نگاهي عميق به Tessellation

[Trance]

Tessellationبر روي مدل‌هاي انساني و حيواني مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا شما به سختي مي‌توانيد متوجه تفاوت‌ها شويد، اما با ادامه بازي پس از فعال كردن Tessellation سخت‌افزاري، يك احساس كامل‌تر را از كل تجربه بازي به‌دست مي‌آوريد. بيان و يا نمايش اين موضوع با تصاوير واقعاً دشوار است، اما Tessellation اتمسفر دنياي Metro 2033 را ارتقا مي‌دهد. تصوير نهايي الزاماً داراي جزئيات بيشتري نيست، اما خود را با يك احساس 3 بعدي‌تر نمايش مي‌دهد، بدون آن‌كه از نمايشگرهاي گران‌قيمت يا عينك‌هاي سنگين استفاده كرده باشيد. افت عملكرد در Metro 2033 به‌طور چشمگيري متغير است. گرچه در اكثر موارد اين جريمه عملكردي در حدود 10 تا 20 درصد است، اما Nvidia GeForce GTX 480 با اجراي الگوريتم‌هاي Tessellation در تفكيك‌پذيري 1600×2560 مشكلاتي داشت. افت عملكرد در اين مورد خاص نزديك به 50 درصد بود، نه عددي كه شما به‌طور عمومي مايل به مشاهده آن هستيد. گزينه Hardware Tessellation در بازي Metro 2033 واقعاً شما را وادار مي‌كند تا پيش از تصميم‌گيري درباره فعال كردن (يا نكردن) آن خوب فكر كنيد. از يك سو، شما از مدل‌هاي نرم‌تر و كاراكترها و هيولاهاي زنده‌تري در بازي لذت خواهيد برد. از سوي ديگر، با بلعيده شدن عملكرد ارزشمند كارت گرافيكي شما توسط محاسبات Tessellation، نرخ فريم پايين‌تر آمده و رواني اجراي كلي بازي كه در يك بازي FPS به آن نياز داريد را مختل مي‌سازد. Stone Giant در حالي كه كمبود كلي عناوين DirectX 11 از شركت‌هاي مشهور و جاافتاده به يك وضعيت ناخوشايند تبديل شده، اما همين شرايط به شركت‌ها يا تيم‌هاي كوچك‌تر امكان داده تا به‌خاطر ديدگاه‌هاي خود مورد توجه قرار بگيرند. BitSquid يك شركت توسعه دهنده موتور بازي در استكلهم سوئد است كه تمام ويژگي‌هاي جديد API مايكروسافت از جمله Compute Shader 5، Tessellation و پشتيباني بهبود يافته از Multi-Threading را در محصولات خود پياده‌سازي مي‌كند. مقايسه Stone Giant يك دموي فني بسيار زيبا است كه نشان مي‌دهد توسعه دهندگان بازي‌ها با استفاده از ابزارهاي قدرتمندي نظير Tessellation قادر به انجام چه كارهايي خواهند بود. تنها براي نشان دادن ميزان واقعي تغييراتي كه بر روي هندسه مدل‌ها اعمال مي‌شوند، BitSquid شامل يك حالت وايرفريم است. بهبود كلي كيفيت، واقعاً چشمگير است. ديواره‌ها و مدل خود غول تا حدود زيادي از به‌كارگيري الگوريتم‌هاي Tessellation بهره مي‌گيرند. حتي در يك تنظيمات متوسط، تصوير طبيعي‌تر به نظر مي‌رسد و اگر بخواهيد كمي نرخ فريم بيشتر را براي دستيابي به تنظيمات بالا صرف كنيد، نتيجه نهايي حتي براي مشكوك‌ترين افراد به فناوري Tessellation سخت‌افزاري نيز نااميد كننده نخواهد بود. به لطف يك گزينه در اين ابزار مقايسه‌اي، امكان ارزيابي عملي فشارهاي كاري سطوح متفاوت محاسبات Tessellation كه توسط اين مقايسه انجام مي‌شوند را اندازه‌گيري كنيم. از آنجايي كه فناوري Tessellation در هر بخش از DNA اين ابزار مقايسه‌اي وجود دارد، افت عملكرد كاملاً قابل پيش‌بيني است. محاسبات پيچيده بر روي ديوارها و مدل Stone Giant به 11 تا 27 درصد افت در عملكرد خانواده محصولات Fermi شركت Nvidia منتهي شدند. افت عملكرد براي محصولات AMD حتي از اين سطح نيز بالاتر