Камо грядеши, мир трехмерных «иллюзий»?
В самом деле, какое направление сегодня имеет вектор развития рынка графических акселераторов? Определим его исходную и конечную точки, для чего сделаем короткий исторический экскурс. Дело в том, что за последние 6-7 лет классические непрограммируемые ускорители 3D-графики давно перестали играть стимулирующую роль, сменив ее на роль тормозящего фактора. Тогда как более ранний период (1995-1998 годы) оказался более успешным для данной сферы. В те времена, помимо графических «движков», развивались и альтернативные - оперирующие в качестве геометрических примитивов эллипсоидами (Ecstatica от Psygnosis) - или комбинированные - использующие для построения ландшафтов вексельный метод моделирования (серии игр Delta Force, игра Соmanche от Novalogic), а для прорисовки динамических объектов - классический способ рендеринга. Конечно, созданные с применением всех перечисленных технологий миры были далеки от совершенства, однако и пользователю, и разработчику (по сравнению с нынешним днем, с его дефицитом новых идей) предлагалось множество разнообразных программных решений.
После 1998 года в мире игровых приложений воцарилась эра аппаратных средств рендеринга. Долгое время единственным направлением их развития было наращивание вычислительной мощности 3D-акселераторов, пользы от которого было немного. Конечно, детализация в играх выросла, но сам принцип их моделирования остался прежним.
Уже в 2000-2001 годах произошел ряд важных событий, показавших, что эволюция 3D-акселераторов зашла в тупик и вряд ли дальнейшее наращивание вычислительной мощности графических процессоров и сопутствующее увеличение объема видеопамяти смогут вывести индустрию из создавшейся ситуации.
В частности, начало нового тысячелетия ознаменовалось успешным завершением нескольких программных проектов (в том числе Heaven7 от Exceed), которые, пользуясь современными настольными процессорами, могли применить для создания трехмерных сцен алгоритмы трассировки лучей в реальном времени, что прежде из-за высоких вычислительных требований было невозможно.
Но к сожалению, данный метод не получил большого распространения на рынке игровых приложений, ограничившись сферой кинематографа. Дело в том, что он несовместим с концепциями классического рендеринга, алгоритмы которого аппаратно реализованы в современных 3D-акселераторах. А ведь преимуществ у нового метода немало. Он мог бы разрушить рынок современных графических решений, а потому идеология бесконечного наращивания вычислительной мощности графических процессоров должна была рано или поздно видоизмениться.
Однако стараниями резработчиков было найдено альтернативное решение. Предполагалось, что поддержка третьим поколением графических акселераторов (NVIDIA GeForce 3 и ATI Radeon 8500) вершинных и пиксельных шейдеров (специфических программ ассемблерного типа, предлагающих более гибкое управление текстурным фоном) раздвинет границы графических вычислений. Однако большого прорыва внедрение программируемости не принесло, поскольку ассемблерная строка достаточно сложна для написания даже очень простого кода.
Предполагалось, что поддержка третьим поколением графических акселераторов (NVIDIA GeForce 3 и ATI Radeon 8500) вершинных и пиксельных шейдеров раздвинет границы графических вычислений, однако прорыва не случилось.
Новым этапом в развитии программируемости 3D-акселераторов стало появление языков 3D-программирования высокого уровня - NVIDIA Cg (С for Graphics) и Microsoft High Level Shading Language (HLSL).
Что же мы имеем сегодня? Шейдерная революция произошла, но дало ли это какие-либо преимущества? С одной стороны, да. Как уже отмечалось, детализация во многих играх, безусловно, повысилась. Появилась возможность задавать динамику не только центральным объектам кадра, на которые игрок обращает внимание в первую очередь, но и второстепенным. Так, трава во многих играх стала колыхаться под дуновением ветра (один из первых примеров - Unreal Tournament 2003), рябь на воде перестала быть просто визуальным эффектом (тесты Futuremark), а шерсть животных (деморолик ATI) и волосы русалок (деморолик NVIDIA) стали подчиняться вполне реальным физическим законам. И хотя по-настоящему реалистичной графики мы так и не увидели (чего едва ли не клятвенно обещали разработчики), качественный разрыв между демороликами, раскрывающими преимущества новых поколений 3D-акселераторов и, скажем, компьютерной мультипликацией последних лет сильно уменьшился.
