Аппаратное ускорение physx что это
Обзор технологии NVIDIA PhysX
Центральный процессор всегда считался сердцем компьютера. Эта небольшая микросхема отвечает за выполнение всех важных операций, заданных программами операционной системы, и координирует работу компонентов ПК. Однако современные графические чипы по своей мощности (да и по количеству транзисторов) давно обогнали ЦП, и попытки переложить часть работы центрального процессора на плечи видеокарты в последнее время предпринимаются все чаще и чаще. Активнее всего на этом поприще проявляет себя компания NVIDIA, видеокарты которой с недавних пор перестали быть просто ускорителями игровой графики. Они рассчитывают физические процессы, кодируют видео и даже участвуют в глобальных программах, связанных с распределенными вычислениями.
Наш сегодняшний рассказ о том, что могут предложить своим владельцам современные графические платы, а также о том, насколько это важно, да и важно ли вообще.
Разрушая стереотипы
Эффекты, завязанные на законах физики, есть сегодня в любой уважающей себя трехмерной игре.
Все началось пару лет назад, когда NVIDIA прямо заявила, что графические платы нового поколения должны уметь нечто большее, чем просто выводить на экран красивую картинку. А через некоторое время компания представила набор компонентов для разработчиков под названием CUDA (Compute Unified Device Architecture). Новая платформа открывала перед видеокартами широкое поле для маневров. Теперь графические чипы могли попробовать себя в следующих задачах: декодирование видео, научные и инженерные расчеты, медицинские исследования, финансовые вычисления.
Чтобы повысить ценность платформы в глазах обывателей, NVIDIA возложила на видеокарты ускорение физики. Почти во всех современных играх есть подсистема, которая симулирует физические законы реального мира, что, в свою очередь, повышает реалистичность игрового процесса. Возьмем, к примеру, The Elder Scrolls 4: Oblivion. Физический движок этой игры учитывает массу и плотность объектов, силу трения, гравитационное воздействие и другие параметры. Что это дает? Вода ведет себя почти как настоящая, тела убитых врагов плавают на ее поверхности, деревья гнутся на ветру, одежда повторяет движения тела.
В автомобильных симуляторах речь идет о тех параметрах, от которых напрямую зависит скорость, управляемость и тормозной путь машины. Именно поэтому игрок чувствует разницу между Lamborghini Murcielago и Ford Mustang GT.
Физические вычисления — это головная боль для процессора. Ведь ему и так приходится нелегко, а тут еще заставляют просчитывать множество параметров, связанных с взаимодействием объектов. Современный графический чип с большим числом потоков куда лучше подходит для этих целей.
Осознав это, NVIDIA твердо вознамерилась, используя CUDA и свои видеокарты, поднять игровую физику на новый уровень. Поначалу компания использовала движок Havok FX. Но после того, как Intel купила Havok, NVIDIA оказалась в затруднительном положении.
Спасательный круг
А потом под руку NVIDIA подвернулась фирма Ageia, которая потерпела крах со своим физическим ускорителем PhysX и медленно, но верно шла ко дну. NVIDIA подсуетилась и в феврале 2008 года выкупила бедствующую компанию. Графического гиганта заинтересовали не столько железные разработки Ageia, сколько программный набор PhysX SDK, который использовал аппаратные возможности чипа PhysX, но мог прекрасно обходиться и без него (в этом случае расчет физических эффектов ложился на процессор). Не прошло и полугода, как технология PhysX задышала с новой силой. Первым делом NVIDIA прикрутила ее поддержку к своим топовым решениям. С каждой новой версией драйверов совместимость с PhysX обретали и другие модели видеокарт.
В середине августа 2008 года NVIDIA выпустила GeForce Power Pack, активирующий PhysX на платах серий GeForce 8xxx, GeForce 9xxx и GTX 2xx. Тем самым компания расширила пользовательскую базу до 80 миллионов человек во всем мире. Загрузить этот программный пакет может любой желающий, а находится он на странице www.nvidia.ru/theforcewithin.
В Power Pack входят: драйвера, бесплатная игра Warmonger — Operation: Downtown Destruction, демоверсия игры Metal Knight Zero, дополнительные уровни для Unreal Tournament 3, клиент проекта распределенных вычислений Folding@home, пробная версия видеокодера Elemental Technologies Badaboom, а также несколько демоприложений, показывающих возможности технологии PhysX. С нашими впечатлениями от игр и демок, входящих в состав Power Pack, вы можете ознакомиться в разделе, посвященном тестированию.
