Аппаратное ускорение физики в играх: тонкости, возможности, перспективы

Впрочем, на последовавшей после этого конференции GDC (Game Developers Conference – западный аналог и прообраз отечественной КРИ) AGEIA раскрыла-таки первые подробности, и все сомнения насчёт существования ускорителя моментально развеялись. Похоже, мы в самом деле имеем дело с новым этапом развития игр и, следовательно, игрового железа. Всё бы хорошо, вот только сразу после этого компании-производители графических карт нашли альтернативные способы ускорения физики. Обо всём этом и пойдёт речь в данной статье.

Времена, когда компания 3DFX представила первый ускоритель трёхмерной графики, вы, наверное, помните слабо. И действительно, было это очень давно. Напомним, что первый 3D-ускоритель именовался Voodoo и работал в паре с обычной видеокартой. Какие последствия это за собой повлекло, всем понятно. Качество графики в играх за какие-то два года сделало просто неимоверный скачок, 3DFX продолжила развивать свои идеи и после Voodoo представила Voodoo 2, Voodoo 3 и т. д. Развитие игр шло по прямой. Каждый год возрастали среднестатистические системные требования, надпись «обязательное наличие 3D-ускорителя» присутствовала почти на каждой коробке.

С тех времён мало что изменилось. На рынке графических карт появились новые игроки – ATI и NVIDIA, которые постепенно наращивали бицепсы и одну за одной выпускали линейки карт. GeForce 256, GeForce 2, 3, 4, 5xxx, 6xxx, 7xxx… Radeon 7xxx, 8xxx, 9xxx, Xxxx, X1K… Про 3DFX сейчас мало кто помнит. А на рынке игрового железа грядёт новая эра – эра ускорителей физики. С одной стороны, такое событие можно было предсказать всего пару лет назад, с другой – никто так и не рискнул предположить, что следующей областью, в которой потребуется аппаратное ускорение, станет именно физика. Сейчас мы можем назвать около десятка технологий по расчёту физик в играх, которые давно и прочно вошли в индустрию: Meqon, Havok, MathEngine, Tokomak, Newton, Karma… и это первое, что пришло на ум. Существует ещё немало физдвижков, менее примечательных, но, тем не менее, успешно существующих.

Так или иначе, именно компания AGEIA и чип PhysX стали первопроходцами в деле аппаратного ускорения. Итак, что же представляет собой этот PhysX? Что он даст разработчикам? Игрокам? Индустрии в целом?..

Итак, начнём с сути явления. В первую очередь необходимо отметить, что PhysX – это не какое-то чудо света, а вполне понятное решение. Чип, который окрестили PPU (Physics Processing Unit), будет брать на себя все задачи, стоящие перед физическим движком – или хотя бы большую их часть. Сейчас вся нагрузка уходит на центральный процессор и частично на процессор видеокарты. PhysX будет обсчитывать траектории движения различных объектов после столкновения, поведение жидкостей в различных условиях, симулировать траву, волосы, ткань, шерсть, кроны деревьев, волны на водной поверхности. Вообще всё.

Бумага в играх наконец-то станет бумагой, дерево, как ни странно, деревом, бетон – бетоном и т. д. Это позволит увеличить качество графики (ведь CPU и GPU освобождены от лишней нагрузки) и достигнуть новой степени реализма. Если вы видели первые ролики, демонстрирующие возможности PhysX, то вы поймёте, что мы имеем ввиду. Для тех, кто не видел, в конце статьи приведены ссылки – настоятельно рекомендуем их посмотреть, поскольку скриншоты не могут передать всей прелести. По заявлениям разработчиков, их детище будет в состоянии обрабатывать порядка 30-50 тысяч физических объектов одновременно. Хорошо, если на сегодняшний день в играх это число составляет пару десятков.

Рассмотрим технические характеристики устройства. Поставляться оно будет как отдельная плата (внешне очень походит на обыкновенную видеокарту, только без каких-либо выходов) для слота PCI (чуть позже выйдет и версия для PCI-express). Изготавливается чип по 130-нанометровому техпроцессу, а число транзисторов составит около 125 млн. (для сравнения: у GeForce 6600 количество транзисторов составляет 143 млн., у Radeon X1600 – 157 млн.). Плата с PhysX будет потреблять 25 Вт энергии. Что касается памяти, что на борту у первых образцов установлено 128 Мбайт GDDR.

На данный момент вышли всего две карты на базе PhysX. Одна из них – ASUS PhysX P1, вторая – от производителя BFG. Различие между ними состоит в объёме памяти (128 Мбайт на борту у решения от BFG и 256 Мбайт у карты от ASUS). Более того, различна и частота, на которой эта память работает: 500 МГц DDR против 733 МГц DDR в пользу ASUS PhysX.

Для работы с PhysX потребуется комплект разработчика (developer kit). Пока единственным приспособленным к PhysX является Novodex, но AGEIA ведёт переговоры с другими производителями физического ПО. Совершенно точно, впрочем, уже ясно, что компания Havok, обладающая правами на одноименный программный физдвижок, не будет сотрудничать с AGEIA, т. к. уже подписала соглашение с NVIDIA, но об этом позже.

Итак, подведём промежуточный итог. По мнению AGEIA, для того, чтобы игровая физика вышла на качественно новый уровень, необходим отдельный ускоритель, производством которого, собственно, она и занимается. ATI и NVIDIA, ведущие производители графических чипов, придерживаются другой позиции.