Но даже достигнув этих результатов, было бы глупо остановиться. И разработчики не остановились. Так, еще в прошлом поколении своих решений компания NVIDIA включила в продукты поддержку шейдеров версии 3.0. С почти годовым опозданием их поддержку реализовала и ATI. В теории это предоставляет шейдерам (как вершинным, так и пиксельным) возможность динамического управления исполнением команд, то есть истинно динамических условий и ветвлений, как и в полноценных центральных процессорах. Но если в случае вершинных шейдеров картина очевидна (чипы NV3X позволяли использовать динамические ветвления еще в вершинных шейдерах 2.х и, разумеется, в OpenGL), то с пиксельными не все так просто. И на первом месте здесь стоит вопрос производительности. Поэтому, как ни странно, несмотря на добавившиеся «интеллектуальные» возможности, все, как и ранее, будет упираться в пресловутые частоты, пропускные способности и количество конвейеров.
Кризис?
Вместе с совершенствованием технологий растут не только затраты на их разработку, но и стоимость конечной продукции. Красноречивый показатель - цена на топовые решения от лидеров рынка, которая в 2004 году достигла отметки $600, а в 2005 и того более - $700!
Вместе с совершенствованием технологий растут не только затраты на их разработку, но и стоимость конечной продукции.
А ведь многие приобретают по два комплекта видеокарт для реализации SLI- или CrossFire-режима. И тут цена доходит до $1500. Много это или мало, пусть каждый решает сам, но если вспомнить, что новые поколения игровых акселераторов сменяются в среднем через полгода, то картина вырисовывается, так сказать, расточительная.
И не стоит думать, что столь быстрому старению подвержены лишь топовые версии графических контроллеров. С картами среднего ценового диапазона, да и бюджетными решениями, все то же самое. Как следствие, для того чтобы более или менее комфортно играть в современные игры, графическую подсистему придется модернизировать хотя бы раз в год. А вслед за ней, скорее всего, придется заменить и всю платформу. По крайней мере, разработчики приложат для этого максимум усилий.
Однако даже при условии выполнения этих «рекомендаций», гарантии того, что любая игра на вашей системе запустится в высоком разрешении и с максимальными установками качества, крайне не высоки. Отличным примером станет уже не новая игра F.E.A.R., которая в режиме максимального качества даже с топовыми видеокартами в SLI-режиме на довольно мощной системе не демонстрирует по-настоящему идеальной (в плане пресловутых «тормозов») картинки.
Но самое главное даже не это. Если обратиться к статистике продаж на рынке графических и интегрированных чипсетов, то выяснится, что отнюдь не NVIDIA и ATI вершат здесь историю. Так, согласно данным Jon Peddie Research, первое место по общему количеству проданных графических контроллеров для десктопов уже который год подряд продолжает удерживать корпорация Intel, на ее долю приходится 32% соответствующего сегмента рынка. Второе и третье места занимают те самые «небольшие» компании ATI и NVIDIA с долями 24% и 23% соответственно. Конечно, дело тут не только в компании Intel и ее успехах. Напомним о стремительном росте рынка ноутбуков. Сегодня всем известно, что их стоимость уже практически сравнялась с ценой на десктопы (кстати, в аналогичных конфигурациях), а кроме того, по части производительности разницы между портативными системами и настольными в подавляющем большинстве задач почти нет. При этом преимущества ноутбуков более очевидны. Что касается столь важной для многих геймеров возможности модернизации настольного ПК, со временем делать это становится все сложнее. Компоненты оказываются практически немодернизируемыми (в чем повинна регулярная смена разъемов, стандартов, сокетов), в результате, чтобы добиться заметного повышения производительности, пользователю приходится менять всю платформу. В ноутбуках класса «замена настольному ПК» (и не только) ситуация с модернизацией, наоборот, меняется в лучшую сторону. Благо, разработки по модернизации «мобильных» видеоконтроллеров объявлены уже обоими ведущими игроками рынка 3D-графики, и похоже, что совсем скоро замена графического акселератора в ноутбуке станет таким же привычным явлением, как, к примеру, наращивание оперативной памяти. Очевидно, ноутбуки уже становятся привычной игровой платформой.
