О видеокартах написано множество статей, начиная обзорами конкретных моделей и заканчивая выбором лучшей видеокарты. Но только одного знания, какая видеокарта сейчас самая лучшая - недостаточно. Каждый уважающий себя пользователь и геймер должен знать, из чего состоит видеокарта, почему одна работает быстрее другой, из-за чего не работают некоторые игры на определенных видеокартах. В этой статье мы постараемся пробраться внутрь видеокарты и посмотреть на нее с немного другой стороны, чем обычно.

Что есть что.

Вы, вероятно, часто видели в описаниях различных видеокарт такие интересные (и для большинства непонятные) термины, как поддержка на аппаратном уровне пиксельных и вершинных шейдеров, DirectX9, T&L, полноэкранное сглаживание, и др. Но что все это значит? Нужны ли все эти современные технологии сейчас? Конечно, если есть деньги, то поддержка всех этих новомодных решений не помешает. Но в любом случае, нужно знать, за что платить деньги. Итак, давайте разберемся, что же есть что.

Пиксельные и вершинные шейдеры.

О шейдерах в последнее время начали очень часто говорить. Технология эта сравнительно новая и видеокарт с ее хорошей поддержкой не очень много. Что касается игр, то здесь использование шейдеров, как пиксельных, так и вершинных, возрастает все больше и больше. Шейдер - это специальная программа, которая использует определенные программируемые регистры видеокарты для создания различных графических эффектов (регистры - это ячейки памяти). Всего различают два вида шейдеров: вершинные и пиксельные шейдеры.

Вершинные шейдеры позволяют гибко управлять ядром T&L (от англ. Transformation and Lighting - Трансформация и Освещение), то есть дают разработчику широкие возможности по аппаратному ускорению обработки вершин полигонов (позволяют производить различные геометрические преобразования и вычисления). В наборе команд вершинных шейдеров присутствуют 127 инструкций. Что же реально можно получить с помощью вершинных шейдеров? Область их применения практически не ограничена (а если и ограничена, то только фантазией разработчика). С помощью этих шейдеров можно получить объемный реалистичный туман, всевозможные деформации объектов, плавный морфинг (это когда одно изображение "перетекает" в другое), эффект motion blur (размытие при движении, т.е. при очень быстром движении объекта, он начинает казаться нечетким, немного смазанным), практически неограниченное количество источников света, и многое другое.

Пиксельные шейдеры в свою очередь дают широкие возможности по обработке пикселей (экранных точек). Инструкций пиксельных шейдеров всего 8. Эти шейдеры позволяют программисту по шагам управлять процессом наложения текстур и вычисления цвета пикселей. Что это дает разработчику (и пользователям)? Во-первых, можно получить в играх (и не только) реальное освещение (ведь с помощью этих шейдеров возможно делать освещение определенных пикселей). Во-вторых, в арсенале разработчика появились микрополигоны, что позволяет создавать реалистичные эффекты взрыва, дождя, пыли, дыма, и т.п. В-третьих, шейдеры дают точные тени (теперь тени образуются даже от малейших неровностей поверхности). С помощью пиксельных шейдеров можно получить еще множество интересных эффектов, но главная суть пиксельных и вершинных шейдеров, я думаю, стала понятной - это добиться максимальной реалистичности. Кстати, в отличии от вершинных шейдеров, нет способа эмулировать пиксельные шейдеры программным путем.

Поддержка DirectX 9.

В большинстве видеокарт поддерживается DirectX версии 8.1, и только в современных картах появилась полная поддержка 9-й версии. DirectX 9 предоставляет новые функции, возможности и технологии в области 3-х мерной графики. Из существенных преимуществ 9-й версии следует отметить следующие: вершинные и пиксельные шейдеры версии 2.0, поддержка карт смещения (displacement map - это технология, позволяющая создавать карты высот для текстур, в результате чего получается изображение, максимально приближенное к реальности), более гибкая установка частоты обновления экрана, новая мульти-мониторная поддержка, новый формат отображения цвета (для кодирования каждого цвета используется 10 бит, в результате чего количество цветов достигает заоблачных чисел), и др. Одним словом, поддержка DirectX9 в видеокарте совсем не бесполезная вещь.

Блок анти-алиасинга.

