Sprzętowe obliczenia fizyki - rewolucja w świecie gier?

Firma AGEIA Technologies zaprezentowała pierwszy procesor wyspecjalizowany w obliczeniach fizycznych (Physics Processing Unit - PPU). Układ nazwany PhysX ma wspomagać główny procesor (CPU) i procesor graficzny (GPU). Zdaniem przedstawicieli producenta, otwiera on całkiem nowy rozdział w historii układów scalonych, wspomagających główną jednostkę obliczeniową komputera i uzupełnia lukę, która pozwala zamienić statyczne wirtualne światy dzisiejszych gier na w pełni dynamiczne i interaktywne otoczenie, oparte na prawach fizyki otaczającego nas świata. Nowy procesor będzie można montować np. na kartach graficznych oraz płytach głównych.

Wysoce specjalizowane algorytmy zaimplementowane w nowym układzie będą przyspieszały obliczenia fizyczne - m.in. dynamikę ciał stałych i płynów, wykrywanie kolizji obiektów, symulację włosów i ubrań, czy obliczenia dla dużych zbiorów cząstek (jak śnieg, deszcz, czy grad). Pozwoli to na precyzyjniejsze rozdzielenie funkcji pomiędzy poszczególne układy komputera i przydzielenie każdemu z nich zadań do których zostały stworzone. GPU zajmie się tym, czym zajmował się do tej pory, czyli transformacjami 3D, nakładaniem efektów wizualnych i ostatecznie renderowaniem realistycznego obrazu na ekran. Główny procesor komputera (CPU) zostanie odciążony z obliczeń fizycznych i pozostanie mu ogóle zarządzanie grą, czy interakcja z graczem poprzez manipulatory. Funkcje odpowiadające za 'ożywienie' i urealnienie wykreowanego w grze świata przejmie na siebie nowy układ. To właśnie on będzie poruszał obiekty i powodował, że będą na siebie wzajemnie oddziaływać.

Fizyka we współczesnych grach

Jak wygląda fizyka w dzisiejszych grach? Padające pod wpływem ciosów, czy pocisków ciała, wybuchające obiekty, rozrzucające swoje szczątki po scenie, czy też możliwość przesuwania różnych przedmiotów, jak stoły, krzesła, beczki i skrzynie... i tyle. No cóż, świata generowanego przez współczesne gry nie można w żaden sposób nazwać realistycznym. Deformacje obiektów są bardzo niedoskonałe lub wręcz symulowane, jak na przykład dziury po kulach na ścianie. Nie są to faktyczne, fizyczne deformacje ściany, lecz zwykła tekstura nałożona w odpowiednim miejscu, co dobrze widać po przyjrzeniu się temu miejscu z boku.

Nowy chip ma przełamać tę barierę i powiększyć stukrotnie moc obliczeń fizycznych współczesnych komputerów. Dzisiejsze systemy, oparte na najnowszych procesorach Intel Pentium 4, czy AMD Athlon 64, dają możliwości oddziaływania między sobą zaledwie kilkudziesięciu 'aktywnym fizycznie' obiektom na scenie. Nie jest to zbyt wiele i nie daje deweloperom możliwości tworzenia bardziej interaktywnych scen. Wyobraźmy sobie wybuchający budynek. Z kilkudziesięcioma fizycznymi obiektami oddziałującymi na siebie nie można przeprowadzić symulacji takiego procesu, ale jeżeli weźmiemy pod uwagę kilkadziesiąt tysięcy takich obiektów, z którymi PhysX potrafi sobie poradzić, wtedy można mówić o symulowaniu tak skomplikowanych scen.

Co nas czeka w nowych grach?

Pierwszymi widocznymi efektami zastosowania nowej technologii w grach powinno być większe 'ożywienie' całego otaczającego gracza środowiska. Wiejący wiatr będzie poruszał drzewa i pojedyncze liście, wszystkie obiekty na scenie będzie można poruszyć, przesunąć, czy też zniszczyć. Zachowanie się ubrań bohaterów, wszelkich rodzajów płynnych substancji, drzew uginających się pod wpływem wiatru, czy choćby leżących na ulicy liści powinno być bardziej naturalne.

Ostatecznie kreacja scen w przyszłych grach, wspomagana przez nowe układy, będzie opierać się na regułach fizyki z otaczającego nas świata. Pozwoli to na naturalną interakcję gracza ze wszystkimi elementami wygenerowanego środowiska, podnosząc tym samym realizm i wrażenia z gry na wyższe poziomy.

Jeżeli wziąć pod uwagę moc dzisiejszych procesorów oraz możliwości najnowszych chipów graficznych i połączyć to wszystko z możliwościami oferowanymi przez PhysX, to można się spodziewać, że niedługo całe to 'trio' pozwoli programistom na tworzenie gier dorównujących jakością obrazu dzisiejszym produkcjom Hollywood i dających niespotykane dziś doznania jeżeli chodzi o realizm kontaktu z wygenerowanym w grze środowiskiem.

Pierwsze tytuły - pod koniec roku

Aby umożliwić deweloperom szybkie zaimplementowanie funkcji sprzętowego wspomagania obliczeń fizycznych, AGEIA udostępniła bibliotekę NovodeX Physics SDK. Pierwsze tytuły wykorzystujące otwierające się nowe możliwości ujrzą światło dzienne jeszcze przed świętami Bożego Narodzenia w tym roku (jedną z gier, wykorzystujących możliwości oferowane przez PPU, będzie kolejna wersja Unreala). Póki co jest to jedyna, wielowątkowa biblioteka, pozwalająca tworzyć aplikacje wykorzystujące sprzętowe wspomaganie obliczeń fizycznych oferowane przez PhysX PPU na wieloprocesorowe platformy. Manju Hedge (prezes i współzałożyciel AGEIA) twierdzi, że sprzętowo wspomagane obliczenia fizyczne w połączeniu z nowym SDK, wspomagającym przetwarzanie równoległe, daje deweloperom niespotykane dotąd możliwości i ma nadzieję, że nowa technologia zostanie dobrze przyjęta i zadomowi się na dobre w przemyśle rozrywkowym.

Póki co firma ma przygotowane modele działające z szynami PCI i PCI-E. Układ składa się ze 125 milionów tranzystorów, a przybliżone zużycie mocy wynosi około 25 watów.

Spodziewany termin pojawienia się pierwszych produktów z zaimplementowanym nowym układem to koniec bieżącego roku. Czyżby wszyscy zapaleni gracze wiedzieli już, o jakie prezenty prosić Świętego Mikołaja?

Jak mówią przedstawiciele firmy, AGEIA stawia sobie za cel stworzenie PPU działającego w czasie rzeczywistym, który może całkowicie zmienić doznania użytkowników. Pierwsze próbki nowego procesora będą dostępne na Game Developers Conference od 9 do 11 marca w Moscone Center w San Francisco.

Więcej informacji:

http://www.ageia.com


Zobacz również