است. معماري EverGreen با تنظيمات بالاي Tessellation دچار مشكل شده و تفاوت چشمگيري تا سطح 52 درصد افت كيفيت را به نمايش مي‌گذارد. با توجه به اين واقعيت كه Stone Giant ذاتاً يك آزمايش مصنوعي است، به نظر مي‌رسد كه محصولات Nvidia هنوز گزينه‌هاي بهتري براي محاسبات مربوط به Tessellation هستند. از سوي ديگر، مادامي كه شما اشتياق خود را در سطح متوسطي حفظ كنيد، محصولات AMD نيز به همان اندازه خوب خواهند بود. Unigine Heaven Benchmark 2.1 آخرين آزمايش مقايسه‌اي ما از يك توسعه‌دهنده مستقل روسي موتورهاي بازي يعني Unigine Corp مي‌آيد. Heaven Benchmark يك مقايسه DirectX 11 GPU مبتني بر موتور پيشرفته Unigine با استفاده جامع از فناوري Tessellation به شمار مي‌آيد. Tessellation در اين آزمايش مقايسه‌اي در هر نقطه‌اي كه بتوانيد چشمان خود را بر روي آن قرار دهيد پياده‌سازي شده است. ساختمان‌ها، طناب‌ها، مجسمه اژدها، پله‌ها، سنگفرش خيابان و هر چيزي ديگري با پياده‌سازي فناوري Tessellation سخت‌افزاري ارتقا يافته يا تحت تأثير آن قرار گرفته، تفاوت چشمگيري را ايجاد مي‌كند. براي كمك به ارزيابي بارهاي كاري متفاوتي كه الگوريتم‌هاي Tessellation مي‌توانند بر پردازنده گرافيكي شما تحميل كنند، Unigine Corp. سه حالت Tessellation‌ را در اين مقايسه فراهم كرده است: * حالت Moderate: اين حالت براي مقايسه محصولات عمومي در نظر گرفته شده و عملكرد قابل قبولي را بر روي دامنه گسترده‌اي از سخت‌افزارهاي DX 11 فراهم مي‌كند. * حالت Normal: حالت پيش‌فرض قابل دسترسي در اين مقايسه كه سطح بهينه‌اي از نسبت كيفيت به عملكرد را نمايش مي‌دهد. اين حالت با بهره‌گيري از فناوري Tessellation سخت‌افزاري به تفاوت بصري برجسته‌اي دست پيدا مي‌كند. * حالت Extreme: براي انطباق با چشم‌انداز نسل‌هاي بعدي سخت‌افزارهاي منطبق با DirectX 11 طراحي شده كه Tessellation‌ را در يك تا دو سال آينده به سطح نهايي آن خواهند رساند. اگر قرار باشد بازي‌هاي آينده با رهنمودهاي Unigine Corp. ساخته شوند، توسعه‌دهندگان تراشه‌هاي گرافيكي بايد شيوه‌هاي خود براي طراحي معماري را مورد بازنگري قرار دهند. حتي در حالت Moderate نيز هر دو كارت گرافيكي Radeon HD 5870 و Radeon HD 5830 نزديك به 18 تا 24 درصد از عملكرد خود را از دست مي‌دهند. با اجراي حالت Extreme، آينده براي معماري امروزي بيش از پيش تيره و تار مي‌شود. يك كارت گرافيكي مدرن 400 دلاري كه 11 تا 18 فريم بر ثانيه را توليد مي‌كند، منظره خوشايندي براي استناد به شمار نمي‌آيد. تنها دلداري احتمالي اين است كه خود Unigine Corp. مي‌گويد اداره چنين فشار كاري قطعاً براي محصولات گرافيكي امروزي بسيار دشوار خواهد بود. شركت Nvidia تراشه Fermi خود را به‌عنوان اولين خانواده كارت‌هاي گرافيكي معرفي مي‌كند كه با در نظر گرفتن فناوري Tessellation‌ سخت‌افزاري به‌عنوان يكي از ويژگي‌هاي كليدي طراحي شده است وHeaven Benchmark مي‌تواند شاهدي بر اين مدعا باشد. بدون ترديد GeForce GTX 480 و GeForce GTX 460 عملكرد بهتري را در مقايسه با رقباي خود در اردوگاه AMD به نمايش گذاشته‌اند. ما شاهد افت عملكردي در حدود 10 تا 20 درصد با تنظيمات Moderate هستيم. در مورد حالت Extreme، حتي قدرتمند‌ترين عضو اين خانواده يعني GeForce GTX 480 نيز از يك افت عملكرد 30 تا 40 درصدي رنج مي‌برد. جمع‌بندي