NVIDIA PhysX: физические эффекты силами видеокарты

В 2005 году небольшая и на тот момент малоизвестная фирма AGEIA анонсировала уникальный продукт – ускоритель физических эффектов. Однако амбициозным планам AGEIA повторить успех 3dfx, которая благодаря своему графическому акселератору Voodoo открыла новую эпоху в компьютерных играх, так и не суждено было сбыться. Главная причина этого – слабая поддержка PPU AGEIA PhysX создателями игр, а без нее компании очень проблематично убедить потенциальных покупателей потратиться на весьма дорогостоящее устройство. Итогом пути AGEIA Technologies стала продажа всех активов NVIDIA, которая заинтересовалась перспективными разработками.

После покупки AGEIA было вполне ожидаемо, что компания NVIDIA адаптирует ее наработки для ускорения физики силами собственных графических продуктов. NVIDIA не стала встраивать PPU (Physical Processing Unit) в свои ускорители, а просто портировала физический движок PhysX на CUDA (Compute Unified Device Architecture). В общем, смысл в программной реализации есть, ведь еще во время анонса PPU от AGEIA ATI и NVIDIA заговорили о том, что графические чипы отлично подходят для расчетов физики, поскольку они, как и PPU, оптимизированы для параллельной обработки больших массивов данных. А так как физические вычисления требуют параллельного расчета огромного количества взаимодействующих частиц, то переложив эту задачу на плечи современных GPU, обладающих внушительным числом универсальных процессоров, можно достичь существенного прироста скорости в расчете физических эффектов. Ведь по пиковой производительности чипы ATI RV770 и GeForce GT200 уже в десятки раз превосходят современные процессоры.

Fluid Demo демонстрирует расчет гидродинамики частиц

Конечно, на CPU гораздо проще достичь теоретических значений, но физические расчеты – одна из тех областей, где ресурсы GPU можно достаточно эффективно использовать. В итоге любой видеоадаптер с поддержкой CUDA (например, GeForce начиная с 8-й серии и выше) после установки специальных драйверов позволит ускорять физику не хуже, а то и лучше отдельной карты PPU AGEIA PhysX. Единственный, но весьма серьезный недостаток данного подхода – это снижение скорости просчета непосредственно графики. Ведь в большинстве игр видеокарта и так задействована на полную и является главным ограничителем производительности, и нагружать ее дополнительно расчетами физики значит уменьшить быстродействие в главной работе – отрисовке сцены. Прироста же производительности стоит ожидать только там, где быстродействие ограничивается возможностями системы просчитывать физические эффекты, что в современных играх случается пока очень редко. Конечно, есть исключения – специально созданные для демонстрации PhysX демо, тесты или дополнения к существующим играм. Набор таких приложений под названием PowerPack можно скачать на сайте NVIDIA, и в них прирост производительности действительно впечатляет. К примеру, GeForce 8800 GT показывает результаты в несколько раз лучше, чем Core 2 Duo E8500, а иногда преимущество еще больше. Для того чтобы не терять быстродействие в графических расчетах, можно использовать вторую видеокарту специально для ускорения PhysX, и она вовсе не обязательно должна быть дорогой – подойдет даже GeForce 9500 GT.

Стоит отдельно отметить еще один немаловажный факт, который недостаточно осведомленные пользователи часто упускают из вида – прирост производительности или, что чаще, количества эффектов при применении GeForce PhysX будет только в тех играх, которые задействуют этот движок. Там же, где поддержки PhysX нет, аппаратное ускорение абсолютно бесполезно.

Для Unreal Tournament 3 были выпущены три дополнительные карты с PhysX

На сайте NVIDIA есть список игр, поддерживающих PhysX, в котором на момент подготовки материала было 74 продукта для платформы РС. Но действительно популярных проектов там буквально десяток, а в большинстве просто нет явных преимуществ от использования аппаратного ускорения. Там же, где разница есть, она сводится не к повышению качества физики, а к добавлению новых эффектов, исполнение которых пока еще оставляет желать лучшего. Впрочем, такому положению вещей есть объяснение: ввиду очень малой популярности PPU AGEIA даже разработчики, применявшие PhysX, не слишком сосредотачивались на максимальном использовании его возможностей. Но учитывая, что NVIDIA имеет значительно большее влияние на создателей игр, а видеокарты ее производства есть у огромной армии геймеров, ситуация с популярностью PhysX должна заметно улучшиться. Когда это случится и когда появится сколь-либо существенное количество популярных игр, где будет возможность оценить преимущества и недостатки расчета физики с помощью видеокарт, мы обязательно вернемся к данной теме.