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

[Trance]

يك دستورالعمــــل براي Tessellation سخت‌افزاري Tessellation سخت‌افزاري در ابتــــدا براي DirectX 10 در نظر گرفته شده بود، اما عرضه آن بعداً توسط مايكروسافت براي همراهي يك نسخه پيشرفته‌تر به تعويق افتاد. با آخرين طراحي GPU كه از قدرت و پيچيدگي بيشتري برخوردار بود، امكان پياده‌سازي موتور Tessellation در داخل خط لوله پردازش گرافيكي فراهم شد، به‌صورتي كه پشتيباني از Tessellation سخت‌افزاري DirectX 11 API به‌عنوان يكي از ملزومات طراحي GPUهاي اين نسل شناخته مي‌شود. اما Tessellation براي تغيير كيفيت كلي دقيقاً چه كاري انجام مي‌دهد؟ Tessellation سخت‌افزاري يك فناوري مقياس‌پذير است كه براي تقسيم‌بندي مجدد چندضلعي‌ها به قطعات كوچك‌تر و ظريف‌تر در نظر گرفته شده است تا بازي‌ها بتوانند تقريباً بدون هيچ هزينه‌اي در رابطه با عملكرد كارت گرافيكي، به جزئيات بيشتر و ظاهر دقيق‌تري دست پيدا كنند. به زبان ساده، فرآيند Tessellation چندضلعي‌ها را شكسته و قطعات به‌دست آمده را چند برابر مي‌كند تا ظاهر يك آبجكت را بهبود بخشد. بنابراين، يك مربع ساده مي‌تواند نه به‌صورت تنها دو مثلث، بلكه به‌صورت هزاران مثلث رندر شود. هر چه مثلث‌هاي بيشتري داشته باشيد، نتيجه نهايي بهتر و يا هموارتر خواهد بود. البته اين كار قبلاً نيز امكانپذير بود، اما تفاوت Tessellation سخت‌افزاري DirectX 11 در اين است كه الزاماً با افزايش فشار كاري كلي GPU همراه نخواهد بود و به همين دليل تغييري در نرخ فريم ايجاد نخواهد كرد. در ظاهر همه چيز بسيار ساده به نظر مي‌رسد. مثلث‌هاي بيشتر به معناي كيفيت بهتر هستند، بدون آن‌كه نيازي به تخصيص منابع بيشتر داشته باشند. در واقعيت، اين فناوري كاري بسيار بيشتر از ايجاد جذابيت بصري براي چشم انجام مي‌دهد. براي مثال، مي‌توان از تكنيكي با نام نگاشت جابجايي (Displacement Mapping) براي ارتقاي كيفيت تصوير با محاسبات Tessellation استفاده كرد. نقشه جابجايي (Displacement Map)، بافتي است كه اطلاعات ارتفاع را در يك مدل يا صحنه معين ذخيره مي‌كند. هنگامي كه اين بافت بر روي يك سطح اعمال مي‌شود، به رئوس موجود بر روي سطح امكان مي‌دهد تا بر اساس اطلاعات ارتفاع به بالا يا پايين جابجا شوند. محبوب‌ترين روش براي بهره‌گيري از اين تكنيك، اعمال نقشه‌هاي جابه‌جايي بر روي سطوح عوارض زمين به منظور ايجاد كوه‌ها، دره‌ها، ساحل رودخانه‌ها، دهانه‌هاي آتشفشان و... است. براي انجام نگاشت جابه‌جايي به‌صورت روان و قابل قبول، سطح مورد نظر بايد از تعداد زيادي رأس تشكيل شده باشد. اگر يك مدل رندر شده داراي تعداد ناكافي از رئوس باشد، هيچ مقداري از Tessellation مابين آن‌ها نمي‌تواند يك مدل واقعاً طبيعي را ايجاد كند. از آنجايــي كـــه خــط‌ لــولـــه Tessellation در DirectX 11 قابل برنامه‌ريزي است، مي‌توان از آن براي حل تعداد زيادي از مشكلات گرافيكي استفاده كرد. Tessellation كه توليد بخش‌هاي بسيار بزرگي از سطوح سرزميني را تحت تأثير قرار داده است، به همراه روش ديگري با نام الگوريتم پاكسازي مي‌تواند نرمي و همواري بخش‌هاي مختلف