GeForce 7800 GTX – начало конвейерной сборки 3D-сцен

Видимо, ориентация на евроинтеграцию нашей страны начинает проявляться и в IT-сфере. Если первое знакомство нашей лаборатории с семейством GeForce 6800 состоялось только через три месяца после официального анонса (по причине полного отсутствия продуктов в стране), то новейший 7800 GTX появился у нас сразу после анонса, причем это был не технический образец, а готовый продукт от компании Leadtek. Что ж, сроки поставок новинок теперь европейские, будем надеяться, что и их цена скоро будет аналогичной.

Предыстория

Первой GeForce 7800 GTX в Украине представила компания Leadtek

GeForce 7800 GTX – на один слот меньше, но с бóльшим тепловыделением

Серия продуктов GeForce 6 только сейчас начинает набирать обороты в Украине. Безусловно, основной ее конек – линейка чипсетов 6600/6600GT, которые сегодня в версиях AGP и PCI-E являются, по сути, неким стандартом в mainstream-секторе. С моделями постарше, такими как 6800/GT/Ultra, ситуация не столь однозначна: во-первых, дает о себе знать цена, иногда оказывающаяся заоблачной для среднестатистического пользователя. Во-вторых, в hi-end-классе очень сильны позиции основного конкурента. И только украинский рынок начал привыкать к продуктам 68хх, как NVIDIA уже анонсировала следующее поколение решений – серию 7800 GTX. Забегая вперед, скажем, что ничем особенным в области построения 3D-изображений новое ядро от предыдущего не отличается, так как использует прежний набор шейдеров SM 3.0. Производительность, безусловно, возросла за счет очередного увеличения числа конвейеров, но так ли много существует задач, где скорости, скажем 6800GT, будет недостаточно, не говоря уж о SLI-режиме? Неужели 7800 GTX выпущен просто для того, чтобы поддержать жесткий график релизов новых графических ядер либо из-за необходимости опередить конкурента? Более детально ответить на этот вопрос поможет раздел «Тестирование», а пока рассмотрим...

Спецификации

Технические характеристики референсных графических карт

Если вспомнить, что графическое ядро G70 ранее называлось NV47, сразу становится понятно, почему изменения по сравнению с предыдущей серией носят большей частью косметический характер. Уменьшился техпроцесс до 0,11 мкм – увеличились частоты работы процессора. Поскольку конвейеры для современных GPU являются как бы навесными элементами, инженерам не составило особого труда добавить еще 8 для основных операций и 2 для работы с вершинами. Официально модели стартуют с минимальным объемом памяти в 256 MB, но в перспективе возможны варианты вплоть до 1 GB GDDR3-памяти на борту. Значительно усовершенствован дизайн платы – разработчики решили вернуть флагманским картам однослотовые преимущества (надолго ли?), а соответственно, трансформировалась система охлаждения. Пока известно только о версиях 7800 GTX под PCI Express, и, по заявлениям представителей NVIDIA, AGP-вариантов ожидать не приходится.

Тенденции современного игростроения

Обе компании, похоже, окончательно поняли, что заложенные в чип технологии практически ничего не значат без оптимизированного ПО, позволяющего реально эти возможности использовать. Кстати сказать, техническая презентация 7800 GTX в Париже («Компьютерное обозрение» № 25, 2005) строилась именно на принципах первичности ПО, т. е. показывался фрагмент какой-либо реальной (!) игры и объяснялось, что за технологии применялись для построения той или иной сцены. Если верить разработчикам игровых движков, следующие глобальные изменения в области игростроения будут касаться дальнейшей проработки освещения и максимального задействования шейдеров.

Реальное освещение

Освещение долгое время было одной из главных проблем аппаратного 3D, так как изначально заложенные и в GPU, и в API возможности явно не позволяли создать на экране хоть какое-то подобие реалистичности: максимум восемь точечных источников света не в состоянии передать красоты окружающего мира. С приходом новых трехмерных технологий данная ситуация должна поменяться кардинально.

