ВЫЧИСЛЕНИЯ

Индустрия компьютерных игр сегодня не только стимулирует развитие индустрии ПК, но и помогает ученым. Те из них, что проводят сложные расчеты на персональных компьютерах, нередко предпочитают использовать графический акселератор, а не центральный процессор. Возможно, следующей "горячей" темой для игроманов и подспорьем для науки станет специализированный "физический" сопроцессор.

Компания AGEIA Technology (www.ageia.com) запускает в производство микросхему PhysX "физического" сопроцессора (Physics Processing Unit, PPU), который должен взять на себя расчет кинематики твердых и упругих тел, а также жидкостей, обеспечить эмуляцию движения волос и свободно облегающей одежды, реализовать универсальный детектор столкновений.

Характеристики микросхемы впечатляют. Будучи выполнена на основе 130 нм техпроцесса, она содержит около 125 млн. транзисторов и обеспечивает в реальном времени расчет параметров физического движения и столкновений для 32 тыс. неупругих тел. Для сравнения: соответствующий показатель у типичной современной игры не превышает 200-300. Благодаря PhysX примерно на два порядка будет улучшена детализация в динамике течения жидкостей. По словам представителей компании, новая микросхема поможет разработчикам игр создать эффекты, которые до сих пор не были доступны, - например, отображаемый крупным планом герой сможет реалистично запустить пятерню в свои волосы, чтобы поправить прическу. Ветер будет натурально качать ветви деревьев, приоткрывая лица, возможно, прячущихся в чаще шпионов. Дизайнеры смогут создавать скользкие поверхности, по которым трудно ходить; деревянные перекладины, что прогибаются до определенной степени, а затем ломаются; эластичные резиновые предметы и подушки, поглощающие удары.

Архитектура PPU не раскрывается, но представители компании говорят, что PhysX, как и графический 3D-акселератор, обладает высокой производительностью при выполнении целочисленных операций и в вычислениях с плавающей запятой, а также может с большой скоростью пересылать массивы данных. Как заявляет Манью Хедж, председатель совета директоров и управляющий компании AGEIA Technology, в нынешнем десятилетии можно ожидать повторения событий, наблюдавшихся в 90-е годы. Взяв на себя функции построения графических моделей и рендеринга, которые раньше выполнялись программно, графические процессоры улучшили реалистичность игр и освободили центральный процессор для решения задач игрового искусственного интеллекта. "Физические" ускорители преобразуют индустрию компьютерных игр и архитектуру массовых ПК не менее радикально, чем это сделали 3D-акселераторы.

Фирма AGEIA Technology уже имеет образцы плат с ускорителями PhysX

Проведя аналогии с основными сенсорными системами человека, можно отметить, что 3D-акселераторы соответствуют визуальному восприятию, звуковые подсистемы - аудиальному, а "физический" сопроцессор - кинестетическому (телесному).

В 2004 г. фирма AGEIA Technology приобрела швейцарскую компанию Novodex AG, разработчика многопоточного многоплатформенного инструментального пакета NovodeX (и соответствующего API), предназначенного для расчета кинематики в играх. С тех пор AGEIA раздает права на использование NovodeX разработчикам игр для PC и консолей. Так, он стал официальным инструментарием для создания игр к майкрософтовской приставке Xbox.

Компания AGEIA уже имеет опытные образцы плат с ускорителем PhysX для шин PCI и PCI Express x1. Платы оснащаются быстрой памятью GDDR3 объемом 128 Мб и используют API NovodeX.

Фирма планирует массовый выпуск плат PPU-акселераторов, а также поставки микросхем PhysX производителям ноутбуков, системных плат, PC-карточек и плат расширения. Подобно тому как ATI и NVIDIA производят различные варианты графических процессоров, различающихся тактовыми частотами, типом и разрядностью памяти, AGEIA Technology со временем предложит разные версии микросхем PhysX. Следует ли говорить, что в недрах AGEIA уже ведутся разработки PPU следующих поколений?

Веря в грандиозные перспективы предлагаемой технологии, Манью Хедж ожидает неизбежного появления конкурентов. По его мнению, архитектура современных ГП ATI и NVIDIA не подходит для полномасштабных расчетов кинематики, но обе эти компании обладают ноу-хау и всеми ресурсами, необходимыми для разработки собственных PPU.

"Многоядерные процессоры AMD и Intel не станут конкурентами PPU, - заявляет Манью Хедж. - С распространением 3D-акселераторов в 90-е годы требования к центральному процессору только увеличивались. Мы сотрудничаем с корпорацией Intel и ориентируемся на ее производственные планы".

Движущей силой для массового внедрения PPU должны стать новые игры. В сравнении с другими используемыми в игровой индустрии кинематическими API (например, Havok) программная реализация NovodeX сегодня выделяется многопоточностью и непосредственной поддержкой сопроцессора PhysX. Эти преимущества пока еще не дают выигрыша в скорости, поскольку находятся в потенциальном состоянии, но быстро перейдут в реальное в случае широкого распространения плат с акселераторами PhysX и/или многоядерных процессоров.

Самый известный случай использования инструментария NovodeX - программный механизм Unreal Engine 3 (UE3) компании Epic Games. Первые игры на основе UE3 еще не появились, но ждать осталось недолго: такие компании, как Bioware, Microsoft Game Studios и Midway, уже используют его в своих разработках. UE3 задействован в десятке (или более того) престижных игровых проектов, и, что важно, Epic Games планирует обеспечить в нем полную поддержку акселератора PhysX. Другими словами, один лишь UE3 способен заставить истинных энтузиастов компьютерных игр приобрести плату с ускорителем PhysX.

По планам компании AGEIA платы PhysX должны появиться в продаже осенью нынешнего года. К тому времени ожидается выход нескольких совместимых с ними игр.

Как говорят специалисты, для успеха проекта в нынешней игровой индустрии, которая за последние годы приобрела многие черты индустрии развлечений, требуется мощная просветительская и рекламная кампания с выступлениями известнейших разработчиков игр, демонстрацией сногсшибательных видеоклипов и длинными перечнями игровых хитов, способных использовать PhysX. Однако особой маркетинговой активности со стороны AGEIA Technology не видно - прогресс пока ползет по-пластунски.

Возвращаясь к идее, изложенной в начале статьи, отметим, что массовое внедрение "физических" ускорителей действительно способно преобразовать современные игры, подняв их на новый уровень, а заодно облегчить жизнь ученым. Если микросхема сможет играючи справляться с расчетом траекторий многочисленных осколков при взрыве или движения предметов, захваченных волной, ученым гораздо легче будет моделировать взрывы и сейсмические волны.