Пара слов о Badaboom. Просматривать видео любых форматов умеет только персональный компьютер. Остальным устройствам (консолям, плеерам, КПК и прочим) требуется перекодирование ролика в понятный им вид. Существует множество программ-кодировщиков, но все они используют ресурсы центрального процессора. Поэтому на преобразование стандартного полуторачасового фильма уходит порядочно времени. Badaboom — тоже кодировщик, но он задействует шейдерные процессоры видеокарт, благодаря чему процесс перегона форматов протекает как минимум вдвое быстрее (в зависимости от используемой видеокарты). Что самое приятное, при этом ЦП свободен для выполнения любых других задач. К примеру, при кодировании клипа из H.264 в MP4 процессор загружен всего на 6%.
На преобразование обычного фильма в формат, понятный плееру Apple iPod, программа Badaboom в компании с GeForce GTX 280 потратит в два раза меньше времени, чем процессор Core i7.
У программы предельно простой интерфейс, в наличии много предустановок (для самых популярных устройств). Без минусов, правда, не обошлось: текущая версия Badaboom поддерживает ограниченное количество входных форматов. И, разумеется, владельцы видеокарт от AMD, а также интегрированных решений Intel использовать программу не смогут — Badaboom работает только с платами NVIDIA.
Еще повоюют?
Намерения NVIDIA тверды как никогда. Компания хочет, чтобы ее физическая платформа использовалась в как можно большем числе игр. Intel, в свою очередь, заявляет, что с ускорением физических эффектов прекрасно справятся многоядерные процессоры. На ее стороне — армия опытных программистов, которую компания получила после покупки компании Havok.
Сейчас Intel работает над архитектурой Larrabee. У первых графических чипов нового семейства будет свыше десяти ядер на одном кристалле. Разумеется, сфера применения таких процессоров не ограничивается одной лишь обработкой графики. Они будут использоваться для научных расчетов, моделирования природных процессов и, конечно же, ускорения физики в играх. Что немаловажно, программируется Larrabee теми же самыми командами, что и обычные процессоры архитектуры x86. Это сильно упростит написание приложений, совместимых с новыми графическими чипами Intel.
В первой половине 2009 года должно выйти около 40 игр с поддержкой PhysX, в числе которых столь ожидаемая нами Mirror’s Edge
Компания AMD также не намерена сидеть в стороне. Уже сейчас ее процессоры и видеочипы оптимизируются под физический движок Havok. Как показывает практика, Havok очень хорошо дружит с процессорами AMD, особенно с четырехъядерными Phenom X4. К началу 2009 года компания планирует выпустить видеокарту, которая для ускорения вычислений будет использовать стандартные средства DirectX 11.
Практика
Эта видеокарта справится с любыми задачами, будь то отображение реалистичной графики или симуляция физических законов реального мира.
Допустим, вы счастливый обладатель платы GeForce 8-й, 9-й или 200-й серии. Как включить ускорение физики средствами видеокарты в играх? В каких приложениях можно оценить преимущество технологии NVIDIA PhysX? Действительно ли результаты столь впечатляющие, как обещала NVIDIA? Мы попробуем ответить на все эти вопросы.
Постановка задачи проста: доказать, что современные видеокарты NVIDIA справляются с обработкой физики лучше, чем последнее поколение процессоров, или опровергнуть это утверждение. Поэтому набор основных компонентов для тестового стенда был очевиден: взятый с пылу с жару ЦП Intel Core i7-920, пара мощных видеокарт ZOTAC GeForce GTX 280 AMP! Edition и другая парочка графических плат, но уже послабее — две ZOTAC GeForce 9800 GTX+. В остатке: материнская плата ASUS P6T Deluxe и 6 Гб оперативной памяти от OCZ. Испытания проводились в 64-битной версии Windows Vista Ultimate.
Набор тестовых приложений был следующим:
— Unreal Tournament 3 с установленным PhysX-дополнением;
— сетевой экшен с полностью разрушаемым окружением Warmonger — Operation: Downtown Destruction;
— пре-альфа-версия игры Metal Knight Zero — многопользовательского сетевого шутера, в котором все окружение можно разрушить;
— бенчмарк Nurien, основанный на технологиях одноименной социальной сетевой игры (разрабатывается).
Все они входят в состав GeForce Power Pack (в случае с Unreal Tournament 3 речь идет только о дополнении PhysX) и могут быть свободно скачаны с сайта компании.
