L’evoluzione della grafica

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Le schede grafiche Pci Express sono ormai arrivate in volume sul mercato; rispetto alle schede Agp, offrono una maggiore velocità di trasferimento dei dati, ma non solo.

Gli scorsi mesi sono stati molto movimentati per il mercato delle schede grafiche. Al pari di altri componenti, come per esempio motherboard e processori, sono stati presentati molti prodotti legati all’adozione di nuove tecnologie, come per esempio quella Pci Express. Le schede grafiche, inoltre, sono state migliorate notevolmente e ormai offrono così tante funzionalità da rischiare di confondere le idee a quanti stanno cercando la soluzione migliore per i propri giochi. Infatti, quando si apre il driver della scheda grafica per esaminare le varie impostazioni, è facile restare confusi: termini come filtraggio anisotropico e Fsaa (Full scene anti aliasing) sono forse familiari agli appassionati di giochi, ma spesso non dicono molto al normale utente. Questa confusione non diminuisce nel tempo visto che Ati e nVidia continuano ad aggiungere nuove funzionalità ai loro prodotti ed è piuttosto difficile restare aggiornati su schede grafiche che aumentano le rispettive prestazioni ogni sei mesi circa. Abbiamo riassunto in queste pagine le informazioni necessarie per districarsi nel mondo delle schede grafiche, partendo dagli elementi principali di cui occorre tenere conto per arrivare ai cambiamenti indotti dalle recenti tecnologie. In ogni caso, infatti, le impostazioni restano un aspetto decisamente molto importante che non può essere ignorato: intervenire sui vari parametri può infatti migliorare notevolmente la qualità delle immagini e la velocità dei giochi sul Pc. Nelle pagine successive trovate anche una sintesi dei principali parametri in causa e le informazioni necessarie per ottimizzare l’aspetto visivo dei giochi. Abbiamo descritto anche alcune nuove funzionalità offerte dalle schede grafiche più recenti di Ati e nVidia che possono fare la differenza con i giochi di ultima generazione. I Vnu Labs hanno provato, inoltre, una serie di schede grafiche Pci Express per verificare quali siano le prestazioni effettivamente ottenibili dagli acceleratori grafici e relative schede di riferimento. Grazie a una velocità di trasferimento dei dati maggiore di quella Agp e con la disponibilità di un flusso bidirezionale, la tecnologia Pci Express permette, infatti, di migliorare radicalmente le prestazioni dei giochi. Diamo però prima uno sguardo agli elementi principali che condizionano le prestazioni delle schede grafiche destinate ai videogiochi.

