Technologická dema ATi na Radeonu X800
26.5.2004, Zdeněk Kabát, článek
Společně s vypuštěním Radeonu X800 se před dvěma týdny objevila i dvě nová technologická dema předvádějící jeho schopnosti. Jedná se o demo Ruby: The Double Cross a Subsurface scattering, na která se teď podrobněji podíváme. Jsou v nich využity některé nové efekty, ale efektivní je hlavně jejich přehrávání v reálném čase.
Před dvěma týdny jste se mohli v tomto preview dočíst o tom, co všechno dokáže grafický čip nové generace ATi Radeon X800 a o něco později doplnil Martin i recenzi. Protože se nám tato grafická karta dostala do ruky dříve než o tři týdny starší GeForce 6800, můžeme se podívat, co dokáže po vizuální stránce. Tento článek se bude věnovat grafickým možnostem, které ATi představilo ve svých technologických demech Double Cross a Subsurface scattering.
Ruby: The Double Cross
První demo, možná z obou zajímavější, je Ruby: The Double Cross. Setkáváme se v něm s ženskou hrdinkou Ruby, která je symbolem nové generace GPU ATi. Ruby přichází na jakousi vzdušnou základnu a předává „záporňákovi“ Opticovi krystal výměnou za informace. Ovšem aby to neměla jednoduché, vrhne se na ni při odchodu několik ninjů, kteří ale, jak už to tak v podobných situacích bývá, dostávají výprask. Scéna končí výbuchem stanice a útěkem Ruby i Optica.
Děj je ovšem vedlejší. Na rozdíl od dema Nalu pro GeForce 6800 je toto demo zaměřeno spíše na skutečné schopnosti grafické karty renderovat akční scény a nastiňuje cestu, kterou se možná budou nadcházející hry ubírat. Každá scéna se skládá asi ze 400 tisíc trojúhelníků a nacházejí se na ní většinou tři postavy najednou. Je využito několika světelných zdrojů.
Obr. 1, 2 - Celá vzdušná základna a detail obličeje Ruby
Klikněte pro zvětšení
Pro zajímavost jsem pomocí Fraps změřil průměrnou rychlost snímkování a na Radeonu X800 Pro je to 35,8 fps v rozlišení 1024x768 a 4x FSAA. Zkoušel jsem i vyšší rozlišení, ale to už se demo značně trhalo. Pokud by podobně vypadala nějaká budoucí hra, bylo by nutné ještě grafiku zrychlit, protože dobrý průměr je tak kolem 50-60 fps.
Mnohem zajímavější ale je, jak vypadá Double Cross technologicky a jakých nových schopností GPU je v něm využito. To, co je vidět v téměř každé scéně, je použití depth-of-field. Takto se nazývá efekt, který jakoby zaostřuje na objekt/postavu v popředí a pozadí scény rozmaže (efekt blur). Simuluje tak poměrně reálně lidské oko.
Obr. 3, 4 - Použití shaderů (krystal) a efektu depth-of-field
Klikněte pro zvětšení
Dále jsou velice hojně využity dynamické měkké stíny. V současných hrách se téměř vždy používají tvrdé stíny (hard shadows), které nekladou příliš velké nároky na grafický čip a k vytvoření stínu dostačují. Ovšem většina světla v přírodě je nehomogenní a stíny, které vytváří, vypadají jinak. Toho se snaží docílit nový hardware implementací měkkých stínů, které více odpovídají reálu. Navíc jsou použity dynamické zdroje světla. Celkově jsou tyto stíny tak náročné, že v podstatě nejdou použít na celou scénu. Používají se převážně na stíny v obličeji apod.
Obr. 5, 6 - Detaily obličeje Ruby - hodně shaderů, měkké stíny
Klikněte pro zvětšení
V demu jsou využity i další náročné shadery, jak jsem zmínil, hlavně v obličejích, které jsou plné detailů. Propracované jsou např. odrazy, celá podlaha v hlavní místnosti je zrcadlově lesklá, ale zároveň hrbolatá. Proto jsou odrazy poměrně složité, což je realizováno pomocí shaderů.
V obličeji Ruby i Optica je použit bump-mapping, pravděpodobně normálové mapy, které využívají 3Dc kompresi Radeonu X800. Bump-mapping je využit k osvětlování objektů, které se sice skládají z menšího počtu polygonů, ale pomocí normálových map lze simulovat nerovný povrch. Více je vidět na obrázcích.