Установка
Для начала следует обзавестись самыми свежими драйверами для видеокарты. На момент написания статьи была доступна версия GeForce 180.48, которая включала в себя драйвера PhysX 8.10.13. То есть нужно скачать всего один инсталляционный файл.
| |||||||||||||||||||||
Тестирование
Все тестовые забеги мы проводили в разрешении 1280×1024 при включенной 16-кратной анизотропной фильтрации, но без сглаживания. Столь низкое разрешение было выбрано не потому, что в нашем распоряжении не оказалось мониторов с большей диагональю. Дело в том, что в таком режиме объективнее всего отслеживается влияние центрального процессора на уровень fps в играх.
Давайте пройдемся по результатам наших испытаний.
Unreal Tournament 3
Оригинальный UT3 очень хорошо оптимизирован и не содержит каких-либо экстраординарных физических спецэффектов. Поэтому мы использовали PhysX-дополнение, которое включает в себя три новых уровня: Tornado, Lighthouse PhysX и Heat Ray PhysX. На первой карте хозяйничает гигантский смерч. Он свободно перемещается по уровню, снося все на своем пути и норовя догнать игроков. Вторая карта представляет собой один большой маяк, в котором можно раскурочить буквально каждую стену, лестницу и перекрытие. Ну а третий уровень — классическая карта Heat Ray c возможностью частичного разрушения и поддержкой еще нескольких физических эффектов.
Что же мы видим: тестирование только началось, а Core i7-920 уже посрамлен. Обе платы демонстрируют троекратное преимущество над процессором. Добавление второй видеокарты, которая занимается исключительно обработкой физики, приводит к увеличению производительности на 20-50% в зависимости от модели платы.
Warmonger — Operation: Downtown Destruction
На этом этапе видеокарты NVIDIA лишь укрепили свои позиции — все то же троекратное преимущество. Процессор Intel начинает потихоньку сгорать от стыда. Интересно, что система с GeForce 9800 GTX+ после установки еще одной платы получает чуть ли не 100-процентный прирост, тогда как добавочная GeForce GTX 280 увеличивает fps лишь на 30%.
Metal Knight Zero
Рассказывать о Metal Knight Zero особо нечего. Бегаем, стреляем, наблюдаем, как объекты разлетаются на мелкие кусочки в соответствии с законами физики. Плюс к тому, здесь в полной мере реализована симуляция ткани: флаги и прочие тряпки развеваются на ветру и рвутся точно так же, как и в реальной жизни.
Комментарии к результатам излишни: разница между видеокартами и ЦП просто феноменальная. А вот добавление второй платы практически не влияет на показатели fps.
 |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nurien
Бенчмарк Nurien предлагает нам насладиться пятиминутным показом мод. Здесь есть подиум с бодро вышагивающими по нему моделями и толпа зрителей. Волосы и юбки девушек развеваются при ходьбе, продвинутая лицевая мимика передает их веселое настроение, подиум непрерывно озаряется вспышками фотоаппаратов. Действо происходит под зажигательную музыку.
Nurien — единственное приложение, в котором Core i7 смог хоть как-то реабилитироваться. Отставание ЦП всего лишь двукратное, а fps наконец-то превысил отметку в 25 кадров в секунду. Установка еще одной GeForce 9800 GTX+ дает прирост в 10%, а дополнительная GeForce GTX 280 практически никак не влияет на результат.
Процессор — не главное
Каким NVIDIA видит будущее компьютеров? Компания делает ставку на симбиоз недорогого процессора и мощного графического чипа. Наши тесты наглядно показали, что у этой идеи есть все права на существование. Видеокарты NVIDIA отменно справляются с обработкой сложных физических эффектов в играх с поддержкой PhysX. А ведь это — лишь одно из немногих применений CUDA в повседневной жизни.
В будущем графический чип может легко стать центральным компонентом компьютера. Апгрейд видеокарты обеспечит заметный прирост быстродействия, а на откуп процессору останется ряд базовых задач, в которых не требуется сложных многопоточных вычислений. Правда, компании-производители ЦП вряд ли смирятся с таким положением вещей. Так что нас с вами ждет очередной виток борьбы за выживание. Может быть, недалек тот день, когда процессор перестанет быть центральным?
