ASUS PhysX P1

Do tej pory w najbardziej zaawansowanych tytułach implementowano jedynie programowe wsparcie fizyki, co oznacza, że za symulację interakcji obiektów odpowiedzialny był procesor komputera, który zajmował się również logiką, koordynacją zadań i sztuczną inteligencją postaci niezależnych. W efekcie fizyka sprowadzała się do mocno ograniczonej liczby ruchomych przedmiotów albo różnych sztuczek programistycznych, które mają za zadanie symulowanie funkcjonowania praw fizycznych.

Sprzętowe wspomaganie różnych interfejsów API fizyki zostało zapowiedziane przez kilka wiodących firm. Microsoft przygotowuje interfejs DirectPhysics i opracowuje zaawansowane metody przetwarzania tego typu obliczeń. Do najprostszych zadań z powodzeniem można dziś wykorzystać CPU, jednak nie został on specjalnie zoptymalizowany pod tym kątem, stąd nie nadaje się on do bardziej zaawansowanych zastosowań. Procesor jest bardzo szybki w wykonywaniu ogólnych operacji, lecz stosunkowo przeciętny w wyspecjalizowanych funkcjach, jak grafika czy fizyka. Poza tym procesor jest już obciążony nadzorowaniem procesu tworzenia grafiki 3D i sztuczną inteligencją przeciwników w grze, więc nie można mu przypisać skomplikowanych i długich instrukcji liczenia fizyki. Niedawno firma Havok zapowiedziała Havok FX, który przyspiesza kalkulację fizyki, wykorzystując do tego celu jedną z kart graficznych NVDIA pracujących w tandemie SLI. Zapowiedziano też możliwość wykorzystania w przyszłości pojedynczego akceleratora. Firma ATI również mówi o akceleracji fizyki za pośrednictwem GPU. Pamiętacie z pewnością demo Toy Shop, które pokazano przy okazji premiery układów Radeon X1000. W demonstracji tor kropli deszczu spływających po szybie był obliczany właśnie przez GPU. Mimo wszystko wielordzeniowy CPU ma pewne atuty w stosunku do obliczeń fizyki za pomocą GPU. Wewnętrzna przepustowość pamięci, na przykład, jest większa niż wewnętrzna przepływność pamięci GPU z pamięci podręcznej tekstur.

Obecnie na rynek trafił pierwszy sprzętowy akcelerator fizyki - specjalna karta rozszerzeń, której zadaniem jest zaawansowane symulowanie zachowania obiektów w grach. Produkt do niedawna zupełnie nieznanej firmy AGEIA nazwano PhysX. Czy zrewolucjonizuje on nadchodzące gry?

AGEIA PhysX

Gracze chcieliby zobaczyć w grach budynki i obiekty, które są w pełni destruktywne, ogromne eksplozje z tysiącami latających odłamków gruzu i szkła czy realistycznie porszuszające się postaci. To wszystko wymaga jednak skomplikowanych obliczeń i - w efekcie - dedykowanych sprzętowych układów, które zajmą się obliczeniami. Firma AGEIA wpadła na pomysł przygotowania odpowiedniej karty rozszerzeń, która udostępniłaby twórcom gier wystarczającą moc, by mogli stworzyć w pełni interaktywne światy w swoich produkcjach. Według AGEIA, przyszłość gier stanowi tzw. Trójkąt Mocy (Gaming Power Triangle), który składa się z CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit) i PPU (Physics Processing Unit). Procesor (CPU) nadzorowałby pracę poszczególnych elementów, układ graficzny (GPU) zajmowałby się procesem renderowania i wyświetlania grafiki, zaś PPU byłby odpowiedzialny za obliczenia fizyki i interakcję w środowisku. Ostatni element wizji firmy stanowi właśnie układ PhysX.

AGEIA PhysX to pierwszy procesor akcelerujący przetwarzanie fizyki w grach. Przywodzi to na myśl początek ery akceleratorów 3D, które najpierw przybrały postać dodatkowej karty rozszerzeń, by w końcu zostać zintegrowane z klasycznym chipem przyspieszającym grafikę płaską (2D). Na razie nie mówi się o integracji PPU w układzie graficznym, choć nie wykluczone, że właśnie takie rozwiązania zobaczymy w przyszłości. PhysX w swoim założeniu przypomina układ GeForce pierwszej generacji. W 1999 roku NVIDIA określiła swoją kość mianem GPU. Był to pierwszy układ graficzny, który przejął od CPU operacje transformacji wierzchołków i oświetlenia. Teraz produkt AGEIA ma przejąć od procesora obliczenia związane z fizyką rozgrywki. Chodzi po prostu o udostępnienie programistom większej kontroli nad zachowaniem przedmiotów. PhysX to karta wykorzystująca do komunikacji z systemem 32-bitową magistralę PCI. Najważniejszy element karty - układ PPU - został wykonany w procesie technologicznym 0,13 mikrona i zbudowany ze 125 milionów tranzystorów. Teoretyczne możliwości PPU przedstawiają się następująco: 20 miliardów instrukcji na sekundę, 530 milionów kolizji typu Sphere-Sphere (też na sekundę) oraz 533 tysiące zderzeń Convex-Convex (na sekundę). Są to dość enigmatyczne dane, ale przekładają się na szczegółową listę możliwych do zrealizowania efektów. Na pokładzie znalazło się ponadto 128 MB pamięci GDDR3, połączonej z układem 128-bitową magistralą.

