Dióhéjban az aktuális trendek
A SIGGRAPH jellemzően a nyár végének egyik nagy eseménye, mely ugyan nem a PC-s grafikára van kihegyezve, de pár előadás azért ezt a témakört is érintette. Az idei rendezvény már elhozta a piac számára az új OpenGL ES 3.0 és az OpenGL 4.3 szabványt; de szokás szerint megrendezésre került a Beyond Programmable Shading című előadássorozat is, mely már ötéves múltra tekint vissza, és ezúttal is az elkövetkező évek nagy kérdéseivel foglalkozott a PC-s, illetve a valós idejű számítógépes grafika szempontjából.
Az előadás egy érdekes összegzéssel indult arról, hogy az elmúlt öt év alatt miről is volt szó, és milyen következtetéseket vontak le. 2008-ban még csak a compute shader lehetőségeinek ismertetése történt meg, de most, 2012-ben már számos PC-s játék használja általános számításra a grafikus processzor erejét. A Frostbite 2 motorra épülő Battlefield 3 és Need for Speed The Run a deferred renderhez tile-based deferred acceleration technikát használ, melyet compute shaderen keresztül valósít meg. Ez a megoldás a jelenlegi legjobb algoritmus a deferred render problémáira. Ugyan az átlátszóság továbbra is nehezen képezhető le, illetve az MSAA algoritmusra épülő élsimítás sem tökéletesen kompatibilis, de a felületi variációk már nem annyira limitáltak, mint a többi elterjedt technikával (gondolva itt a partial és a full deferred lightingra), és ehhez még a memória-sávszélességet sem kell elképesztő mértékben leterhelni (ahogy azt a rengeteg fázissal dolgozó deferred shading teszi).
Az új verziójú EGO motorral alapozó DiRT Showdown egy újnak mondható példa arra, hogy mire használható fel a compute shader. Ma ez a játék fejti ki messze a legnagyobb, úgymond compute terhelést, hiszen forward rendert használ, és azon belül is az újszerű forward+ lighting megvalósítást. Ez a technika a deferred render legnagyobb előnyét próbálja megvalósítani – vagyis rengeteg pontfényforrás hatékony kezelését – amellett, hogy megőrzi a forward render előnyeit, azaz az egyszerűen leképezhető átlátszóságot, a hatékony memóriahasználatot, az MSAA tökéletes támogatását, és lehetővé teszi a komplex felületek létrehozását, amivel rengeteg lehetőség adott a felületi variációkra. Ezenkívül a DiRT Showdown még a HDAO-t és a virtuális pontfényforrásokon alapuló valós idejű globális illumináció effektet is a compute shaderen keresztül oldja meg.
Általános nézetté kezd válni, hogy a deferred render a jövőben inkább visszaszorul majd, hiszen a forward render csak azért került pár éve leváltásra, mert viszonylag kevés pontfényforrást kezelt hatékonyan, és a korábbi trendekből az látszott, hogy a VGA-k memória-sávszélessége gyorsabban nő, mint számítási kapacitásuk és hatékonyságuk. Ma ez a helyzet megfordult, így a számítási kapacitás és hatékonyság nő jobban, míg a memória-sávszélesség csak lassan tör előre. Ezek alapján a forward+ lighting meghatározó lehet a jövőben, hiszen mentes a deferred render problémáitól, és közel azonos mennyiségű pontfényforrást kezel hatékonyan.
A később érkező Unreal Engine 4 is említésre került, mellyel kapcsolatban Tim Sweeney már megemlítette, hogy a kód jelentős része compute shader, vagyis az irány egyértelmű. Az Unreal Engine 4 esetében viszont még konkrét példát nem lehet felhozni. Valószínű, hogy az első játékok finoman bánnak majd az effektek minőségével, hiszen az aktuális GPU-architektúrák ugyan képesek általános számításra, de hatékonyságuk, és ezzel a komplex kódokban felmutatott teljesítményük nagyon eltérő.
Az előbbi bekezdésből le lehet szűrni, hogy pár év alatt mennyire megváltozhat a helyzet, hiszen ma tényként kezelhető, hogy a deferred render vált uralkodóvá a játékoknál, de megváltozott a hardverek fejlődési iránya, ami számos más ösvényt nyitott meg a fejlesztők előtt. Hasonló megállapítást lehet tenni a hardverekben található fixfunkciós és programozható részek arányával kapcsolatban. 2008-ban megfigyelhető trend volt a fixfunkciós egységek folyamatos visszaszorulása. Mára történt némi változás az elmélethez képest, ugyanis a chiptervezők az elmúlt évtizedek során Robert H. Dennard skálázási szabályából éltek. A helyzet kritikussá vált, mivel egy gyártástechnológiai váltásnál ma már elhanyagolható mértékben csökken a tranzisztorok bekapcsolásához szükséges energia, vagyis jobban át kell gondolni az új chipek tervezését, hiszen a kisebb csíkszélesség a fizikailag kisebb lapkaméreten kívül nem jelent más lényegi előnyt. A fixfunkciós egységek tehát – a jósolt trendeket felborítva – mára kritikus fontosságúvá váltak, hiszen ha a gyártástechnológiai váltás nem hozza magával a fogyasztás értékelhető csökkenését, akkor azt a lapka tervezésénél kell bekalkulálni, vagyis a következő évek legfőbb célja az új termékek esetében a pJ/utasítás paraméter csökkentése.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
