Новости:

  Статьи:

Физическая культура вашего РС

8 марта 2005 года небольшая и тогда еще неизвестная калифорнийская компания Ageia Technologies анонсировала первый в мире физический ускоритель под гордым название PhysX. Представлен PhysX был на ежегодной конференции разработчиков компьютерных игр (GDC 2005). С первого взгляда становилось понятным, для каких целей он был создан. Разработчики уверяли, что ускоритель сделает прорыв в этой области, откроет новую страницу в игровой индустрии…

Компания Ageia Technologies основана в 2002. Все это время в стенах компании ковался специализированный сопроцессор PhysX, призванный осуществлять расчет физических моделей и их взаимодействие. При этом полностью снимая нагрузку с центрального процессора, на котором прежде лежала данная функция.

Перед нами, господа, открывается новая эра отображения игрового процесса. Всем нам ведь так не хватало реалистичности происходящего на наших мониторах. Откровенно говоря, надоела неразрушаемость многих объектов в играх, дискомфорт, связанный с «непреодолимыми» препятствиями (ящики, которые едва по колено нашему персонажу, или же кустики, которые подчас могут стать проблемой даже для танка), неполная или нереалистичная деформация объектов. Ведь иногда так хочется, чтобы бились все окна, а не только те, которым это положено. Чтобы шевелилась вся трава и все деревья — неважно, от ветра, от взрывной волны или от наших могучих чар. В конце концов, просто чтобы игровой мир вокруг нас был живым и реалистичным.

И вот в этом нам поможет PPU (Physical Processing Unit) от Ageia. PhysX берет на себя обсчет физических взаимодействий разного рода предметов, причем огромного множества предметов. Теперь все предметы будут иметь свои физические свойства (вес, объем, размер, структуру и т.д.), по которым и будет определятся степень и сила их взаимодействия. PPU может делать более точным и реалистичным многие природные явления, таких как вода, камнепад, волосы, огонь, одежда, взрывы, столкновения машин и многое другие.

Как обещала Ageia, «физический» процессор PhysX способен исполнять до 20 миллиардов простых инструкций в секунду. Вычислительной мощности хватает, по заявлению разработчиков, на отображение 530 миллионов простых сферических объектов в секунду и просчета их взаимодействия между собой, а также 533 тысячи более сложных, комплексных объектов в секунду и их взаимодействие. В сети, в частности на официальном сайте Ageia (www.ageia.com) выложено достаточное количество скиншотов, роликов и демо-версий, демонстрирующих, насколько как PhysX справляется с поставленными задачами. Они воспроизводят красивые, динамические и вполне реалистичные игровые ситуации, которые можно рассчитать, пожалуй, только с помощью PhysX.

Давайте же более детально познакомимся с сопроцессорами от Ageia.

Так как сама Ageia не в состоянии сама производить процессоры, то PhysX производятся на тайваньской фабрике TSMC (www.tsmc.com), после чего процессоры продаются изготовителям видеокарт, о которых я расскажу чуть попозже. Производство происходит с применением 130–нм технологического процесса. Площадь чипа составляет 182 кв. мм, на которых расположено 125 млн. транзисторов. Число транзисторов довольно небольшое по сравнению с GPU и практически сопоставимо с современными одноядерными CPU. Но стоит учитывать тот факт что, например, в CPU большая часть транзисторов приходится на кэш второго уровня, а вот у PhysX основная их часть принадлежит массиву вычислительных ядер — точное их количество не разглашается, но известно, что их число измеряется в «дюжинах» (по словам самого изготовителя) таких ядер, работающих параллельно. Принимая во внимание то, что массивы узкоспециализированных вычислителей представляют собой несложные блоки исполнения математики FP32, их количество действительно может достигать 20 и более единиц. Но это все мало о чем говорит среднестатистическому пользователю, так что более детально данные вопросы разбирать не имеет смысла. Остается добавить, что тактовая частота чипа, разработанного Ageia, не разглашается.

Первый блин

И вот весной, спустя чуть больше года после анонса свет увидели первые физические ускорители.