Obr. 7, 8 - Další scény z dema ATi, opět využity shadery
Klikněte pro zvětšení
Celé demo, stejně jako následující, je renderováno pomocí HDR (High Dynamic Range), což je přesnost výpočtů v 3D pipeline. ATi používá 32-bitovou hloubku ve vertex shaderech (fp32) a 24-bitovou hloubku v pixel shaderech pro jeden barevný kanál (RGBA). Díky tomu lze téměř libovolně manipulovat s barvou, aniž by se výrazněji změnil odstín (při použití celých čísel se může celá scéna degradovat, např. po zvýšení jasu textury 100x a jeho následovném snížení 100x získáme u celočíselných výsledcích černou).
Subsurface scattering
O druhém technologickém demu ATi se již tolik rozepisovat nemusím, protože je jednodušší a je zaměřeno na jeden určitý jev. Ten je obsažen přímo v názvu, jedná se o tzv. subsurface scattering. V tomto demu je jakýsi kruhový chrám, uprostřed nějž stojí šachovnice. Na šachovnici je postava chlapíka s křídly (viz screenshoty), který je nejprve sochou a poté se začne zmenšovat na figurku v úrovni šachovnice.
Obr. 9, 10 - Momentky z dema Subsurface scattering
Klikněte pro zvětšení
Subsurface scattering se nazývá jev, který simuluje skutečné materiály vnitřním osvětlením. Většina nekovových látek totiž propouští určité množství světla, které se uvnitř láme a v konečném důsledku způsobuje iluminaci i z neosvětlené strany objektu. ATi dokáže u Radeonu X800 tento jev hardwarově renderovat, takže rozdíly mezi scénou bez a s použitím subsurface scatteringu jsou relativně velké (ačkoliv v demu jsou jistě ještě trochu přibarveny).
I zde je použit depth-of-field, po zmenšení sochy jsou stěny chrámu rozmazané. Dále jsou aplikovány i měkké stíny s dynamickým osvětlením. Velký důraz také klade ATi v tomto demu na rozdíl mezi vnitřním a venkovním osvětlením, jak vidíte na screenshotu. Dále je použit tzv. Precomputed Radiance Transfer (detaily zde) se Spherical Harmonic Lighting. To je typ globálního osvětlení, který nevytváří jednoznačné stíny a blíží se nehomogennímu přírodnímu světlu.
Obr. 11, 12 - Srovnání obrazu za různých podmínek
Klikněte pro zvětšení
Více snad již není třeba k tomuto demu říkat, obrázky mluví samy za sebe. Pokud byste si chtěli některé demo stáhnout, zde jsou odkazy. EXE soubory lze použít jen na Radeonu X800, MPG a Quicktime lze samozřejmě přehrát na jakémkoliv počítači s příslušným softwarem:
Ruby: The Double Cross
Subsurface scattering
Ruby: The Double Cross
První demo, možná z obou zajímavější, je Ruby: The Double Cross. Setkáváme se v něm s ženskou hrdinkou Ruby, která je symbolem nové generace GPU ATi. Ruby přichází na jakousi vzdušnou základnu a předává „záporňákovi“ Opticovi krystal výměnou za informace. Ovšem aby to neměla jednoduché, vrhne se na ni při odchodu několik ninjů, kteří ale, jak už to tak v podobných situacích bývá, dostávají výprask. Scéna končí výbuchem stanice a útěkem Ruby i Optica.
Děj je ovšem vedlejší. Na rozdíl od dema Nalu pro GeForce 6800 je toto demo zaměřeno spíše na skutečné schopnosti grafické karty renderovat akční scény a nastiňuje cestu, kterou se možná budou nadcházející hry ubírat. Každá scéna se skládá asi ze 400 tisíc trojúhelníků a nacházejí se na ní většinou tři postavy najednou. Je využito několika světelných zdrojů.
Obr. 1, 2 - Celá vzdušná základna a detail obličeje Ruby
Klikněte pro zvětšení
Pro zajímavost jsem pomocí Fraps změřil průměrnou rychlost snímkování a na Radeonu X800 Pro je to 35,8 fps v rozlišení 1024x768 a 4x FSAA. Zkoušel jsem i vyšší rozlišení, ale to už se demo značně trhalo. Pokud by podobně vypadala nějaká budoucí hra, bylo by nutné ještě grafiku zrychlit, protože dobrý průměr je tak kolem 50-60 fps.
Mnohem zajímavější ale je, jak vypadá Double Cross technologicky a jakých nových schopností GPU je v něm využito. To, co je vidět v téměř každé scéně, je použití depth-of-field. Takto se nazývá efekt, který jakoby zaostřuje na objekt/postavu v popředí a pozadí scény rozmaže (efekt blur). Simuluje tak poměrně reálně lidské oko.
