GTX 670 | 36 | 55-80 | 97 |
GeForce GTX 660 Ti | 34 | 78 | 97 |
GeForce GTX 660 | 32 | 63 | 97 |
GeForce GTX 650 Ti Boost | 38 | 69 | 97 |
GeForce GTX 650 | 35 | 66 | 98 |
GeForce GTX 645 | - | - | 97 |
GeForce GT 640 | 34 | 75 | 102 |
GeForce GT 630 | 35 | 75 | 98 |
GeForce GT 620 | - | - | 98 |
GeForce GTX 590 | 37 | 81 | 97 |
GeForce GTX 580 | 42 | 81 | 97 |
GeForce GTX 570 | 44 | 81 | 97 |
GeForce GTX 560 Ti | 33 | 76 | 99 |
GeForce GTX 560 | 34 | 76 | 99 |
GeForce GTX 550 Ti | 36 | 67 | 100 |
GeForce GT 520 | 37 | 75 | 102 |
GeForce GTX 480 | 44 | 96 | 105 |
GeForce GTX 470 | 30-40 | 92 | 105 |
GeForce GTX 465 | - | 90 | 105 |
GeForce GTX 460 | 30 | 65-80 | 104 |
GeForce GTS 450 | - | 65-80 | 100 |
NVIDIA TITAN Xp | - | 80 | 94 |
NVIDIA TITAN X | - | 80 | 94 |
Вот все возможные меры, которые вы можете принять, чтобы понизить температуру видеокарты GPU.
Если у вас есть разгон на вашей видеокарте, то вы должны вернуть GPU к оригинальным настройкам, чтобы предотвратить его от повышения температуры GPU. Если вы планируете снова сделать разгон, то вы должны убедиться, что карта останется при безопасном температурном диапазоне в будущем. Ниже вы можете прочитать, как предотвратить перегрев карты.
Пыль может разместиться на радиаторе и вентиляторе, тем самым снижая их производительность и эффективность. Откройте корпус ПК, а затем извлеките видеокарту. После этого с помощью небольшой кисти и пылесоса тщательно снимите пыль с видеокарты. Поставьте видеокарту еще раз, а затем контролировать температуру с помощью инструментов мониторинга GPU.
Возможно, термопаста между графическим процессором и теплоотводом высохла и растрескалась и тем самым утратила свою эффективность. Вам придется снять вентилятор и радиатор, и убрать остатки старой термопасты, и аккуратно нанести новую термопасту. Читайте более подробно, как правильно заменить термопасту .
Если вентилятор видеокарты не исправен или возможно он вращается очень медленно, то это может быть связанно с повышением температуры GPU. Здесь единственное, что вы можете сделать, это заменить неисправный вентилятор видеокарты на новый или попытаться его .
Вы также можете установить хороший более производительный сторонний Aftermarket GPU кулер на вашу видеокарту. А если вы думаете, что фондовый кулер / радиатор вентилятора (HSF) не достаточно хорошо справляются, то вы можете установить систему водяного охлаждения для карточки для того чтобы сбить температуру GPU.
Примечание: Aftermarket Кулеры работает только с эталонными видеокартами или с видеокартами имеющие стандартный размер печатной платы.
Неправильный или плохой воздушный поток внутри корпуса компьютера также может привести к повышению температуры видеокарты. Для улучшения воздушного потока внутри корпуса ПК вы можете установить дополнительные вытяжные вентиляторы.
В данной статье речь пойдет о некогда одной из топовых игровых видеокарт nVidia GeForce GTX 260. Модель создана в 2009 году и считается урезанной версией GTX 280 – подробнее об отличии будет рассказано в статье. Учитывая назначение видеокарты, можно сказать, что предназначена она для геймеров. Еще одна приятная находка – видеокарта тянет игры 2015-2017 года на отличном fps, потому ее по праву можно считать настоящим «динозавром» в данной сфере производства. Но обо всем по порядку.
Первый и самый основной производитель видеокарты — NVIDIA.
Интересно, что данная модель была браком NVIDIA GeForce GTX 280, в основном, из-за урезанного количества модулей управления видеокартой, в связи с чем GTX 260 имела, так сказать, нестандартный объем памяти – 896 Мбайт, что противоречит стандартам количества видеопамяти видеокарт, по которым она должна быть равна двойке в какой-либо степени. У GTX 280 же в этом направлении все согласуется за счет полного набора блоков управления и объем памяти ее составляет 1024 Мегабайт, то есть два в десятой степени. Помимо этого, урезанная версия, то есть GTX 260, обладает меньшей:
Также у видеокарты меньшее количество унифицированных шейдерных процессоров (192 против 240), текстурных блоков (64 против 80), большее энергопотребление (500 ватт против 550) и др.
За счет всего этого GeForce GTX 280, естественно, выигрывает по производительности, правда, проигрывает в энергопотреблении, тепловыделении (нагрев на 100 градусов цельсия у GTX 280 против 80 градусов GTX 260), существенно в стоимости (Цена GTX 280 – 500 долларов в то время как GTX 260 стоит на 200 долларов дешевле!).