Революция?
На современный рынок 3D-акселераторов, несмотря на его активное развитие, влияет немало факторов, которые впоследствии будут серьезно сковывать его потенциал. Из них стоит выделить не самое оптимальное направление развития программных средств трехмерного моделирования, своеобразный застой в области развития аппаратных средств на фоне активного роста их стоимости, а также изменение рыночной конъюнктуры: производители переходят на разработку сугубо платформ.
Масла в огонь подливают игровые приставки, в последнее время нащупавшие свою (весьма немалую) нишу и в связи с этим переживающие бурный рост. По данным аналитической компании Wedbush Morgan Securities, в США и Европе с момента анонса Microsoft Xbox 360 (ноябрь-декабрь 2005-го) и до конца 2005 года ее приобрели более 2,5 млн пользователей. Доход от продаж оригинальной Xbox (первой версии) в 2005 году составил $380 млн. А со дня начала продаж консоли в 2001 году и по нынешний день было продано более 18 млн устройств. При этом Xbox и Xbox 360 - отнюдь не самые продаваемые приставки. Значительно большее число игроков предпочитают Sony PlayStation 2, которую на сегодня, по некоторым оценкам, продали в количестве более 51 млн штук. Упомянем еще один удачный проект - Nintendo DS, последнюю разработку компании Nintendo. Во многом эта игровая приставка снискала славу благодаря своей портативности, способствовали ее популярности и другие особенности, выделяющие данное устройство на фоне других приставок: два сенсорных экрана (аббревиатура DS расшифровывается как Dual Screen, двойной экран), встроенный микрофон, встроенная система беспроводной связи между приставками. Немаловажно, что для Nintendo DS подходят картриджи от Gameboy Advance SP. Однако несмотря на успех Nintendo DS (14,4 млн проданных экземпляров по всему миру, из которых 5 млн реализованы в Японии), ее разработчик, похоже, решил окончательно отказаться от первой модели в пользу облегченной версии, Nintendo DS Lite, недавно анонсированной на мировом рынке. Производство оригинальной DS будет завершено будущим летом, а ее место на конвейерах займет DS Lite. Новая консоль компактнее DS и на 57 г легче, а по функциональности ничем не проигрывает оригинальной версии, к тому же поддерживает работу в Wi-Fi-сетях.
Во многом Nintendo DS снискала славу благодаря своей портативности
Завершая рассказ о Nintendo, напомним, что на май текущего года намечен выпуск новой полноразмерной игровой приставки Nintendo Revolution.
И все-таки самое важное в заочном споре приставок и ПК то, что, к примеру, разработанная еще в прошлом веке приставка PlayStation 2 по качеству и богатству детализации графики (пресловутое стремление к реалистичности игрового мира) в играх, ориентированных на нее, успешно конкурирует с самыми современными играми для ПК. Учитывая стоимость PlayStation 2 ($200) в сравнении с ценой одной лишь графической подсистемы настольных ПК (актуальная видеокарта на PCI Express уровня Radeon X800 стоит столько же), это может выглядеть парадоксально. Тем не менее, разработчики игр для консолей, не обремененные богатством системного программного обеспечения (различные версии Windows и драйверов), а также разнообразием аппаратных платформ, сменяющихся чуть ли не ежеквартально, действительно добиваются заметного успеха. Все дело в том, что, имея постоянные «исходные данные» при разработке игровых приложений, программистам намного проще оптимизировать программный код с учетом особенностей имеющегося «железа». Притом ничто не мешает провести определенную оптимизацию не только для всей программы (игры), но и для ее отдельных сцен. Хороший пример - частое портирование игр, изначально написанных для платформы PC на консоли (впрочем, справедливости ради стоит сказать, что происходит и обратный процесс). А ведь по мощности аппаратной составляющей сегодняшние приставки не идут ни в какое сравнение с современными ПК.
Разработанная еще в прошлом веке приставка PlayStation 2 по качеству и богатству детализации графики в своих играх успешно конкурирует с самыми современными играми для ПК.