На данный момент карты с чипом PhysX производят только две компании: это BFG Technologies ( рис. 1) и ASUSTeK ( рис. 2).

Они ничем практически не отличаются, только ценой и комплектацией (комплектация, конечно же, влияет на цену).

В коробках кроме самих плат находятся:

• книжка-руководство;

• диски с драйверами, демо-версии игр Hanger of Doom и CellFactor. Это у BFG. ASUS в свою очередь предлагает демо-версии Switchball, CellFactor, полную версию игры Ghost Recon Advanced Warfighter и на закуску брендовый «кошелек» для ношения дисков — рис. 3;

• провод-разветвитель питания Molex 12 В.

Технические характеристики приведены в таблице. Как видно, обе платы совершено идентичны и имеют 32–битный PCI-интерфейс. В замешательство могут ввести только два последних столбика (не считая цены, конечно). Это и есть те 530 млн. простых объектов и 533 тыс. сложных объектов в секунду, про которые мы говорили чуть выше. Энергопотребление платы — примерно 20–40 Вт. Теперь давайте разбираться и «промывать косточки».

Первое, что бросается в глаза, это почти устаревший PCI-интерфейс. Безусловно, это одно из узких мест, (которых, кстати, хватает) в быстродействии физического ускорителя. Но по сути, если моделируется относительное небольшое число объектов, то проблем практически не возникает. Проблемы могут появиться при моделировании значительно большего числа объектов — тогда уже пропускной способности PCI может быть недостаточно для общения с графическим адаптером. Как сообщила Ageia, карты с интерфейсом PCI Express x1 появятся к концу этого — к началу следующего года. Но также было сказано, что использование нового, казалось бы лучшего интерфейса не приведет к значительному увеличению быстродействия. Надо сказать, что Ageia изначально планировала выпускать платы с интерфейсом PCI Express, но первые карты все же выпустила на 32–битной PCI — это, конечно, можно объяснить тем, что производство данных плат стоит несколько дешевле. Но это все пока мысли и догадки, так что давайте все-таки рассмотрим платы повнимательней.

Характеристики плат напоминают нам параметры видеокарт средней ценовой категории. Судя по рис. 4, девайс очень похож на обычную видеокарту (только отсутствуют разъемы DSUB и DVI на заглушке — рис. 5) и устанавливается таким же образом.

Плате не хватает питания от PCI-шины, поэтому на ней есть разъем типа Molex. Также имеется довольно внушительных размеров кулер (это опять же связано с тем, что карта производилась по относительно устаревшей технологии и поэтому выделяет достаточно много тепла). Если мы заглянем под кулер, то увидим сам чип, на котором должна быть маркировка ( рис. 6) — в соответствии с ней, чип имеет вторую ревизию (А1) и выпушен в конце прошлого года (на других чипах должно значиться то же самое, так что есть смысл привести эти данные).

Это говорит о том, что Ageia уже тогда имела на руках работоспособные чипы, но не спешила выходить на рынок с готовой продукцией. Скорее всего, причиной тому были проблемы с программным обеспечением, ну и то, что не было еще ни одного проекта, поддерживающего данную технологию (да и сейчас разработчики игр не очень-то жалуют эту затею вниманием, но об этом мы поговорим чуть ниже).

Теперь давайте посмотрим, что же все-таки дает нам PhysX на практике.

Первое и самое главное: PhysX не добавляет по сути ничего нового в игровую графику, он просто улучшает, детализирует и делает реальнее спецэффекты. Например, при взрыве гранаты игрок видит намного больше осколков и более качественный дым, выглядит все более реалистично. Но к примеру, все те же осколки после взрыва быстро пропадают — физический процессор на совесть выполняет моделирование, просчет траекторий и кучу других вещей, но вот в рендеринге всего этого он видеокарте помочь ничем не может. Поэтому при использовании PhysX можно наблюдать небольшое падение в производительности (именно небольшое, примерно 0.5–5%). Получается, CPU отвечает за ИИ, за постановку и наполнение игровых сцен, PPU — за физику в этих сценах, а GPU, в свою очередь, отвечает за все это вместе взятое, т.е. должен выводить на монитор все те жуткие вещи, что навертели ему процессоры — товарищи по несчастью. Но и это еще не все.