HDR (High Dynamic Range) Rendering (расширенный динамический диапазон). Позволяет увеличить динамический диапазон освещения более чем в 200 раз. При построении традиционных карт освещения максимально освещенный объект от максимально затененного отличается всего 256 градациями. Правда это или нет, но, по утверждению специалистов, человеческий глаз способен распознать в 11 000 раз больше. Используя данную технологию, можно получить заметно более мягкие переходы между зонами с различной интенсивностью освещения. Такие объекты, как лес с пробивающимися лучами солнца, подводный мир, помещение с различными источниками света, теперь выглядят намного реалистичнее. Яркие тому примеры – игра Far Cry и последняя версия Splinter Cell, которые благодаря HDR заставляют отвлекаться от gameplay и любоваться красотами окружающего мира.

Volume Оbject Light (объемные источники света). Опять-таки, ранее применяемые технологии позволяли создавать только точечные или «вытянутые» цилиндрические источники света. В скором будущем игровые движки начнут использовать реальный объемный свет, который может исходить от сложных объектов. К примеру, люстра с тремя лампочками, спрятанными под матовое полупрозрачное стекло произвольной формы, должна выглядеть как единый Volume-объект, мягко освещающий комнату, а не как три источника рассеянного света. Данная технология позволяет ввести еще одно новшество – мягкие тени.

Soft Shadows (мягкие тени). Границы тени объекта, освещенного не точечным источником света, теперь станут более светлыми и расплывчатыми. Особенно хорошо данная технология должна проявить себя в сценах с несколькими источниками света различной природы. Такой подход вместе с Indirect Illumination позволяет получать практически идеальную картину, очень близкую к реальности.

Indirect Illumination (вторичное свечение объектов). Классический пример, объясняющий принцип действия данной технологии, – свет, падающий в комнату через окно. В традиционном варианте мы увидим проекцию окна на полу, темные стены и полностью черный потолок (в случае, если поверхность пола не является отражающей). На самом же деле только полностью черные предметы не отражают свет, так что в реальности пол станет объектом вторичного объемного освещения, который и «осветлит» стены и потолок.Для практической реализации данные технологии требуют огромных вычислительных ресурсов (тех самых гигафлопсов), в первую очередь при операциях с плавающей точкой. Современные графические процессоры могут работать даже со 128-битовыми данными формата FP, но все же производительности последнего поколения акселераторов на базе NVIDIA G70 и ATI R520 наверняка не хватит для того, чтобы в реальном времени все вышеприведенные технологии проявили себя в полную силу.

Шейдеры

В Battlefield 2 будут применятся новые 3D-технологии, реализованные в GeForce 7800 GTX

Игры с каждым днем становятся все более детализированными, что, в свою очередь, ведет к росту числа полигонов в сценах, количества налагаемых на объекты текстур и, соответственно, к увеличению объема самой игры и передаваемых по шине акселератора данных. Чтобы не останавливать прогресс качества изображения, но сэкономить ресурсы, некоторые разработчики выбрали схему с использованием высокополигональных моделей персонажей и низкополигонального окружающего мира с максимально возможным применением пиксельных шейдеров. То есть наибольшее количество объектов должно быть описано параметрически (шейдерной подпрограммой), а не нарисовано в редакторе. Получается забавная ситуация – возникшая около 6 лет назад 3D-тенденция, когда все модели желательно было создавать именно в объемном виде, изменилась с точностью до наоборот: чем больше 3D-объектов можно представить шейдерным способом, тем меньшие объемы данных придется обрабатывать GPU. Но «массовое» использование шейдеров вовсе не означает снижения нагрузки на чип графической карты, соответственно для достижения приемлемой скорости при прорисовке детально проработанных персонажей (или ближних объектов) и шейдерного фона (трава, небо, вода, лес и т. д.) пришлось снова увеличить число конвейерных блоков. Сейчас оно равняется 32 (24 пиксельных, 8 вершинных), однако не за горами модели с почти 50 конвейерами.

С одной стороны, подобный подход действительно позволяет без использования гигантских ферм рендеринга отображать на экране 3D-сцену, которая ранее могла быть создана только в режиме Pre-rendered. С другой же, становится понятно, что программистам с каждым разом будет все труднее выполнять свои обязанности. Создавать сложные объекты с помощью подпрограмм иногда равносильно написанию музыки глухим композитором. Напрашивается вопрос: до какого уровня реалистичности может довести применение шейдеров? Другими словами, какой максимально сложный объект можно описать параметрически?