Еще один немаловажный момент: все чаще заставляет геймеров, предпочитающих использовать персональные компьютеры, обращаться к консольным решениям весьма длительный жизненный цикл последних (4-7 лет). И любопытно, что в то время, когда комплектующие для персональных компьютеров дешевеют и морально устаревают, для игровых консолей, за счет оптимизации, появляются все более совершенные игровые миры (игры). Не станем забывать и про разницу в цене между приставкой и мощным игровым ПК. И такой показатель, как совокупная стоимость владения, который для ПК будет несколько выше, нежели для консоли.
Рынок 3D-акселераторов: закат или трансформация?
Александр Лось
Уже стало традицией сравнивать рынки процессоров и графических акселераторов. Мол, и крупных игроков здесь всего двое (ATI и NVIDIA), и технологическое соперничество между ними по своему характеру близко к тому, что мы можем наблюдать на рынке CPU. Но вот факт: рынок процессоров за минувший год успел впасть в ступор, а затем, благодаря идее «платформатизации», вновь возродиться. Чего же, в таком случае, ждать от рынка 3D-акселераторов?
«Революции!», - воскликнут одни. «Кризиса», - скажут другие. И как ни странно, и те, и другие будут правы. Но как это возможно? Для того чтобы понять, самое время обратиться к анализу ситуации на рынке.
Рынок завтра
С учетом перечисленных факторов можно сказать, что близок день, когда произойдет вполне логичная трансформация: благодаря своей гибкости и росту функционала приставки станут использоваться не только для игр. В тоже время облик привычных сегодня настольных систем будет постепенно меняться. Скорее всего, возрастет роль интегрированных чипсетов, объем продаж которых уже сегодня превышает продажи дискретных графических акселераторов. А с ростом их производительности и увеличением цены на дискретные графические контроллеры вполне логично, что их рынок сузится до масштабов современного рынка дискретных аудиокарт, которые в данный момент находят применение лишь в системах для энтузиастов и профессионалов. В любом случае, с каждым годом все интереснее следить за этим рынком, он стремительно меняется, и трудно прогнозировать, что ждет нас завтра.
Во многом вышеперечисленные соображения подтверждаются
Во многом вышеперечисленные соображения подтверждаются данными аналитиков. В самом деле, забвение платформы PC как игрового решения пророчили довольно давно, но в последние годы эта тенденция проявляется все больше.
Первый тревожный звонок для ПК - отказ большого числа игровых проектов от версий для ПК. Немало новых игр сначала выходят в издании для консолей и уже потом, при условии успеха, портируются на платформу PC. Получается, что компьютерные графические решения активно совершенствуются и готовы принять возрастающий уровень вычислительных задач, тогда как эти самые задачи все чаще пасуют перед ними.
Хотя, заметен крен игровой индустрии PC в сторону онлайновых проектов, это тоже меняет рынок и вкусы пользователя.
Еще два момента, которые нельзя оставить без внимания, - появление консолей, которые по своей архитектуре ничем не уступают современным игровым компьютерам (а в чем-то и превосходят их). В частности Xbox 360, которая уже активно продается по цене $299, содержит графическое ядро от ATI R500, по своей гибкости на голову превосходящее решения для ПК, даже наиболее современный аналог - R580. Консольный R500 тоже содержит 48 шейдерных блоков, но в зависимости от уровня и характера нагрузки эти блоки могут выполнять как вершинные, так и пиксельные шейдеры, динамически распределяя нагрузку между собой. (Очевидны аналогии с центральными процессорами.) Впрочем, не исключено, что новые версии 3D-акселераторов для ПК компании ATI пойдут той же дорогой.
Sony PlayStation 3, которая должна появиться в текущем году, будет обладать более прогрессивной архитектурой. В качестве аппаратных мощностей будут применяться графическое ядро NVIDIA G70 (аналог GeForce 7800) и 9-ядерный центральный процессор Cell совместной разработки IBM, Sony и Toshiba, который интересен, прежде всего, высокой степенью параллелизма при выполнении задач и соответствующей производительностью. Можно только представить, какая вычислительная мощность будет у этого решения. Кстати, деморолики игр для Sony PlayStation 3 сегодня показывают такую реалистичную и детализированную картинку, которая на PC-платформе может быть доступна не через один год.
