نگاهي عميق به Tessellation

[Trance]

شما هزينه بالايي را براي خريد يك كارت گرافيكي مدرن سازگار با DirectX 11 خرج كرده‌ايد و با اشتياق منتظر مشاهده تفاوت‌هاي آن با مدل‌هاي قديمي‌تر هستيد. اما گذشته از تفاوت عملكرد، آيا بايد منتظر مشاهده تفاوت ديگري نيز باشيد؟ آيا مي‌دانيد كه يك گزينه جديد به تنظيمات بازي‌هاي منطبق با DirectX 11 اضافه شده است؟ فناوري Tessellation براي ارتقاي سطح كيفي بازي‌ها و بهبود ظاهر آن‌ها در نظر گرفته شده است. كارت‌هاي سازگار با DirectX 11 از اين فناوري به‌صورت سخت‌افزاري پشتيباني مي‌كنند. اما گذشته از اين كه فناوري Tessellation دقيقا چيست و چه كاري انجام مي‌دهد، بايد ديد كه فناوري مذكور چقدر در دستيابي به هدف خود موفق بوده و رسيدن به سطح چشمگيري از بهبود بصري چه هزينه‌اي را بر عملكرد سيستم شما به همراه خواهد داشت. اين همان موضوعي است كه در مقاله حاضر به بررسي آن خواهيم پرداخت. تكامل يا تحول؟ عده‌اي معتقدند Tessellation سخت‌افزاري تنها يك فناوري تبليغاتي ديگر است كه قرار نيست چيز جديدي را به همراه داشته باشد. گروه ديگري نيز معتقدند كه پياده‌سازي Tessellation به اندازه معرفي نورپردازي HDR ا(High Dynamic Range) اهميت دارد. ما در اين مقاله به بررسي وضعيت فعلي پشتيباني از فناوري Tessellation مي‌پردازيم تا مشخص كنيم كه چه سطحي از تفاوت را به همراه دارد و چقدر از قدرت پردازش GPU شما به‌خاطر آن قرباني مي‌شود. بر هيچكس پوشيده نيست كه تقاضاي موجود در حوزه سرگرمي، نيروي محركه غالب در پيشرفت سخت‌افزارهاي كامپيوتري بوده است. تا اواخر دهه نود ميلادي، نرخ كلاك يك واحد پردازنده مركزي (CPU) و مقدار حافظه نصب شده (RAM) تا حدودي بر عملكرد يك سيستم در بازي‌ها تأثير مي‌گذاشتند. با از راه رسيــــــدن Glide API و كارت‌هاي شتاب‌دهنده گرافيكي الحـــــاقي كه نام تجاري Voodoo را بر خود داشتند، همه چيز تغيير كرد. نوآوري 3dfx Interactive، شيوه نگاه كردن برنامه‌نويسان و طراحان به بازي‌هاي ويديويي را تغيير داد. از آن زمان به بعد، هر نسل جديد از API مذكور و متعاقب آن كارت‌هاي گرافيكي 3dfx با قابليت پشتيباني از اين API تلاش مي‌كردند تا گرافيك‌هاي بهتر، سريع‌تر و تا حد امكان واقع‌گرايانه‌تري را به جامعه بازي‌كنندگان PC تحويل دهند. مايكروسافت با درك اهميت اين بازار، DirectX API خودش را در اواسط دهه 90 ميلادي معرفي كرد. با وجود آن كه DirectX و Glide براي مدتي به همزيستي پرداختند، اما در نهايت Glide تحت‌الشعاع قدرت و نفوذ API مايكروسافت قرار گرفت. در واقع DirectX 9.0 هنوز يكي از مؤلفه‌هاي مهم مورد علاقه توسعه‌دهندگان بازي‌ها است، هر چند كه ميراث ويندوز اكس‌پي به شمار مي‌آيد. مايكروسافت در يك تلاش براي ترويج سيستم عامل ويندوز ويستا و معرفي ابزارهاي جديدي براي برنامه‌نويسان، دهمين بازنويسي DirectX را عرضه كرد. ارائه DirectX 10 API با معرفي واحدهاي Shader پيكسلي و رأسي متحد شده، همراه بود. مهم‌ترين تغيير در اين نسخه، معرفي واحدهاي Shader هندسي بود. با وجود آن كه DirectX 10 امكان كدنويسي بسيار دقيق‌تر و آزادي بيشتر در زمينه تخصيص بار براي خط لوله قابل برنامه‌ريزي تراشه گرافيكي را به همراه داشت، اما به موفقيت چنداني دست