Если подвести краткий итог по данному разделу, можно сказать следующее: реализации современных пиксельных и вершинных шейдеров можно сравнить с аппаратными моделями Adobe Photoshop и 3ds MAX соответственно, так как функции формирования и изменения 2D/3D-объектов в данных программах теперь будут осуществляться непосредственно мощными GPU новых графических карт.

Тестирование

Прежде всего, хотелось бы коснуться эксплуатационных характеристик новой видеокарты. Действительно, применение кулера вместо турбины значительно снизило уровень шума, однако отрицательно сказалось на качестве охлаждения. В случае «интенсивного» использования 3D-режима нагрев радиаторов превышает болевой порог (более 70 °С), но это не приводит к зависаниям. Вердикт: 7800 GTX подойдет для хорошо вентилируемых корпусов. Также вызывает сомнения заявленная потребляемая мощность новых устройств, по предварительным оценкам, в 3D-режиме им требуется в среднем на 5–10 Вт больше, чем 6800 Ultra, что не соответствует официальным данным.

Самыми интересными результатами являются показатели производительности в Far Cry и Splinter Cell Chaos Theory – именно эти игры в состоянии загрузить графическое ядро G70 на полную мощность. В Far Cry быстродействие и качество 3D-изображения при «обычных» настройках с максимальным качеством практически не отличаются от таковых у других участников тестирования. Однако при использовании HDR-технологии качество картинки меняется до неузнаваемости, а разрыв между 6800 Ultra и 7800 GTX заметнее, по причине большего количества FPU-блоков у старшей модели.

Splinter Cell Chaos Theory – на сегодняшний день самая «продвинутая» игра по части применения 3D-технологий. Помимо возможности применения шейдеров 3.0, дополнительно можно использовать HDR, Parallax-mapping (развитие bump-mapping c учетом угла обзора), tone-mapping (аналог функции auto-layers в Photoshop – более равномерное распределение освещения), Soft Shadows (размытые контуры теней с учетом угла обзора), которые активируются отдельно. Интересное замечание – при переходе к шейдерам 3.0 производительность повышается (!), причем одновременно улучшается качество 3D-изображения. Однако задействование дополнительных возможностей резко снижает производительность – на 30 кадров/с для 7800 GTX и 25 для 6800 Ultra. Также видно, что новая игра явным образом оптимизирована под технологию SLI, что дает почти двукратный прирост быстродействия.

В Unreal Tournament 2004 видны весомые различия при применении «тяжелых» режимов антиалиасинга и анизотропной фильтрации. ATI X850XT PE практически не снижает производительности по сравнению с «чистым» режимом, в отличие от одиночных продуктов NVIDIA. Также заметно влияние SLI-режима, при котором упомянутые изменения уже не оказывают влияния на производительность.

Подведение итогов

Пожалуй, GeForce 7800 GTX можно назвать первой картой, оптимизированной под использование шейдеров 3.0 и новых механизмов освещения. Однако само по себе ядро G70, безусловно, нельзя считать революционным – скорее, это хороший пример развития идей, заложенных в NV40. Реальную производительность нового графического акселератора оценивать пока рановато (все-таки двух игр явно недостаточно), но с дальнейшим совершенствованием драйверов и появлением новых игр отрыв серии 7800 от 6800 будет только возрастать. Также можно отметить совершенствование технологии SLI. Разумеется, до идеального состояния еще далеко, но явные улучшения налицо: две 7800 GTX легко справились с поставленными задачами.

Предположить, как будет выглядеть табель о рангах после появления R520, тоже сложно: анонс новых решений ATI откладывается на неопределенное время. По слухам, проблема заключается в получении 32 работающих пиксельных конвейеров. Но как только канадской компании удастся перейти на 90-нанометровый техпроцесс, начнется новый виток противостояния двух гигантов.

Продукты предоставлены: Leadtek – «Небеса», тел. (044) 490-3577,
ASUS, MSI – MTI, www.mti.ua

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365