بدن يك كاراكتر، سطوح منحني يك اتومبيل و بعضي از جزئيات كوچك ديگر را ارتقا دهد. اين اولين روش Tessellation بود كه فناوري TruForm شركت ATI با كمك مثلث‌هاي PN (كه تحت عنوان N Patches نيز شناخته مي‌شدند) از آن استفاده مي‌كرد. الگوريتم مثلث‌هاي PN، مدل‌هايي با تفكيك‌پذيري پايين را به سطوح منحني تبديل مي‌كند كه به‌صورت يك مدل شبكه‌اي (Mesh) با مثلث‌هايي كه بر اساس Tessellation دقيق به دست آمده‌اند، ترسيم مي‌شود. آخرين نكته درباره پياده‌سازي Tessellation سخت‌افزاري كه اهميت آن از ساير جنبه‌هاي قبلي كمتر نيست، به استفاده از اين فناوري در دنياي منابع و قدرت پردازشي محدود مربوط مي‌شود. توسعه‌دهندگان بازي‌ها براي سال‌هاي طولاني مجبور بودند مرزهاي صحنه را با ديوارها، مه و يا كوهستان‌هاي بلندي بپوشانند. در بعضي از موارد حتي اشياي دور به‌طور ناگهاني ظاهر يا ناپديد مي‌شدند كه در نتيجه احساس كلي بازي را مختل مي‌كردند. اين وضعيت به همان اندازه كه مي‌تواند ناخوشايند و غيرواقعي به نظر برسد، يك جنبه ضروري براي نگهداشتن فشار كاري هندسي در يك سطح قابل قبول به شمار مي‌آيد. خوشبختانه Tessellation سخت‌افزاري مي‌تواند اين مشكل را با آدرس‌دهي شناور ميزان جزئيات در يك صحنه معين، برطرف كند. حتي اگر شما يك قصر قرون وسطايي پيچيده و يا يك شهر مدرن داشته باشيد، هر دو آن‌ها از يك فاصله دور تنها به‌صورت چند مثلث ساده رندر خواهند شد، اما هر چه فاصله كاراكتر شما با آن‌ها كمتر مي‌شود، به‌طور پيوسته جزئيات بيشتري به مدل اضافه خواهد شد تا كل تجربه بيننده كم و بيش به شرايط واقعي نزديك‌تر باشد. با توجه به اين واقعيت كه در حال حاضر كارت‌هاي گرافيكي پشتيباني كننده از فناوري Tessellation ‌سخت‌افزاري در سطوح و قيمت‌هاي گوناگوني توسط هر دو شركت AMD و Nvidia روانه بازار شده‌اند، ما تصميم گرفتيم تأثير بهره‌گيري از اين فناوري در بازي‌ها را از هر دو جنبه ارتقاي كيفيت ظاهري و همچنين فشار عملكردي بررسي كنيم. بستر و شيوه‌هاي آزمايش ما تصميم داريم تأثير Tessellation‌ سخت‌افزاري بر عملكرد بازي‌ها را با استفاده از بستر آزمايشي زير، ارزيابي كنيم: * پردازنده Core i7-975 Extreme Edition اينتل (33/3 گيگاهرتز) * مادربرد GA-EX58-Extreme گيگابايت (چيپ‌ست X58 اينتل) * 6 گيگابايت حافظه Corsair XMS3- 12800C9 م(3×2 گيگابايت، 1333 مگاهرتز، 9-9-9-24) * درايو ديسك سخت Spinpoint F1 سامسونگ (1 ترابايت، 32 مگابايت بافر، SATA II) * منبع تغذيه Ultra X4 850 W * نمايشگر Dell 3007WFP * سيستم عامل Windows 7 Ultimate 64-bit درايورهاي Nvidia GeForce و ATI Catalyst به‌صورت زير پيكربندي شده بودند: ATI Catalyst: * Smoothvision HD: Anti-Aliasing: Use application settings/Box Filter * Catalyst A.I.: Standard * Mipmap Detail Level: High Quality * Wait for vertical refresh: Always Off * AAMode: Quality * Other settings: default Nvidia GeForce: * Texture filtering – Quality: High quality * Vertical sync: Force off * Antialiasing - Gamma correction: On * Antialiasing - Transparency: Multisampling * CUDA – GPUs: