GeForce GTX 460: Fermi jinak a lépe 1/2
14.7.2010, Petr Štefek, zpráva
Na uvedení levného Fermi čekal snad každý fanoušek herních technologií a samotných her. Nyní jsme se konečně po všech nesnázích dočkali. Pojďme se tedy podívat, jak si GeForce GTX 460 vede a co je nového.
Kapitoly článku:
- GeForce GTX 460: Fermi jinak a lépe 1/2
- GF104 vs. GF100 - evoluční krok
- Polymorph Engine - skryté eso architektury Fermi
- CSAA a jiné algortimy vyhlazování
- Závěr první části
Nvidia se s novou architekturou Fermi pustila také do vylepšení CSAA (Coverage Sample Anti-Aliasing), které známe již z čipu G80, jenž figuroval v oblíbených GeForce série 8000. Tato metoda vyhlazování je založena na určování toho, jak velkou část polygonu pokrývají pixely.
Testováním každého polygonu se získají a uloží potřebná data a pro ROP (nově nazývány Render Back-Ends) již není nutné shromažďovávat a uchovávat informaci o barvě a hloubce (Z), jako je tomu u klasického MSAA (Multi Sample Anti-Aliasingu). Kvalita CSAA není nijak výrazně vyšší než u klasického MSAA, ale na druhou stranu vyžaduje podstatně méně výkonu a paměti.
CSAA 32x v podání architektury Fermi - jemnější přechody jsou dány podstatně vyšším rozlišením stupně transparentnosti (32 levelů)
CSAA 16x v podání architektury GT200 (GeForce GTX 200) - artefakty jsou dány pouhými 9 stupni rozlišování průhlednosti u transparentních textur
V případě minulé generace čipů Nvidia (GT200) bylo možné testovat jen hrany polygonu, což sice vyhoví většině modelů, ale např. modely s transparentními texturami nebylo možné pomocí CSAA vyhladit (museli jsme alternativně využít Super-Sampling Anti-Aliasingu). Nyní se již nemusíme obávat (pletivo plotu, trávu, listy stromů, sklo - to vše jsou transparentní textury), neboť nově upravené CSAA si již s těmito texturami poradí. Samotných transparentních textur je využíváno kvůli faktu, že vytvořit výše jmenované jako 3D modely by bylo prakticky nemožné. Samozřejmě, zde nejde ani tak o čas jako spíše o fakt, že v současné době na nic podobné grafické čipy nemají dost surového výkonu a ještě dlouho mít nebudou.
S ohledem na to, že např. části stromu nebo trávu tvoří plochy s nanesenou transparentní texturou (asi byste byli překvapeni, jak vypadá strom ve hře – koruna se skládá z několika prolínajících se vodorovných ploch s texturou), je potřebné hrany na přechodu mezi barvou a transparentním zbytkem dané plochy vyhladit. Zde je potřebný právě pokročilý algoritmus nebo nasazení všemohoucího SSAA (Super-Sampling Anti-Aliasingu).
Problém méně náročného MSAA (Multi-Sampling Anti-Aliasingu) je v tom, že nedokáže vyhladit vnitřní část těchto ploch. U prvního algoritmu CSAA v podání GF104 to sice již nehrozí a my můžeme být zdánlivě klidní, ale na obzoru se objevuje další problém. Ten spočívá v omezeném rozlišováni levelu transparentnosti textur (tzn. do jaké míry je daná textura průhledná).
Tento fakt řešila Nvidia částečně už v DirectX 10, kdy zavedla techniku aplha masky pro pokrytí tohoto nově vzniklého problému. Omezením bohužel bylo, že starší generace čipů Nvidia dokázaly rozlišit a vyhladit „pouze“ 9 úrovní transparentnosti (průhlednosti), což je už dnes pro některé textury nedostatečné a výsledkem nebyly zdaleka jemné přechody mezi úrovněmi transparentnosti.