ما در اين مقاله به بررسي شش پياده‌سازي متفاوت از فناوري Tessellation سخت‌افزاري پرداختيم. با كمك الگوريتم‌هاي Tessellation، امكان برجسته‌سازي و يا حتي پنهان كردن بخش‌هاي معيني از طراحي مدل كاراكتر به‌وجود مي‌آيد، زيرا Tessellation مي‌تواند سطوح و جزئيات جديدي را فراهم كند. از اين به بعد، يك تصوير زيبا مي‌تواند بيشتر كدنويسي شده و كمتر به كار يك هنرمند وابستگي داشته باشد. ارزيابي كيفيت در يك وضعيت تركيبي قرار دارد. آيا Tessellation با يك تفاوت واقعي در بازي‌هاي ويديويي امروزي همراه است؟ به‌طور خلاصه، مادامي‌كه شما با اين فناوري به‌عنوان يك تكامل رفتار كنيد نه يك تحول، بله، چنين تفاوتي را ايجاد مي‌كند. حتي اگر Tessellation سخت‌افزاري براي رندر بخش‌هاي كوچكي از يك فريم مورد استفاده قرار گرفته باشد، نظير جزئيات NPC در S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat يا مدل‌هاي Alien در بازي ويديويي Aliens vs. Predator، باز هم بر احساس بصري بازي تأثير مي‌گذارد. بازي Colin McRae: Dirt 2 يك مورد خاص به شمار مي‌آيد و اگر شما واقعاً توجه كنيد مي‌توانيد ببينيد كه فناوري Tessellation جذابيت‌هاي بصري گوناگوني را به بازي اضافه مي‌كند، اما در واقع شما هنگام دنبال كردن مسير در يك اتومبيل مسابقه‌اي زمان كافي براي لذت بردن از اين نما را در اختيار نخواهيد داشت. بـــازي ويديويي Metro 2033، مقايسه Stone Giant benchmark و مقايسه Heaven در سمت ديگر قرار گرفته‌اند. اين عناوين، نسل جديد‌تري از برنامه‌ها به شمار مي‌آيند كه به‌طور گسترده‌تري از الگوريتم‌هاي Tessellation استفاده مي‌كنند. اگر واقعاً مي‌خواهيد بدانيد كه قرار است بازي‌هاي آينده چه ظاهر داشته باشند، يكي از اين برنامه‌ها را دانلود كرده يا بخريد و آن را بر روي يك كارت گرافيكي سازگار با DirectX 11 اجرا كنيد. پله‌ها ديگر شبيه يك شيب به نظر نمي‌رسند و سنگ‌هاي داخل ديوارها داراي حجم خواهند بود. البته شما بايد بهايي را براي دستيابي به چنين تغييرات قابل ملاحظه‌اي بپردازيد. در زمينه افت عملكرد خام معماري‌هاي Nvidia و AMD به سختي مي‌توان قضاوت كرد كه در حال حاضر الگوريتم‌هاي Tessellation كدام شركت داراي ارجحيت است. در مورد سه آزمايش اول، افت كلي نرخ فريم بسيار اندك بوده و يا در بين كل شركت‌كنندگان ثابت مي‌ماند. در عين حال، وقتي فشار كاري Tessellation افزايش مي‌يابد محصولات Fermi شركت Nvidia گرايش كمتري را براي از دست دادن نرخ فريم خود نشان مي‌دهند. سه آزمايش آخر به‌وضوح محصولات طراحي شده Nvidia را ترجيح مي‌دهند. به‌طور متوسط، محصولات Nvidia‌ در زمينه محاسبات Tessellation‌سخت‌افزاري بين 5تا 10‌درصد كارآمدتر هستند. با اين‌حال بايد به ياد داشته باشيد كه Stone Giant و Heaven هر دو مقايسه‌هاي مصنوعي هستند كه در حال حاضر هيچ بازي ويديويي بر اساس موتور آن‌ها پياده‌سازي نشده است. در عين حال، Metro 2033 نيز تنها يك بازي است كه به سختي مي‌تواند يك عامل تعيين كننده باشد. در مجموع‌، مي‌توان گفت كه Tessellation سخت‌افزاري يك سال پس از تولد رسمي خود هنوز يك كودك است كه به راهنمايي و تربيت نياز دارد. با تلاش صحيح والدين، مي‌توانيم شاهد يك رشد واقعاً شگفت‌انگيز براي آن باشيم، اما تنها زمان مشخص مي‌كند كه Tessellation در بازي‌ها چه موقع به بلوغ خود مي‌رسد. عصر شبکه