All * Set PhysX configuration: Auto-select * Ambient Occlusion: Off * Other settings: default ما بالاترين سطح جزئيات در هر بازي را با استفاده از ابزارهاي استاندارد تأمين شده توسط خود بازي از منوي آن انتخاب كرديم. فايل‌هاي پيكربندي بازي به هيچوجه ويرايش نشده‌اند، زيرا كاربران عادي چيزي درباره نحوه انجام اين كار نمي‌دانند. ما آزمايش‌هاي خود را در تفكيك‌پذيري‌هاي 900×1600، 1080×1920 و 1600×2560 اجرا كرديم. در هر جايي كه اين امكان وجود داشته، ما MSAA 4x Antialiasing را به *****گذاري 16x Anisotropic استاندارد اضافه كرده‌ايم، مگر آنكه مشخصاً به وضعيت ديگري اشاره كرده باشيم.Antialiasing از منوي بازي فعال شده است. كارت‌هاي گرافيكي شركت كننده در اين آزمايش عبارتند از: * ATI Radeon HD 5870 * ATI Radeon HD 5830 * Nvidia GeForce GTX 480 * Nvidia GeForce GTX 460 عملكرد با استفاده از ابزارهاي خود بازي‌ها اندازه‌گيري شده است. ما نه تنها سرعت متوسط، بلكه حداقل سرعت كارت‌ها را در موردي كه امكانپذير بوده است، اندازه‌گيري كرده‌ايم. در ساير موارد، عملكرد به‌صورت دستي با استفاده از يوتيليتي Fraps 3.1.3 اندازه‌گيري شده است. در حالت اخير، ما آزمايش‌ها را سه بار تكرار كرده و سپس ميانگين سه نتيجه به‌دست آمده را براي مقايسه‌هاي عملكردي مورد استفاده قرار داده‌ايم.

[Trance]

نتايج عملكردي S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat GSC Game World با تكيه بر محبوبيت فوق‌العاده دو قسمت قبلي S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl و S.T.A.L.K.E.R.: Clear Sky، سومين قسمت اين مجموعه را معرفي كرده است. در حالي كه S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat هيچ ويژگي جديدي را به همراه ندارد، اما سنت اندكي بهتر كردن همه چيز را رعايت كرده است. طرح كلي قصه، جنبه‌هاي گرافيكي و الگوهاي هوش مصنوعي (AI)، همگي در اين بازي مورد بازنگري قرار گرفته‌ و به‌روز رساني شده‌اند تا يك احساس عميق‌تر را براي يك كاوش‌گر بالقوه ايجاد كنند. امتياز الهام‌بخش Stalker سال‌ها با ما بوده و حالا شروع به خودنمايي كرده است. بازي اصلي در اوايل سال 2007 منتشر شد و به سرعت تحسين عمومي را به‌خاطر ارايه بسيار خوب اتمسفر يك دنياي تغيير يافته بر اثر تشعشعات راديو اكتيويته، به‌دست آورد. در سال 2010، تجربه كلي بازي حتي با يك موتور ارتقا يافته X-ray نيز هنوز حال و هواي DirectX 8.1 را دارد، تنها با چند ويژگي جذاب نظير شعاع‌هاي نور خورشيد، سايه‌هاي نرم و نورپردازي HDR. همين موضوع در مورد پشتيباني از Tessellation نيز صادق است. در اين مورد نيز وضعيت بيشتر به يك كار سرهم بندي شده شباهت دارد تا يک پياده‌سازي مستحكم. بعضي از مدل‌هاي حيوانات و جزئيات كوچك تجهيزات NPCها، تنها مواردي هستند كه فناوري مذكور در آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. افت عملكرد به‌خاطر استفاده از Tessellation در S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat نسبتاً پايين و در عين حال ثابت است. ما عمداً روال عادي بازي را تغيير داديم تا NPCهاي بيشتري براي مدت