srovnání CSAA s MSAA a SSAA (počty vzorků na pixel)
Grafické jádro GF104 (GeForce GTX 460) toto řeší tím, že vychází rovnou ze 32 samplů na pixel, což zaručuje možnost rozlišení až 33 úrovní průhlednosti (transparentnosti). To znamená, že si kvalitní FSAA užijete i v podání levnějších karet na Fermi architektuře a nebude nutné kupovat těžký kalibr v podobě grafických karet s high-endovými čipy GF100 (GeForce GTX 470/480). Super-Sampling Anti-Aliasing je stále samozřejmě cestou k nejvyšší kvalitě, ale i přes překotný vývoj v oblasti grafických čipů pro PC, zde stále není dostatek výkonu k jeho nasazení u moderních a velmi náročných her. Vždyť např. aktivace SSAA ve hře Crysis je i několik let po jejím uvedení stále pouhým snem i pro nejsilnější SLI či CrossFire konfigurace.
Podívali jsme se na možnosti CSAA, a tak se logicky musíme ptát, jakou výhodu nám může přinést další podporovaný algoritmus vyhlazování pod zkratkou TMAA (Transparency Multi-Sample Anti-Aliasing), když právě on tady byl doposud právě proto, aby vyhlazoval transparentní textury 3D modelů. Odpověď je v podstatě velmi jednoduchá. TMAA je zde pro všechny DirectX 9 kompatibilní hry, které využívají transparentní textury. Hned si vysvětlíme o čem, že to tady vlastně mluvím.
U DirectX 9 kompatibilních her byste s CSAA nepochodili, protože metody vyhlazování transparentních textur užitím výše zmiňované techniky „aplha to coverage“ jednoduše staré DirectX 9 nepodporují. Když chcete např. transparentní texturu vyhladit v takovém Unrela Engine 3 nebo Source Engine, musíte zvolit právě alternativní TMAA.
TSAA dává vynikající výsledky, ale příliš náročné (Crysis)
TMAA ovšem není bezchybné a přicházejí s ním problémy, jako je vytváření falešné geometrie na plochách s nanesenou transparentní texturou. Architektura Fermi (GF100/104) toto v rámci možností řeší jemnějším rozlišením přechodů (až 32 vzorků na pixel). TSAA (Transparency Super-Sample Anti-Aliasing) je stále tou nejlepší metodou, ale bohužel opět (jak už bývá u Super-Samplingu dobrým zvykem) se jedná o výjimečně náročnou metodu, kde nároky na výkon značně převažují výslednou kvalitu. Jinými slovy, když dosáhnete pomocí TSAA kýženého výsledku, je samotná hra nehratelná díky velmi nízkému FPS.
Testováním každého polygonu se získají a uloží potřebná data a pro ROP (nově nazývány Render Back-Ends) již není nutné shromažďovávat a uchovávat informaci o barvě a hloubce (Z), jako je tomu u klasického MSAA (Multi Sample Anti-Aliasingu). Kvalita CSAA není nijak výrazně vyšší než u klasického MSAA, ale na druhou stranu vyžaduje podstatně méně výkonu a paměti.
CSAA 32x v podání architektury Fermi - jemnější přechody jsou dány podstatně vyšším rozlišením stupně transparentnosti (32 levelů)
CSAA 16x v podání architektury GT200 (GeForce GTX 200) - artefakty jsou dány pouhými 9 stupni rozlišování průhlednosti u transparentních textur
V případě minulé generace čipů Nvidia (GT200) bylo možné testovat jen hrany polygonu, což sice vyhoví většině modelů, ale např. modely s transparentními texturami nebylo možné pomocí CSAA vyhladit (museli jsme alternativně využít Super-Sampling Anti-Aliasingu). Nyní se již nemusíme obávat (pletivo plotu, trávu, listy stromů, sklo - to vše jsou transparentní textury), neboť nově upravené CSAA si již s těmito texturami poradí. Samotných transparentních textur je využíváno kvůli faktu, že vytvořit výše jmenované jako 3D modely by bylo prakticky nemožné. Samozřejmě, zde nejde ani tak o čas jako spíše o fakt, že v současné době na nic podobné grafické čipy nemají dost surového výkonu a ještě dlouho mít nebudou.