Если быть откровенным, в технических характеристиках ничего изменено не было, зато видеокарту обрамили в коробку с красивым дизайном, множеством новых аксессуаров относительно модели NVIDIA, а также полной версией игры Assasin’s Creed. К видеокарте также прилагается инструкция по установке и эксплуатированию, а на самой коробке минимальные требования для работы видеокарты, такие как блок питания 500 Вт с силой тока 36 Ампер при вольтаже в 12 вольт и так далее. На обратной стороне коробки описываются различные преимущества видеокарты.
Когда компания представила первую модификацию GTX 260 (AMP1!), сложно было назвать ее отличия от модификации XFX, если не считать другую коробку с рисунком дракона и поставляемую с упаковкой игру (GRID), однако ZOTAC реабилитировалась и в новой версии представила улучшенную видеокарту с 216-ю исполнительными процессорами, что, несомненно, улучшает скорость обмена видеокарты с ОЗУ и, соответственно, большее быстродействие. Кроме того, есть еще одно отличие от продукции конкурентов, а именно, наличие 2 кабелей для подключения дополнительного питания (у конкурентов имеется всего один), в остальном все то же, что и в аналогичных GTX 260.
Вечная битва гигантов: nVidia GeForce GTX 260 vs ATi Radeon HD 4870
Когда эти видеокарты были самыми мощными из игровых, стоили они примерно одинаково – 300 долларов. Но многие знают наплевательское отношение AMD к своей продукции и здесь не обошлось без этого, так как компания AMD отнеслась безразлично к поддержке своего детища и не выкладывала новые драйвера для Radeon HD 4870, это вызвало много негативных откликов, также существовали проблемы с чрезмерным потреблением электроэнергии данной видеокартой относительно указанной при выпуске, в связи с чем стоимость ее упала и на данный момент видеокарта стоит около 6500 рублей в то время как GTX 260 практически не подешевел с 2009 года и на данный момент стоимость видеоадаптера составляет 17000 рублей.
Отличия видеокарт GeForce GTX 260 и Radeon HD 4870
nVidia GeForce GTX 260 | ATi Radeon HD 4870 | |
Технологический процесс | 65 Нм | 55 Нм |
Число транзисторов | 956 млн. | 1400 млн. |
Частота GPU | 750 МГц | 602 МГц |
Частота видеопамяти | 3600 МГц | 2214 МГц |
Объём видеопамяти | 512/1024 Мбайт | 896 Мбайт |
Тип поддерживаемой памяти | GDDR5 | GDDR3 |
Разрядность шины обмена с памятью | 256 Бит | 512 Бит |
Количество исполнительных процессоров | 800 | 240 |
Количество текстурных блоков | 40 | 80 |
Количество блоков растеризации | 16 | 32 |
Пропускная способность | 115 Гбайт/сек | 141 Гбайт/сек |
Несмотря на различия в характеристиках, по производительности две видеокарты практически схожи, что показало их сравнение в бенчмарках и некоторых играх. Но при этом не стоит забывать о проблеме потребления энергии радеоновской картой и об отсутствии ее поддержки, потому, несмотря на различия в стоимости и приблизительно равную производительность, при покупке я бы все же отдал предпочтение nVidia GeForce GTX 260.
Тестирование в бенчмарках, играх при разгоне nVidia GeForce GTX 260 и без него.
В тестировании видеокарта ведет себя достаточно уверенно и показывает неплохие результаты как в бенчмарках, так и в играх. Если говорить о так называемой оптимизации видеокарты с помощью замены системы охлаждения и разгоне GTX 260, то однозначно, делать этого не стоит. Производительность сильно не вырастет, что наглядно будет показано ниже и траты на это будут напрасны. При этом все равно увеличивается риск перегрева, так как температура видеокарты и так составляет 80 градусов по цельсию, а при разгоне и того вырастет до критической, в результате чего GTX 260 просто сгорит. Вот что вышло в тестировании с помощью различных бенчмарков при разгоне nVidia GeForce GTX 260 и без него.
Конфигурация тестируемого системного блока:
Для того чтобы исключить возможность зависимости производительности GTX 260 от скорости работы остальной аппаратной части ПК, было решено разогнать процессор до тактовой частоты в 4 ГГц и увеличить его вольтаж до 1.6 вольт. ОС для тестирования была выбрана Win Vista Ultimate Edition x64 preSP1. В самой видеокарте была увеличена частота GPU с 602 до 738 МГц и частота видеопамяти с 2214 до 2484 МГц. Настройки в играх были выставлены на высокие, тестирование проводилось в разрешении 1920 x 1200.
Результаты:
GeForce GTX 260 | GeForce GTX 260 (разгон) | |
3DMark 2006 | 10000 | 11681 |
3DMark Vantage | 4138 | 4989 |
S.T.A.L.K.E.R. – Shadow of Chernobyl | 67 fps | 80 fps |
Call of Duty 4: Modern Warfare | 98 fp | 110 fps |
Crysis | 35 fps | 42 fps |
Исходя из результатов выше, можно сделать вывод: при разгоне GeForce GTX 260 не дает высокого прироста производительности в бенчмарках, хотя в играх показывает отличный прирост производительности, подбираясь по показателям к GTX 280, но стоит ли это риска перегрева видеокарты, решать вам.
P.S. В некоторых современных играх 2013-2017 годов nVidia GeForce GTX 260 2009 года показывает отличную производительность! К примеру, в GTA 5 45 fps на средних настройках, 33 fps в Skyrim на средних, 100 fps в CS: GO на средних, 40 fps в Dota 2 на максимальных.