زماني طولاني‌ در فريم حضور داشته باشند. به‌طور كلي، تفاوت همچنان در سطح 1 فريم باقي ماند. بنابراين به سختي مي‌توان قضاوت كرد كه كدام معماري تراشه، الگوريتم‌هاي Tessellation را به بهترين شكل ممكن پياده‌سازي مي‌كند. در مورد ارتقاي كيفيت تصوير، مي‌توانيم بگوييم كه Tessellation كار خود را به‌خوبي انجام مي‌دهد و تغيير خوشايندي را در هموارسازي بعضي از اشيا ايجاد مي‌كند، تنها نكته منفي اين است كه موارد واقعاً اندكي براي لذت بردن از آن در بازي وجود دارند. احتمالاً موتور S.T.A.L.K.E.R. كه ريشه‌هاي آن در كتابخانه‌هاي قبلي DirectX قرار دارند، قادر نيست امكان پياده‌سازي آسان فناوري Tessellation را در مقياس گسترده‌اي فراهم كند. اجازه بدهيد اميدوار باشيم كه عناوين جديدتر واقعاً بتوانند بازي را با پشتيباني ذاتي از Tessellation تغيير دهند. Aliens vs. Predator درست همانند آزمايش قبلي، بازي ويديويي Aliens vs. Predator تا حدود زيادي بر اتمسفر و شهرت بالاي امتيازهاي شناخته شده علمي تخيلي، تكيه دارد. در حالي‌كه اين بازي فاقد سطح قابل قبولي از نوآوري و تازگي است، در حال حاضر يكي از عناوين پرفروش بر روي فروشگاه آنلاين Steam به شمار مي‌آيد. الگوريتم‌هاي Tessellation در اين بازي تنها براي كسري از محاسبات لازم، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. هر دو طراحي Nvidia و ATI تقريباً عملكرد مشابهي را قبل و بعد از فعال شدن Tessellation به نمايش مي‌گذارند. به‌رغم اين واقعيت كه AMD بازي مذكور را به‌عنوان يك تجربه DirectX 11 واقعي ترويج مي‌كرد، در واقع موتور آن بر اساس مشخصات DirectX 9 ايجاد شده است، البته با چند ويژگي اضافي براي صاحبان آخرين نسل كارت‌هاي گرافيكي. از آنجايي كه Aliens vs. Predator نه تنها براي PC بلكه براي كنسول‌هاي Xbox 360 و Playstation 3 نيز به فروش مي‌رسد، بايد توجه داشته باشيد كه كنسول‌هاي مذكور قادر به پشتيباني از ويژگي‌هاي پيشرفته DirectX 11 نيستند. اين وضعيت باعث مي‌شود كه تعداد سطوح و مدل‌هايي كه از Tessellation بهره مي‌گيرند درست همانند S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat محدود باشد. شما تنها بر روي بدن پيچيده و شبيه به مار نژاد Aliens متوجه مزيت استفاده از اين فناوري مي‌شويد. احساس كلي حركات بدن به‌طور چشمگيري ارتقا يافته، اما براي آن‌كه متوجه اين موضوع شويد بايد مدت زيادي بدون شليك كردن به اين موجودات به آن‌ها نگاه كنيد، وضعيتي كه در يك بازي FPS بسيار دشوار است. به همين دليل، واقعاً به سختي مي‌توان گفت كه استفاده از Tessellation سخت‌افزاري تجربه اجراي بازي AvP را تغيير مي‌دهد، اما هنوز يك قابليت چشم‌نواز است. Colin McRae: Dirt 2 Dirt 2 با ادامه سنت خوب مجموعه افسانه‌اي شبيه‌سازي رالي Colin McRae، گرافيك‌هاي پيشرفته را براي به چالش كشيدن پخش‌هاي زنده تلويزيوني قهرماني رالي جهان، در اختيار شما قرار مي‌دهد. الگوريتم‌هاي Tessellation در Dirt 2 مي‌توانند در سه حالت فعال شوند. با قرار دادن تنظيمات بازي در وضعيت ULTRA، امكان دسترسي به Hardware Tessellated Animated rowds فراهم مي‌شود كه تماشاچيان