پيدا نكرد و بايد جاي خود را به يك نسل پيشرفته‌تر از اين API مي‌داد. مايكروسافت DirectX 11 API را در ماه ژوئيه سال 2009 به همراه آخرين سيستم عامل خود يعني ويندوز 7 معرفي كرد. در ميان ويژگي‌هاي كليدي كه اين غول نرم‌افزاري با پشتيباني طراحان پيشگام تراشه‌هاي گرافيكي به ترويج آن‌ها پرداخت، نام اميدواركننده فناوري Tessellation سخت‌افزاري به چشم مي‌خورد. حالا پس از گذشت بيش از يك سال از آن زمان، هنوز به ندرت مي‌توان برنامه‌هايي را يافت كه از DirectX 11 پشتيباني كنند. از سوي ديگر، دو شركت AMD و Nvidia محصولاتي را با قابليت پشتيباني كامل از DirectX 11 معرفي كرده‌اند، که مي‌توان انتظار داشت سرانجام بهره‌گيري از اين API وضعيت جدي‌تري پيدا كند. در حالي كه عناوين بيشتري با در نظر گرفتن آخرين API توسعه پيدا مي‌كنند، ما بيشتر با اين پرسش در ذهن خود مواجه مي‌شويم كه فناوري Tessellation سخت‌افزاري واقعاً چيست و به چه چيزي مربوط مي‌شود. ما در اين مقاله تنها به بحث درباره فناوري Tessellation خواهيم پرداخت، اما در عين حال ميزان تأثير آن در هر دو حوزه بصري و نياز به قدرت پردازشي را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. منحني Tesselled به لطف مايكروسافت و سيستم عامل ويندوز 7 اين شركت، Tessellation سخت‌افزاري به‌عنوان يك نوآوري شگفت‌انگيز در نظر گرفته مي‌شود كه قرار است دنياي طراحي بازي‌ها را متحول سازد. در حالي‌كه اين فرضيه هنوز مي‌تواند معتبر باشد، اما كاملاً واقعيت ندارد. Nvidia و ATI (واحد تجارت گرافيكي AMD) مدت‌ها است كه در حال تجربه و حتي تا حدودي پياده‌سازي فناوري‌هاي مرتبط با Tessellation در محصولات خود هستند. در اكتبر سال 2001، اولين كارت‌هاي گرافيكي Radeon 8500 توسط شركت ATI (كه در آن زمان مستقل بود) عرضه شدند. در ميان فناوري‌هاي اين محصول، يك فناوري با نام TruForm به چشم مي‌خورد كه به‌صورت سخت‌افزاري پياده‌سازي شده بود. TruForm اساساً يك فناوري بافت گرافيكي بود كه از N Patches براي ايجاد يك سطح واقعاً منحني با استفاده از مثلث‌هاي موجود استفاده كرده و در نتيجه، اين سطح را براي ايجاد يك مدل چند‌ضلعي جديد با جزئيات بيشتر، Tesselled مي‌كرد. متأسفانه فناوري TruForm نتوانست طراحان بازي‌ها را به‌طور جدي تحت تأثير قرار دهد. مشكلات بصري مداوم با سلاح‌ها و قسمت‌هاي مختلف بدن كه حالتي بادكنكي پيدا مي‌كردند، مستلزم تلاش اضافه‌اي براي توليد مدل‌هاي جداگانه براي حالت‌هاي فعال و غيرفعال اين فناوري بود. مهم‌تر اين كه، Nvidia پس از تجربه شيوه‌هاي N Patches و RT Patches تصميم گرفت كه توسعه يك فناوري رقيب براي آن‌ها را به‌كلي كنار بگذارد. در نهايت، ATI نيز پشتيباني از TruForm را در درايورهاي Catalyst خود غيرفعال كرد، هرچند كه سخت‌افزار اين شركت هنوز مي‌توانست در صورت نياز محاسبات مربوطه را انجام دهد. پيش از تبديل شدن Tessellation سخت‌افزاري به يك ابزار ماندني، ابتدا بايد فرآيند استانداردسازي در ميان تمام محصولات اين حوزه انجام مي‌شد. بدون ترديد، فناوري Tessellation با وجود مشكلات خود هنوز بيانگر يك مفهوم نويدبخش بود و تنها به اندكي حمايت بيشتر از يك بازيكن قدرتمندتر بازار در مقايسه با ATI و Nvidia نياز داشت. عصر شبکه