S ohledem na to, že např. části stromu nebo trávu tvoří plochy s nanesenou transparentní texturou (asi byste byli překvapeni, jak vypadá strom ve hře – koruna se skládá z několika prolínajících se vodorovných ploch s texturou), je potřebné hrany na přechodu mezi barvou a transparentním zbytkem dané plochy vyhladit. Zde je potřebný právě pokročilý algoritmus nebo nasazení všemohoucího SSAA (Super-Sampling Anti-Aliasingu).
Problém méně náročného MSAA (Multi-Sampling Anti-Aliasingu) je v tom, že nedokáže vyhladit vnitřní část těchto ploch. U prvního algoritmu CSAA v podání GF104 to sice již nehrozí a my můžeme být zdánlivě klidní, ale na obzoru se objevuje další problém. Ten spočívá v omezeném rozlišováni levelu transparentnosti textur (tzn. do jaké míry je daná textura průhledná).
Tento fakt řešila Nvidia částečně už v DirectX 10, kdy zavedla techniku aplha masky pro pokrytí tohoto nově vzniklého problému. Omezením bohužel bylo, že starší generace čipů Nvidia dokázaly rozlišit a vyhladit „pouze“ 9 úrovní transparentnosti (průhlednosti), což je už dnes pro některé textury nedostatečné a výsledkem nebyly zdaleka jemné přechody mezi úrovněmi transparentnosti.
srovnání CSAA s MSAA a SSAA (počty vzorků na pixel)
Grafické jádro GF104 (GeForce GTX 460) toto řeší tím, že vychází rovnou ze 32 samplů na pixel, což zaručuje možnost rozlišení až 33 úrovní průhlednosti (transparentnosti). To znamená, že si kvalitní FSAA užijete i v podání levnějších karet na Fermi architektuře a nebude nutné kupovat těžký kalibr v podobě grafických karet s high-endovými čipy GF100 (GeForce GTX 470/480). Super-Sampling Anti-Aliasing je stále samozřejmě cestou k nejvyšší kvalitě, ale i přes překotný vývoj v oblasti grafických čipů pro PC, zde stále není dostatek výkonu k jeho nasazení u moderních a velmi náročných her. Vždyť např. aktivace SSAA ve hře Crysis je i několik let po jejím uvedení stále pouhým snem i pro nejsilnější SLI či CrossFire konfigurace.
Podívali jsme se na možnosti CSAA, a tak se logicky musíme ptát, jakou výhodu nám může přinést další podporovaný algoritmus vyhlazování pod zkratkou TMAA (Transparency Multi-Sample Anti-Aliasing), když právě on tady byl doposud právě proto, aby vyhlazoval transparentní textury 3D modelů. Odpověď je v podstatě velmi jednoduchá. TMAA je zde pro všechny DirectX 9 kompatibilní hry, které využívají transparentní textury. Hned si vysvětlíme o čem, že to tady vlastně mluvím.
U DirectX 9 kompatibilních her byste s CSAA nepochodili, protože metody vyhlazování transparentních textur užitím výše zmiňované techniky „aplha to coverage“ jednoduše staré DirectX 9 nepodporují. Když chcete např. transparentní texturu vyhladit v takovém Unrela Engine 3 nebo Source Engine, musíte zvolit právě alternativní TMAA.
TSAA dává vynikající výsledky, ale příliš náročné (Crysis)
TMAA ovšem není bezchybné a přicházejí s ním problémy, jako je vytváření falešné geometrie na plochách s nanesenou transparentní texturou. Architektura Fermi (GF100/104) toto v rámci možností řeší jemnějším rozlišením přechodů (až 32 vzorků na pixel). TSAA (Transparency Super-Sample Anti-Aliasing) je stále tou nejlepší metodou, ale bohužel opět (jak už bývá u Super-Samplingu dobrým zvykem) se jedná o výjimečně náročnou metodu, kde nároky na výkon značně převažují výslednou kvalitu. Jinými slovy, když dosáhnete pomocí TSAA kýženého výsledku, je samotná hra nehratelná díky velmi nízkému FPS.