Obr. 3, 4 - Použití shaderů (krystal) a efektu depth-of-field
Klikněte pro zvětšení
Dále jsou velice hojně využity dynamické měkké stíny. V současných hrách se téměř vždy používají tvrdé stíny (hard shadows), které nekladou příliš velké nároky na grafický čip a k vytvoření stínu dostačují. Ovšem většina světla v přírodě je nehomogenní a stíny, které vytváří, vypadají jinak. Toho se snaží docílit nový hardware implementací měkkých stínů, které více odpovídají reálu. Navíc jsou použity dynamické zdroje světla. Celkově jsou tyto stíny tak náročné, že v podstatě nejdou použít na celou scénu. Používají se převážně na stíny v obličeji apod.
Obr. 5, 6 - Detaily obličeje Ruby - hodně shaderů, měkké stíny
Klikněte pro zvětšení
V demu jsou využity i další náročné shadery, jak jsem zmínil, hlavně v obličejích, které jsou plné detailů. Propracované jsou např. odrazy, celá podlaha v hlavní místnosti je zrcadlově lesklá, ale zároveň hrbolatá. Proto jsou odrazy poměrně složité, což je realizováno pomocí shaderů.
V obličeji Ruby i Optica je použit bump-mapping, pravděpodobně normálové mapy, které využívají 3Dc kompresi Radeonu X800. Bump-mapping je využit k osvětlování objektů, které se sice skládají z menšího počtu polygonů, ale pomocí normálových map lze simulovat nerovný povrch. Více je vidět na obrázcích.
Obr. 7, 8 - Další scény z dema ATi, opět využity shadery
Klikněte pro zvětšení
Celé demo, stejně jako následující, je renderováno pomocí HDR (High Dynamic Range), což je přesnost výpočtů v 3D pipeline. ATi používá 32-bitovou hloubku ve vertex shaderech (fp32) a 24-bitovou hloubku v pixel shaderech pro jeden barevný kanál (RGBA). Díky tomu lze téměř libovolně manipulovat s barvou, aniž by se výrazněji změnil odstín (při použití celých čísel se může celá scéna degradovat, např. po zvýšení jasu textury 100x a jeho následovném snížení 100x získáme u celočíselných výsledcích černou).
Subsurface scattering
O druhém technologickém demu ATi se již tolik rozepisovat nemusím, protože je jednodušší a je zaměřeno na jeden určitý jev. Ten je obsažen přímo v názvu, jedná se o tzv. subsurface scattering. V tomto demu je jakýsi kruhový chrám, uprostřed nějž stojí šachovnice. Na šachovnici je postava chlapíka s křídly (viz screenshoty), který je nejprve sochou a poté se začne zmenšovat na figurku v úrovni šachovnice.
Obr. 9, 10 - Momentky z dema Subsurface scattering
Klikněte pro zvětšení
Subsurface scattering se nazývá jev, který simuluje skutečné materiály vnitřním osvětlením. Většina nekovových látek totiž propouští určité množství světla, které se uvnitř láme a v konečném důsledku způsobuje iluminaci i z neosvětlené strany objektu. ATi dokáže u Radeonu X800 tento jev hardwarově renderovat, takže rozdíly mezi scénou bez a s použitím subsurface scatteringu jsou relativně velké (ačkoliv v demu jsou jistě ještě trochu přibarveny).
I zde je použit depth-of-field, po zmenšení sochy jsou stěny chrámu rozmazané. Dále jsou aplikovány i měkké stíny s dynamickým osvětlením. Velký důraz také klade ATi v tomto demu na rozdíl mezi vnitřním a venkovním osvětlením, jak vidíte na screenshotu. Dále je použit tzv. Precomputed Radiance Transfer (detaily zde) se Spherical Harmonic Lighting. To je typ globálního osvětlení, který nevytváří jednoznačné stíny a blíží se nehomogennímu přírodnímu světlu.
Obr. 11, 12 - Srovnání obrazu za různých podmínek
Klikněte pro zvětšení
Více snad již není třeba k tomuto demu říkat, obrázky mluví samy za sebe. Pokud byste si chtěli některé demo stáhnout, zde jsou odkazy. EXE soubory lze použít jen na Radeonu X800, MPG a Quicktime lze samozřejmě přehrát na jakémkoliv počítači s příslušným softwarem:
Ruby: The Double Cross
Subsurface scattering