Этот блок присутствует во всех современных видеокартах. В нем на аппаратном уровне происходит сглаживание изображения (то есть, избавление от ломаных линий). Существуют два вида сглаживания: методами суперсэмпленга и мультисэмпленга. При суперсэмпленге изображения строится в специальном буфере, разрешение которого увеличено по отношению к разрешению экрана. Увеличение может быть 2Х (сцена строится в буфере, в два раза увеличенном по горизонтали), или 4Х (буфер имеет размер в два раза шире и выше, чем размер исходного изображения). Затем цвета каждых двух (или четырех для 4Х увеличения) сэмплов из этого буфера смешиваются, и полученный цвет присваивается пикселю на экране. Но, зачем нам сглаживать всю картинку полностью, или для каждого сглаживаемого участка вычислять цвет заново? Ведь, по большому счету, не все изображение состоит изломанных линий (если брать, к примеру, треугольник, то сгладить нужно только уголки треугольника, а не всю его область), да и полученный однажды цвет можно использовать и на других участках изображения (а не для каждого пикселя вычислять цвет по-новому, как это делается при суперсэмпленге). Я думаю, вам уже стало понятно, в чем заключается суть мультисэмпленга. Правильно, в случае с мультисэмплингом, сглаживание происходит выборочно, тем самым значительно экономя ресурсы ускорителя. Конечно, сглаживание методом мультисэмпленга является преимущественным, но не все видеокарты поддерживают его (это относится к более старым ускорителям, которые, тем не менее, присутствуют и сейчас на рынке, позиционируясь, как бюджетные модели).

Количество конвейеров.

Чем больше конвейеров поддерживает видеокарта, тем, естественно, лучше. Кроме количества поддерживаемых конвейеров очень важно число текстурных блоков. Если взять, к примеру, две видеокарты с одним и тем же количеством конвейеров, но разным количеством текстурных блоков, то при наложении одной текстуры на объект разницы во времени мы не почувствуем вообще. Когда же придет пора мультитекстурирования, то видеокарта с меньшим числом текстурных блоков проиграет. Чтобы узнать, сколько текстур видеокарта сможет наложить на объект за один проход, необходимо количество конвейеров умножить на число текстурных блоков. Кстати, минимальное требование для DirectX9-совместимых ускорителей - это 16 текстур за один проход.

T&L (Transform & Lighting).

Трансформация и Освещение (так звучит название этой технологии на русском языке) - это процесс переноса информации о 3D мире (позиция объектов, дистанция между ними, источники света) в 2D изображение, которое в действительности и отображается на экране. С появлением аппаратной поддержки T&L увеличилась скорость игр, а также их качество (не только графика, но и искусственный интеллект и физика). Причем же здесь трансформация и освещение к, например, искусственному интеллекту? Дело в том, что создание объектов со сложной геометрией (а тем более, освещением) требует очень больших скоростей обработки данных. И всю эту работу приходилось делать процессору (при использовании программного T&L). И после того, как видеокарта начала сама "беспокоиться" о трансформации и освещении, довольно большая нагрузка спала с центрального процессора, тем самым, дав больше процессорного времени и мощности для других задач (ИИ, физические расчеты, и др.). Так что наличие аппаратной поддержки T&L играет очень важную роль (во всех новых ускорителях она есть).

Fillrate.

Fillrate - это величина, которая указывает на скорость закраски треугольников. По большому счету это основной фактор, сдерживающий быстродействие 3D ускорителей. Fillrate указывается в двух видах - мегапикселей/секунду (MPix/s) и мегатекселей/секунду (MTexels/s, где тексель - это элемент текстуры, т.е. определенный пиксель в текстуре). Вывод здесь напрашивается один: чем больше эти два показателя, тем быстрее будет работать видеокарта.

Вместо заключения.

В этой статье мы рассмотрели некоторые параметры видеокарты, но это далеко не все, из чего состоит современный ускоритель. Здесь не учитывались такие параметры, как TV-OUT, TV-IN, DVI (интерфейс для передачи изображения в цифровом виде), поддержка двух мониторов, и т.п., так как их суть и так понятна большинству. Теперь, если вдруг игра, которую вы так ждали, почему-то напрочь отказывается работать на вашей видеокарте, выдавая странные сообщения, типа "No Pixel Shaders Support", или "Need DirectX9 hardware support" (конечно, сообщения будут немного отличаться), то вы будете уже знать, в чем суть дела (хотя, вряд ли вам станет от этого легче :).

Автор публикации: Алексей Сало [конкурсная статья]
Дата публикации: 12.02.2004
Обсудить в форуме