I stały się gry


T&L

Aby zrozumieć, na czym polegają zalety techniki określanej jako "Transform & Lightning" ("Przekształcenia i Oświetlenie"), trzeba w skrócie przedstawić cztery podstawowe etapy generowania trójwymiarowej sceny.

I stały się gry

Zestawienie nowych technik wykorzystywanych w kartach graficznych

Pierwszy etap to transformacje. W tym czasie obliczane jest położenie obiektów, ich przesunięcie względem poprzedniej pozycji czy też obrót wokół własnej osi. Gdy zakończą się obliczenia związane z transformacją obiektu, przychodzi czas na obliczanie oświetlenia. Oczywiście, im więcej źródeł światła znajduje się w danej scenie, tym faza jest bardziej skomplikowana. Nie należy jej natomiast mylić z nakładaniem tekstur imitujących oświetlenie.

Powyższe obliczenia pozwalają ustalić współrzędne tekstur, które zostaną później nałożone na obiekty. Same zaś obiekty zostają rozbite na wielokąty (najczęściej trójkąty). Na trzecim etapie obli-czone wcześniej współrzędne wierzchołków poszczególnych wielokątów zostają przetworzone na taką postać, która umoż-liwia wygenerowanie faktycznego obrazu składającego się z pikseli.

Ostatni etap to właśnie rendering sceny. Obliczane są poszczególne piksele i nakładane stosowne tekstury. Tak przygotowana scena trafia do bufora ramki i później już na ekran.

Do niedawna akceleratory graficzne zajmowały się tylko dwoma ostatnimi etapami. Cały proces T&L, jak go się w skrócie określa, czyli obliczania przekształceń obiektów i ich oświetlenia, był wykonywany przez główny procesor komputera. Łatwo się domyśleć, że takie rozwiązanie ma liczne wady. Przede wszystkim obciąża procesor zadaniami graficznymi, zmniejszając tym samym czas, który można by poświęcić na przykład na pogłębienie sztucznej inteligencji komputera. Po drugie, zmusza komputer do przesłania dużej ilości wygenerowanych danych przez złącze AGP, zmniejszając ogólną wydajność systemu. Nie da się również ukryć, że choć moc procesorów systematycznie rośnie, to jednak nie w takim tempie, w jakim oczekiwaliby tego gracze komputerowi. Przyjmując, że moc procesorów podwaja się co 18 miesięcy, w takim mniej więcej tempie (a nawet nieco niższym) mogłaby się zwiększać liczba wielokątów użytych do budowania sceny. Wiadomo, że od ich liczby w największym stopniu zależy szczegółowość i stopień realizmu generowanego obrazu trójwymiarowego. Rynek komputerowy oczekuje jednak znacznie szybszego zwiększania wydajności systemów przetwa-rzających grafikę 3D. Stąd firmy NVIDIA i S3 niemal jednocześnie zaproponowały procesory graficzne wyposażone w sprzętowe wsparcie dla T&L. Kartę wykorzystującą tę technologię wprowadzi również niedługo firma ATI.

W optymalnej sytuacji karta graficzna przejmuje całość obliczeń związanych z generowaniem sceny, pozostawiając procesorowi głównemu wyłącznie przesłanie surowych danych. Pozwala to na kilkukrotne zwiększenie liczby wyświetlanych wielokątów bez spadku wydajności w porównaniu do tradycyjnych kart graficznych. Wyobraźmy sobie na przykład "Quake-a 3 Arena", wykorzystującego pięciokrotnie większą liczbę wielokątów - efekt powinien być porażający.

Na razie nie jest jeszcze tak cudownie. Przede wszystkim brakuje programów potrafiących korzystać z zalet technologii T&L. Kod programu musi być specjalnie zoptymalizowany do wykorzystania tej właśnie techniki, by uzyskać znaczące zwiększenie wydajności. W przeciwnym wypadku karty z zaimplementowanym T&L niewiele przewyższają najszybsze spośród tradycyjnych kart 3D, na przykład TNT2 Ultra. Na razie potrafią to przede wszystkim programy testujące i dość nieliczne aplikacje, jak Dagoth Moor Zoological Gardens. W przygotowaniu znajduje się około 50 gier T&L, między innymi "Quake 3 Arena" i nowa wersja polskiej gry "Mortyr". Jak się wydaje, przejmowanie części zadań procesora przez karty graficzne to najbliższa przyszłość grafiki.

Różne szkoły

Niemal od samego początku, gdy na rynku pojawiły się akceleratory graficzne pierwszej generacji, między ich użytkownikami rozgorzały święte wojny, których celem było wyłonienie najlepszego produktu. Oczywiście, poszczególne strony bronią swoich stanowisk tak mocno, że rzadko kiedy możliwy jest kompromis. Trzeba jednak przyznać, że faktycznie firmy prezentują odmienne podejście do projektowania coraz lepszych i bardziej wydajnych układów graficznych. Warto zatem pokrótce przedstawić najważniejszych na rynku graczy.

3dfx - nie traćcie nadziei

Kilka lat temu 3dfx jako producent układów Voodoo 1 stał się firmą niemal kultową. Konstruując pierwszy poważny, naprawdę wydajny akcelerator grafiki trójwymiarowej, zyskał serca milionów graczy na całym świecie. Voodoo 2 było kolejnym przełomem, zwłaszcza pracujące w trybie SLI (dwie połączone karty, jednocześnie obliczające każdą klatkę obrazu).

Niestety, 3dfx, jakby upojony własnym sukcesem, wyraźnie stracił tempo. Kolejne produkty były coraz mniej odkrywcze. Szczególnym rozczarowaniem okazało się Voodoo 3. Wprawdzie w trybie 16-bitowego koloru działa bardzo szybko, ale brakuje mu wielu dziś już standardowych, zdawałoby się, funkcji, takich jak 32-bitowy kolor, teksturowanie AGP czy obsługa tekstur większych niż 256x256 pikseli. Dlatego wszyscy z takim napięciem oczekują wszelkich informacji dotyczących nowych układów 3dfx, mających pojawić się w pierwszym kwartale bieżącego roku. Jasne jest jedno - 3dfx w pracach badawczych postawił przede wszystkim na szybkość wypełniania (ang. fillrate), rezygnując zupełnie z prac nad sprzętowym T&L. Według zapowiedzi, karty oparte na nowych układach 3dfx po raz pierwszy osiągną szybkość wypełniania powyżej miliarda pikseli na sekundę.

Tak duża wydajność jest konieczna, by możliwe było zastosowanie tajnej broni 3dfx, czyli T-bufora (technika opisywana wcześniej w artykule). Oprócz tego użytkownicy nowych kart wreszcie będą się mogli cieszyć 32-bitowym kolorem i kompresją tekstur. Pozostaje zatem otwarte pytanie, które podejście zwycięży wśród najbardziej wydajnych kart: bardzo wysoka szybkość wypełniania (3dfx) czy raczej sprzętowe wsparcie dla T&L (GeForce 256, S3 2000). Powinno się to wyjaśnić w ciągu kilku najbliższych miesięcy. Jeżeli 3dfx znowu nie odniesie sukcesu, być może przyjdzie nam pożegnać się z tą firmą, przynoszącą od pewnego czasu poważne straty finansowe.