Nvidia, RSX y el G70 (II Parte)

Próxima generación y Shader Model 3

David “Vamos a asistir a la próxima generación de juegos basados en shaders. En la primera generación hemos visto a gente usar un shader para emular un hardware pipeline y descubrir que 'Ey! Esto realmente es programable'. Tras esa etapa han intentando usar crear algunas cosas con más luces usando a lo mejor 8 luces en lugar de 10. Después empezaron a escribir shaders de materiales e hicieron increíbles efectos de ropa y efectos metálicos que a hemos podido ver.

La gente está empezando ahora a cambiar el modelo de iluminación y están explorando todas las posibilidades que dicho modelo les brinda. Estamos viendo cómo se añade iluminación High Dynamic Range[www.cs.ubc.ca/~heidrich/Projects/HDRDisplay/] a los motores como Far Cry. Sin embargo, el próximo paso es diseñar juegos desde el principio para HDR; estos motores van a ser los que generen la próxima revolución en el campo de la calidad visual.”

Claramente tener HDR en un motor que use SM2 es mejor que no tenerlo pero no es tan bueno como una implementación HDR llevada a cabo desde el principio.

Como ejemplo, el proceso de renderizado de Nalu necesita varios barridos para cada frame. Cuando dibujas un gran número de objetos en un gran número de formas en SM2 eliminas precisión en cada barrido. En SM3, con programas shader más largos y con mayor precisión el resultado es más rápido y el resultado más preciso.”

Por supuesto, el ejemplo más evidente es el Unreal Engine 3[www.unrealtechnology.com/] que está siendo diseñado para Shader Model 3 y HDR desde el principio. No obstante, con algunas desarrolladoras como Valve, que están añadiendo HDR a sus motores existentes usando Shader Model 2, cómo se siente David en relación con el ritmo de implementación de SM3?

David: "Me parece evidente el decirlo pero la calidad de iluminación HDR hecha a partir de Shader Model 2 es menor que en SM3. El sistema visual humano tiene un rango dinámico muy amplio. Cuando construyes una imagen a partir de una serie de componentes como hacen los motores gráficos tienes errores de redondeo en cada objeto. Usar precisión parcial en SM2 hace que este problema resulte más evidente y menos atractivo para el ojo.

Para aquellos que tengáis gráficas de última generación os habréis encontrado con un problema: no podéis usar Anti-Aliasing cuando estáis usando iluminación HDR, como ocurre por ejemplo en Far Cry. En estos casos tienes que elegir entre una opción o la otra. ¿Por qué ocurre esto y cómo se va a resolver este problema?

David: "OK, el problema es este. Con un rendering pipeline convencional renderizas directamente en el buffer final – por tanto la escena entera se renderiza directamente en el frame buffer y por eso puedes aplicar AA a toda la escena."

Pero con HDR, renderizas componentes de la escena individuales y luego los compones en un buffer final. Es más parecido a cómo funcionan las películas, donde los objetos que se ven en pantalla se renderizan de forma separada y luego se montan juntos al final. Dado que son renderizados por separado es difícil aplicar FSAA[www.benchmark.pl/artykuly/recenzje/GeForce4_4600/FSAA.jpg] (AA a pantalla completa). Aplicar AA tradicional en este caso no tiene sentido.”

Entonces, si no puede hacerse con el hardware existente, ¿por qué no añadir nueva funcionalidad hardware para las gráficas puedan hacer AA con iluminación HDR?

David: “Resultaría bastante caro intentar hacerlo en la capa de hardware y realmente no tendría mucho sentido – creemos que no tiene sentido seguir aplicando AA a nivel de hardware. Lo que ocurrirá es que en los juegos creados para HDR el AA se hará en el propio motor del juego según especifique el desarrollador del juego.

Quizás en algún momento ese proceso pueda ser acelerado en hardware, pero no va a ocurrir en un futuro inmediato.

Si el problema es el tamaño del frame buffer, ¿no se solucionaría este problema con los 512Mb que tienen las nuevas tarjetas?

David: "Con un frame buffer de mayor tamaño sí, podrías acercarte. Pero realmente deberíamos hablar de 2Gb, no de 512Mb."

A nivel arquitectónico uno de los debates más candentes en gráficos es si una pipeline de Shader Unificado sería deseable. Vamos a ponernos en situación.

Las escenas gráficas están compuestas de vértices y píxeles. Estos son “coloreados” por dos partes diferentes de un procesador gráfico: el pipeline de pixeles y el pipeline de vértices. Hay además dos aspectos más en este proceso: la capa de hardware y la capa de software. Es posible tener una capa de software unificada para programar y a la vez tener una capa de hardware distinta.

ATI cree firmemente que unificando estos dos pipelines llevaría a una mayor eficiencia.

Microsoft ha escrito una capa unificada de software en su próxima versión de WGF. ¿Significa esto que Microsoft y ATI van por el lado correcto y que NVIDIA no está siguiendo el mismo camino?


David: “Bueno, vamos a dejar algo claro. Microsoft hace APIs (Interfaces de Aplicación Programables) no hardware. WGF es una especificación para una especificación de API; es software, no hardware.

Para ellos, implementar Shaders Unificados significa desarrollar un modelo de programación unificado. Dado que no producen hardware no están diciendo nada sobre el hardware.

Debatir sobre arquitecturas de shaders unificadas o separadas no es la pregunta importante. La estrategia es sencillamente hacer que los pipeline de vértices y píxeles vayan más rápido. La táctica radica en cómo diseñas una arquitectura y cómo ejecutas la estrategia. Estamos tratando simplemente de averiguar cuál es el método más eficiente.

Es mucho más difícil diseñar un procesador unificado; tiene que hacer, por defecto, el doble de lo normal. Otra palabra para “unificado” es “compartido” y otra palabra para “compartido” es “competencia”. Es un desafío crear un procesador que haga balance de carga y predicción de rendimiento. Es sumamente importante, especialmente en arquitecturas de videoconsolas, que el rendimiento sea predecible. Con todo el balance que supondría una arquitectura unificada es difícil hacer que el rendimiento sea predecible. He oído incluso que como a algunos desarrolladores no les gusta nada el pipeline unificado controlarán las operaciones del pipeline de vértices en la CPU de triple núcleo de la Xbox 360[www.xbox.com/en-US/xbox360/factsheet.htm].

Ahora mismo creo que la 7800 rinde a un nivel bastante aceptable para una arquitectura discreta.”


Entonces, ¿qué nos puedes decir sobre el futuro?

"Haremos una arquitectura unificada de hardware cuando tenga sentido. Cuando sea posible hacer que el hardware trabaje más rápido unificado entonces sin duda que lo haremos. Será más fácil construir en el futuro, pero por el momento todavía se le puede sacar bastante juego a la arquitectura actual.

Conclusiones

Bueno, antes de nada, muchas gracias a David por tomarse el tiempo para hablar con nosotros. Sus opiniones sobre RSX y la Xbox 360 han sido muy reveladoras y nos ha parecido interesante saber que no están desechando la posibilidad de hacer una arquitectura hardware unificada en el futuro para la GeForce a pesar de las especulaciones que rondaban por la red. Esperamos que no quede demasiado para que el hardware pueda acelerar tanto AA como HDR y también esperamos ansiosos para saber de qué es capaz la PlayStation 3.

Entrevista publicada originalmente en Bit Tech y traducida por Juan Alonso de LaFlecha.net