Конкуренция и перспективы

Недавно nVidia презентовало свое решение, касающееся проблемы физики и построенное на технологии SLI. Получается следующее: одна из видеокарт в связке отвечает за рендеринг, вторая же будет отвечать именно за физические расчеты. Решение, конечно, не ахти какое, но при правильном внедрении и учете других факторов данная технология составит серьезнейшую конкуренцию Ageia. Кстати, тут можно провести одну интересную аналогию. Может быть помните: в середине 90–х годов была такая компания — 3dfx? Именно она тогда выпустила первый в мире графический акселератор, открыв новую страницу в игровой индустрии. В условиях жесточайшей конкуренции она смогла дотянуть до 1999 года, после чего была куплена именно nVidia.

ATI тоже решила не отставать (по крайней мере делает вид, что не отстает) от остальных. И предложила свое решение. Которое, кстати, основано тоже на использовании двух карт. Технология, как вы уже поняли, предусматривает использование CrossFire, только в двух вариантах. Первый: две видеокарты в связке осуществляют рендеринг, а третья отвечает за физику. Второй перекликается с решением nVidia: две карты, одна занимаемся рендерингом, вторая физикой. Но сейчас, после того как ATI куплена AMD, многое оказалось под вопросом.

Есть еще один конкурент — это многоядерные CPU. Почему бы не приспособить одно из ядер для обработки физики, ведь оно и так часто простаивает? Даже делаются определенные шаги в этом направлении. Ну, тут все-таки CPU значительно уступает PPU в производительности при обсчете физики (в 200 раз, как утверждает сама Ageia).

Есть еще ряд конкурентов, но немного другого плана. Во-первых, компания Havok со своими API Havok 4 и Havok FX. Эти движки, как вы знаете, широко используется почти во всех современных играх — достаточно вспомнить Half Life 2 и Max Payne 2. Да и Microsoft поджимает со своей новой инициативой Direct Physics. Омрачает ситуацию то что, Ageia ведет закрытую политику по отношению к своему движку что не очень-то способствует быстрому увеличению числа игр, поддерживающих PhysX. Правда, Ageia успела договориться с Sony о том, что API PhysX будет включен в стандартный набор инструментов для разработчиков игр под PlayStation 3. К слову, Ageia прекрасно себя чувствует на консольных играх, что тоже дает ей определенное преимущество среди конкурентов. Но главной областью применения PhysX являются все-таки настольные системы, и именно им он должен помочь в борьбе с приставками, которые все больше и больше опережают персональные компьютеры в качестве графике и производительности в играх.

Одна из самых острых проблем в продвижении PhysX в массы, как уже отмечалось — малое количество игр, его поддерживающих. Перечислять их не буду, желающие могут ознакомиться со списком на официальном сайте и в других источниках, скажу только, что ожидаемая многими Unreal Tournament 2007 в нем значится. Продолжая тему поддержки производителями, хочется сказать, что такие издатели и разработчики как UbiSoft, Cryptic Studios, NCSoft, Epic Games , Sega, 1С:Россия, Акелла, Бука, Новый Диск и Abyss Lights Studio уже подписали договор с Ageia про внедрение PhysX-поддержки в свои новые проекты. Правда, пока ничего не слышно про аналогичные поползновения GSC Game World. Будет ли Сталкер поддерживать PhysX? Будем надеяться на лучшее.

На этой мажорной ноте можно и закончить. Вопрос: стоит ли тратить 400 у.е. за PhysX? Я думаю, стоит обождать. Поддержка ускорителя со стороны игр пока минимальна, стоит он дорого, прирост тоже пока несущественный. Главное, чтобы за то время, пока мы ждем, Ageia не канула в лету. Ну и напоследок одна из свежих новостей: скоро цены на физические акселераторы будут падать, и падать ощутимо. И может быть, мы увидим реальный мир на наших мониторах.