واقعي‌تري را در اطراف مسيرهاي مسابقه ايجاد مي‌كند، بدون آن‌كه نيازي به انجام محاسبات بيشتر توسط GPU داشته باشد. در حالت بعدي، موتور بازي با كمك DirectX 11 از مثلث‌هاي PN خميده براي افزايش وضوح و نرمي مدل‌هاي رندر شده استفاده مي‌كند. بدون ترديد هواداران تشويق كننده در امتداد مسير مسابقه ظاهر واقعي‌تري پيدا مي‌كنند، اما تنها اندكي. دليل اين وضعيت آن است كه مدل‌هاي اصلي به حدي ساده و ابتدايي هستند كه حتي شديدترين الگوريتم‌هاي Tessellation نيز نمي‌توانند آن‌ها را به‌طور جدي تغيير دهند. حوزه بعدي بهره‌گيري از Tessellation، سطح آب است. اين ويژگي در تنظيمات بازي با عنوان Hardware Tessellated Dynamic Water شناخته مي‌شود. ايده اصلي ويژگي مذكور، توليد مثلث‌هاي بيشتر است تا آب را بر حسب نزديكي مسير دوربين به آن، واقعي‌تر نشان دهد. در اين مورد خاص، Domain Shader از بافت حوزه ارتفاع نمونه‌برداري مي‌كند تا Tesselled Mesh را به‌صورت متناظر با آن جابجا كند و نتيجه نهايي، يك سطح آبي بسيار واقع‌گرايانه‌تر و از نظر فيزيكي دقيق‌تر را فراهم مي‌كند. بخش نهايي بهبود Tessellation، در قالب Hardware Tessellated Dynamic Cloth خودنمايي مي‌كند. اين گزينه، روش رندر صفحات پلاستيكي، پرچم‌ها و ساير سطوح پارچه‌اي توسط موتور بازي را تغيير مي‌دهد. در اينجا نيز موتور بازي از مثلث‌هاي PN خميده براي ارتقاي كيفيت اشياي مذكور استفاده مي‌كند. نتيجه نهايي، يك انيميشن بسيار روان‌تر از اشياي پارچه‌اي در اطراف مسير مسابقه است. اما بايد ديد که به‌دست آوردن كيفيت بالاتر رندر نهايي، چه هزينه‌اي را به همراه خواهد داشت. اگر تصميم بگيريد Tessellation سخت‌افزاري را در بازي Dirt 2 فعال كنيد، نيازي نداريد كه به دنبال قابليت‌هاي اوركلاكينگ بيشتر و يا كارت‌هاي گرافيكي سريع‌تر باشيد. هر دو گروه محصولات Nvidia و ATI الگوريتم‌هاي Tessellation را بدون هيچ تأثير قابل ملاحظه‌اي پردازش مي‌كنند. بزرگ‌ترين افت عملكرد در آزمايش‌هاي ما، معادل دو درصد در نرخ فريم متوسط بود. با هدف دستيابي به سطح بالاتري از كيفيت و تأثيرگذاري كلي بر روي بازيكنان، Codmasters كار بسيار خوبي را در زمينه پياده‌سازي الگوريتم‌هاي Tessellation در آخرين شبيه‌ساز مسابقات رالي خود انجام داده است. واقعاً تأسف‌آور است كه با سرعت 160 كيلومتر در ساعت، شما زماني براي تماشاي دقت فيزيكي آب يا زيبايي جمعيت تماشاچي و پرچم‌ها نخواهيد داشت. از جنبه مثبت، خود فناوري واقعاً كار مي‌كند و تأثيري بر نرخ فريم بازي شما نمي‌گذارد. Metro 2033 شما در سال 2033 هستيد؛ مكان، متروي مسكو و يا حداقل چيزي است كه از آن باقي مانده. مأموريت شما زنده ماندن و يافتن راهي براي متحد كردن انسان‌ها و موجودات جهش‌يافته است. اين بازي يك شاهكار در حوزه گرافيك‌هاي كامپيوتري امروزي به شمار مي‌آيد كه مي‌تواند حتي قدرتمندترين سيستم‌ها را نيز به زانو درآورد. برخلاف موارد قبلي، Tessellation سخت‌افزاري با مقياس بسيار بزرگ‌تري در اين بازي پياده‌سازي شده تا همواري مدل‌هاي مختلف مورد استفاده در آن را ارتقا دهد.

[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