Аппаратное ускорение физики в играх: тонкости, возможности, перспективы
Чуть более года назад, в марте 2005, никому не известная на тот момент компания AGEIA объявила о разработке первого в истории аппаратного ускорителя физики. Как это часто бывает, сразу никто это сообщение всерьёз не воспринял. Игровая индустрия – одна из тех областей, в которой революции ожидаются несколько раз в неделю: сегодня нам обещают революционные нововведения в игровом процессе, а завтра мы узнаём, что это было не более чем рекламной фишкой. Примерно то же самое было и с AGEIA и её физическим ускорителем PhysX. Мало ли какие ускорители ещё придумают. Слыхали мы и о воксельных акселераторах, и о программных ускорителях Интернета, и вообще много о чём.
Впрочем, на последовавшей после этого конференции GDC (Game Developers Conference – западный аналог и прообраз отечественной КРИ) AGEIA раскрыла-таки первые подробности, и все сомнения насчёт существования ускорителя моментально развеялись. Похоже, мы в самом деле имеем дело с новым этапом развития игр и, следовательно, игрового железа. Всё бы хорошо, вот только сразу после этого компании-производители графических карт нашли альтернативные способы ускорения физики. Обо всём этом и пойдёт речь в данной статье.
Прелюдия
Времена, когда компания 3DFX представила первый ускоритель трёхмерной графики, вы, наверное, помните слабо. И действительно, было это очень давно. Напомним, что первый 3D-ускоритель именовался Voodoo и работал в паре с обычной видеокартой. Какие последствия это за собой повлекло, всем понятно. Качество графики в играх за какие-то два года сделало просто неимоверный скачок, 3DFX продолжила развивать свои идеи и после Voodoo представила Voodoo 2, Voodoo 3 и т.д. Развитие игр шло по прямой. Каждый год возрастали среднестатистические системные требования, надпись «обязательное наличие 3D-ускорителя» присутствовала почти на каждой коробке.
С тех времён мало что изменилось. На рынке графических карт появились новые игроки – ATI и NVIDIA, которые постепенно наращивали бицепсы и одну за одной выпускали линейки карт. GeForce 256, GeForce 2, 3, 4, 5xxx, 6xxx, 7xxx… Radeon 7xxx, 8xxx, 9xxx, Xxxx, X1K… Про 3DFX сейчас мало кто помнит. А на рынке игрового железа грядёт новая эра – эра ускорителей физики. С одной стороны, такое событие можно было предсказать всего пару лет назад, с другой – никто так и не рискнул предположить, что следующей областью, в которой потребуется аппаратное ускорение, станет именно физика. Сейчас мы можем назвать около десятка технологий по расчёту физик в играх, которые давно и прочно вошли в индустрию: Meqon, Havok, MathEngine, Tokomak, Newton, Karma… и это первое, что пришло на ум. Существует ещё немало физдвижков, менее примечательных, но, тем не менее, успешно существующих.
Аппаратное ускорение physx что это
PhysX — дополнительный движок в видеокарте, чтобы более реально отражать движения и явления. В настоящее время этим двигателем обладает компания nVidia. По сути это технология аппаратного ускорения. В большинстве случаев данный движок входит в пакет драйверов к видеокарте nVidia. PhysX помогает ускорить расчеты видеокарте. В настоящее время он применяется на следующих операционных платформах: Windows, Linux, Mac OS X, Wii, PlayStation 3, Xbox 360.
Благодаря инженеру Эран Бэдиту в 28 июня 2008 данная технология в настоящее время также доступна для видеокарт компании Radeon.
Что нужно знать геймерам о PhysX?
Благодаря этому движку, программисты избавляются от написания программных кодов по расчету сложных движений. Тем самым они надеются, что этот движок PhysX будет установлен на вашей операционной системе для правильного и корректного функционирования игры. Поэтому на коробке или в описании игры указывается системные требования, а также ряд нужного дополнительного программного обеспечения которое нужно для функционирования игрушки.
PhysX SDK — в основном обрабатывает три главных направления:
Язык оригинала: русский;
Название: NVIDIA PhysX;
Тип издания: Лицензия;
Назначение: Графика;
Разработчик: NVIDIA;
Год: 2010;
Платформа: PC;
Версия: 9.10.0513;
Язык интерфейса: Русский;
Таблетка: не нужно;
Системные требования: Windows XP 64-bit, Windows 7 64-bit, Windows 7, Windows XP.
Описание:
Игорь Адаменко
По умолчанию, при любом обновлении драйверов Нвидиа, вам поставят кучу ненужного софта. Стоит выбирать выборочную установку, дабы потом не страдать от всплывающих окон и тормозящей системы.