La risoluzione e l’Anti-aliasing La risoluzione di un gioco 3d è particolarmente importante, anche se le immagini vengono visualizzate su un desktop 2d. La qualità migliora se il gioco viene utilizzato con una risoluzione maggiore. Per dire le cose in modo semplice, una risoluzione più elevata si traduce in un maggior numero di pixel, che a sua volta offre immagini più dettagliate e meno ‘a blocchi’. Le schermate che abbiamo riportato sono relative a Far Cry alle risoluzioni di 800×600 e 1.600×1.200. Come si può vedere, la schermata nella risoluzione maggiore offre un maggior numero di dettagli delle piante. In ogni caso, la risoluzione è proporzionale alla memoria occupata da ciascun frame (fotogramma). Di conseguenza ogni frame richiede una maggiore elaborazione, penalizzando la velocità del gioco. Le immagini vengono create sullo schermo attraverso l’uso di pixel – in modo simile a quando si colorano i quadratini per ottenere un disegno sulla carta. Questo sistema non crea nessun problema nella visualizzazione dei bordi orizzontali e verticali, ma le linee diagonali hanno un aspetto scalettato (in gergo vengono chiamate ‘jaggies’). Per risolvere il problema, le schede grafiche supportano la funzione Fsaa (Full scene anti aliasing). L’anti aliasing analizza i bordi scalettati e li circonda di tonalità di colore intermedie, in modo da rendere più omogeneo il risultato. La funzionalità Fsaa si può attivare nel driver della scheda grafica e offre varie alternative (per esempio, 2x, 4x e 8x) a seconda del modello di scheda. Il metodo usato dalle varie schede grafiche può cambiare; in ogni caso, parlando in generale, la funzione Fsaa 2x elimina la maggior parte degli jaggies, la funzione 4x li elimina quasi tutti e così via in crescendo. Ciascuna di queste fasi richiede però una potenza di elaborazione sempre maggiore e rallenta i giochi. L’immagine indica la differenza tra nessun anti aliasing Fsaa e l’anti aliasing Fsaa 4x usando Far Cry. Qualità delle texture Per fare in modo che i modelli tridimensionali abbiano un aspetto più simile agli equivalenti del mondo reale, i giochi ricorrono alle texture – che vengono avvolte attorno agli oggetti. Le texture sono dei file grafici che, per esempio, hanno l’aspetto di un muro di mattoni e la maggior parte dei giochi offre la possibilità di variare la loro qualità. Le texture di alta qualità hanno una risoluzione maggiore e consentono di ottenere un aspetto più realistico, mentre quelle di bassa qualità hanno una risoluzione inferiore e possono apparire sfocate. È più facile rilevare queste differenze negli oggetti più vicini, quando sono evidenti molti dettagli. Gli oggetti più lontani non appaiono invece troppo diversi. Le texture di alta qualità occupano più memoria e richiedono una maggiore potenza di calcolo. Quelle di qualità inferiore non offrono lo stesso risultato estetico, ma usano meno memoria e vengono elaborate in modo molto più semplice. Le schermate che vi proponiamo dimostrano la differenza tra le texture di alta e bassa qualità in Far Cry. Il filtraggio Come abbiamo indicato in precedenza, i giochi fanno uso delle texture, che offrono un aspetto realistico ai modelli 3d. Vicino al punto di osservazione, le texture sono di alta qualità e hanno un aspetto molto gradevole. Gli oggetti più lontani hanno tuttavia a disposizione un minor numero di pixel via via che rimpiccioliscono verso il punto di scomparsa. Il risultato che deriva dal minor numero di pixel e dalla distorsione può creare un notevole effetto di sfocatura. È proprio in questi casi che diventa utile il filtraggio. Il filtraggio bilineare e trilineare migliora le texture, riducendo l’effetto di sfocatura. Il filtraggio lineare agisce sui bordi netti di ogni texture; in ogni caso, un metodo migliore è rappresentato dal filtraggio anisotropico, che tiene conto della distorsione provocata dalla mappatura delle texture sugli oggetti tridimensionali. Anche questa funzionalità si può applicare a vari livelli (2x, 4x e così via); i numeri più elevati producono risultati migliori, ma penalizzano la velocità di elaborazione. Queste schermate mostrano il filtraggio bilineare, trilineare e anisotropico 4x. Bump mapping Nel caso di alcuni oggetti, come per esempio l’acqua oppure le palline da golf, la modellazione di ogni possibile increspatura richiede molto tempo ed è difficile da ottenere. Un metodo più semplice consiste nell’usare il bump mapping. Questa tecnica sfrutta gli effetti di luce per creare l’illusione di piccoli affioramenti o incavi tridimensionali. Si tratta di un sistema comunemente usato dagli sviluppatori dei giochi, sul cui uso l’utente non può intervenire. È tuttavia è interessante notare le differenze. La schermata di esempio è tratta dalla demo nVidia Tide Pool. Il lato di sinistra ha il bump mapping disattivato, mentre quello di destra l’ha attivato. Come si può vedere, l’acqua ha un aspetto di gran lunga più realistico sul lato destro, rispetto al rendering molto piatto che caratterizza la parte sinistra della schermata. Il bump mapping consente in genere di migliorare l’aspetto, ma può produrre risultati che appaiono piuttosto piatti se osservati da vicino. Una tecnica migliore consiste nell’usare le normal map per gli oggetti caratterizzati da un maggior numero di dettagli. Questa tecnica permette di fare in modo che un modello che usa un numero limitato di poligoni sembri averne molti di più. Le normal map sono delle texture speciali, che descrivono dove è rivolto ciascun pixel. Quando vengono usate con un modello di illuminazione, permettono di creare superfici tridimensionali più realistiche. Se applicate a un modello, aumentano il livello dei dettagli. Le normal map si usano per coprire il modello, in modo molto simile a quanto avviene con le normali texture. In ogni caso, la normal map viene applicata per prima, in modo da fornire l’illuminazione corretta. Dopo questa operazione, si applica la texture normale per completare il processo. Questa tecnica non è tuttavia priva di problemi. Le normal map occupano una grande quantità di memoria sulla scheda grafica. Anche disponendo di 256 Mbyte di memoria on board, gli sviluppatori dei giochi devono limitare il numero delle normal map utilizzate. Questa caratteristica può renderle particolarmente difficili da usare nei giochi. Di solito, i designer aggirano il problema usando le normal map soltanto per i personaggi principali (‘eroi’), che compaiono più spesso. La schermata mostra l’uso delle normal map. Il lato sinistro contiene un modello con pochi poligoni, nella sua forma nativa. La parte destra mostra lo stesso modello dopo l’applicazione di una normal map. Come si può vedere, sembra essere caratterizzato da un numero di poligoni molto maggiore. Infine, l’immagine nella parte inferiore destra è la normal map applicata al modello. È proprio questa texture che indica al computer il tipo di illuminazione. La tecnologia Ati 3dc Come abbiamo indicato nella pagina precedente, le normal map permettono di usare modelli con un minor numero di poligoni, ma occupano molta memoria; questa caratteristica ne limita il numero e la qualità. Ati ha sviluppato la tecnologia 3dc (3d compression) proprio per risolvere questo problema. La compressione delle normal map permette di utilizzare delle mappe di migliore qualità, che occupano meno memoria. Anche DirectX usa una tecnologia di compressione, che tuttavia non è sempre particolarmente valida e può distorcere l’immagine. La tecnologia 3dc di Ati consente invece di migliorare notevolmente la qualità dell’immagine, ma è disponibile soltanto sulle nuove schede di questo produttore, come quelle che usano il processore grafico X800. Inoltre, è indispensabile che i giochi vengano scritti esplicitamente per utilizzarla. Queste schermate sono tratte da Serious Sam 2 e mostrano la tecnologia 3dc in azione. La figura di sinistra usa le normal map standard e ha un aspetto molto dettagliato. La figura di destra usa invece una normal map 3dc di alta qualità. Come si può vedere, i dettagli della pelle sono considerevolmente migliori e si ottiene un risultato più realistico. Tutti i giochi usano lo shader model all’interno di DirectX; ciò consente agli sviluppatori di scrivere delle routine che – per esempio – producono gli effetti di illuminazione nei giochi. La qualità dello shader model è migliorata di pari passo con l’evoluzione di DirectX. nVidia è il primo produttore a supportare lo schema SM3 (Shader Model 3); è stata resa disponibile una patch per Far Cry, che supporta questa versione più recente. Il nuovo modello permette di ottenere immagini più realistiche – come il displacement mapping, che risolvere il problema di alcuni modelli tridimensionali che hanno un aspetto piatto quando vengono osservati da vicino. Queste schermate confrontano lo schema SM1.1 con lo schema SM3. Come si può vedere, l’immagine di destra è caratterizzata da un maggior numero di dettagli attorno all’area degli scalini e appare molto più naturale dell’immagine di sinistra.

Autore: ITespresso
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