Как только запустили инсталлятор, скаченный с официального сайта, он просит распаковаться. Обычно на C:\NVIDIA.
После установки можно эту папку удалять, иначе она будет расти при каждом обновлении на 600-700 Мб. Если пользуетесь утилитой CCleaner, то можете не переживать по этому поводу. Там по умолчанию отмечено удаление этих файлов. При следующем запуске она всё вычистит.
При выборочной установке надо определиться с компонентами, которые следует ставить:
ТЕХНОЛОГИЯ PHYSX
Технология NVIDIA PhysX предлагает более качественный игровой процесс и более яркие впечатления от игры, обеспечивая более реалистичное взаимодействие окружений и персонажей, чем когда-либо. Благодаря более реалистичному поведению графика выглядит и воспринимается намного лучше. В начале эпохи 3D игр персонажи и миры создавались из прямоугольников с деколями на них. По мере развития технологий прямоугольники превратились в геометрически более подробные полигоны, а деколи стали иметь более точно затененные и освещенные текстуры. Однако большинство людей все еще замечали странное различие между игровым окружением и реальностью, что мешало поверить и полностью погрузиться в мир игры. До изобретения PhysX дизайнерам игр приходилось заранее вычислять, как объект поведет себя в ответ на какое-либо действие. Например, они рисовали ряд кадров, показывающий, как футбольный игрок падает на землю после попытки перехватить мяч. Недостатком этого подхода являлось то, что игрок всегда видел одну и ту же повторяющуюся анимацию. Теперь благодаря PhysX игры могут в реальном времени обсчитать физику поведения тел в игре! Это означает, что теперь игрок будет наклоняться и переворачиваться в воздухе совершенно по-разному в зависимости от того, как была сделана попытка перехвата, таким образом, каждый раз создавая уникальную визуальную картинку.
Технология PhysX широко интегрирована в более 150 играх и используется более 10 000 разработчиков. Благодаря аппаратно ускоренной физике оживают миры ведущих дизайнеров игр: стены могут быть реалистично снесены, деревья гнутся и ломаются на ветру, потоки воды и дым текут и взаимодействуют с предметами, а не просто исчезают за соседними объектами.
КАК PHYSX РАБОТАЕТ:
Технология PhysX создана специально для аппаратного ускорения посредством мощных процессоров с сотнями ядер. Благодаря этому NVIDIA GeForce GPU обеспечивают значительное увеличение производительности в обработке физики и поднимают игры на совершенно новый уровень, обеспечивая насыщенные, захватывающие игровые окружения с такими возможностями, как:
PhysX (произносится [фи́зикс] ) — проприетарное подпрограммное обеспечение (англ. middleware), кросплатформенный физический движок для симуляции ряда физических явлений, а также комплект средств разработки (SDK) на его основе. Первоначально разрабатывался компанией Ageia для своего физического процессора PhysX (до появления этого процессора движок носил название NovodeX). После того, как Ageia была приобретена nVidia, движок перешёл в собственность компании nVidia, которая продолжает его дальнейшую разработку. nVidia адаптировала движок для ускорения физических расчётов на своих графических чипах с архитектурой CUDA. PhysX может также производить вычисления с использованием обычного процессора. В настоящее время PhysX доступен на следующих платформах: Windows, Linux, Mac OS X, Wii, PlayStation 3, Xbox 360 (аппаратное ускорение возможно только на платформе Windows). Движок используется в около сотне игр и активно предлагается для продажи (лицензирования) всем желающим.
Возможность запуска PhysX на сторонних GPU
28 июня 2008 года Эран Бадит (англ. Eran Badit), участник ресурса NGOHQ.com, запустил аппаратную поддержку PhysX SDK на видеокарте Radeon HD 3870.[21] Вначале компания NVIDIA отреагировала на инициативу Эрана Бэдита негативно, заявив, что это невозможно. Однако 9 июля 2008 года Бэдиту предложили вступить в команду разработчиков nVidia, открыли доступ к документации, SDK, аппаратному обеспечению и дали контакты инженеров. [22] Было обещано, что модифицированные драйверы для карт ATI скоро станут доступны для загрузки. По другим данным в свою очередь компания ATI официально не поддержала инициативу Бэдита. [23] Для написания официальных (не модифицированных) драйверов ATI с поддержкой PhysX компания nVidia предлагает лицензировать аппаратную поддержку CUDA, которая включает в себя PhysX. Однако технология CUDA конкурирует с технологией AMD FireStream.