Wszystko to ma umożliwić deweloperom tworzenie znacznie bardziej złożonych, żywych światów. W grach zobaczymy m.in. realistyczne tkaniny i ubrania, które falują i poruszają się zgodnie z uwzględnieniem ruchów postaci i czynników zewnętrznych, jak wiatr. Spotkamy bardziej złożone ciecze, mechanizmy i technologie symulujące prawa ruchu Newtona, czy wreszcie uginające się pod ciężarem naszych kroków podłoże. Brzmi imponująco, jednak podstawowe pytanie brzmi: "Czy PhysX znajdzie wsparcie producentów gier?". Lista tytułów, które korzystają z PhysX przedstawia się dosyć skromnie, choć sytuacja ta ma się drastycznie zmienić w drugiej połowie roku. Obecnie na stronie internetowej firmy przeczytamy o Tom Clancy's Ghost Recon Advanced Warfighter, Rise of Nations: Rise of Legends, Bet on Soldier: Blood Sport, CellFactor, Gunship Apocalypse i City of Villans. Obsługa produktu AGEIA pojawi się również w Unreal Tournament 2007, Sacred II, Warhammer MMORPG, Vanguard: Saga of Heroes i wielu innych grach.

Pierwszą kartą wyposażoną w układ AGEIA PhysX, jaka dotarła do naszego laboratorium, jest ASUS PhysX P1. Na rynku pojawi się także podobne urządzenie, ale pochodzące od firmy BFG. Na pierwszy rzut oka produkt przypomina kartę graficzną, tyle że bez złączy na blaszce mocującej. Swoimi gabarytami PhysX P1 odpowiada natomiast karcie dźwiękowej Sound Blaster Audigy 2 ZS czy X-Fi.

Na procesorze zainstalowano aktywne chłodzenie; żeberka aluminiowego radiatora przedmuchuje cichy wentylator. W czasie pracy radiator dosyć znacznie się nagrzewa, dlatego zalecamy pozostawić sąsiedni slot pusty (jeśli to możliwe). W rogu płytki drukowanej umieszczono gniazdo typu molex, służące do podłączenia dodatkowego zasilania (jeśli nie podłączymy wtyczki, karta nie zostanie wykryta przez system operacyjny). Sama karta nie pobiera dużo mocy (ok. 25 W), jednak złącze PCI nie jest w stanie dostarczyć wartości wymaganej do poprawnej pracy.

Szkoda, że zdecydowano się na wykorzystanie starszego interfejsu PCI, gdyż produkt przy swojej aktualnej cenie adresowany jest raczej do zamożniejszych klientów, którzy często mają w swoich komputerach wysokiej klasy kartę dźwiękową lub tuner telewizyjny właśnie w slotach PCI, podczas gdy gniazdo PCI Express x1 jest na ogół wolne. Równie często gniazda PCI zasłania chłodzenie wydajnych kart graficznych. Decyzja ta została jednak podyktowana chęcią trafienia z produktem do każdego, nawet już dosyć leciwego komputera.

Karta wykorzystuje 128 MB pamięci GDDR3, którą z PPU łączy szyna danych o szerokości 128 bitów. Pamięć pracuje z efektywną prędkością 733 MHz, co daje przepustowość na poziomie 12 GB/s.

W zestawie, poza kartą PhysX P1, znajdziemy także kilka dodatków:

Etui na płyty kompaktowe
Instrukcja instalacji (brak języka polskiego)
Płyta CD ze sterownikami
Gra Ghost Recon Advanced Warfigher
Gra CellFactor (wersja demonstracyjna)
Gra Switchball (wersja demonstracyjna)
Przelotka dodatkowego zasilania karty

Produkt wyceniono na 990 złotych brutto.

Instalacja i pierwsze wrażenia

Montaż i instalacja karty nie nastręczyły nam najmniejszych problemów. Po obsadzeniu w wolnym slocie PCI, należy zainstalować niezbędne sterowniki. W chwili pisania artykułu na stronie producenta była już dostępna nowsza wersja niż ta na dostarczonym krążku, zalecamy zatem częste odwiedzanie witryny AGEIA, ponieważ firma zapowiada regularne aktualizacje oprogramowania sterującego. Kartę przetestowaliśmy ze sterownikami 2.4.3, które znajdują się jeszcze w fazie beta. Wraz ze sterownikami zainstalowany zostanie niewielki panel konfiguracyjny, gdzie można zresetować kartę, sprawdzić aktualną wersję driverków oraz zobaczyć proste demo możliwości PhysX (rozsypujące się po uderzeniu sferą klocki). ASUS PhysX P1 zainstalowaliśmy w komputerze z procesorem Pentium 4 Extreme Edition 3,4 GHz, 1 GB pamięci i w towarzystwie referencyjnej karty graficznej GeForce 7900 GT. Tak skonfigurowany zestaw pracował pod kontrolą systemu Windows XP Professional SP2, wraz z najnowszymi wersjami sterowników do chipsetu płyty głównej i karty graficznej.

Testy

Z braku licznego oprogramowania wykorzystującego dedykowaną kartę przetwarzającą fizykę, a także konkretnych benchmarków, nasze testy sprowadzimy do opisu wrażeń z dwóch dołączonych do zestawu gier - CellFactor oraz Ghost Recon Advanced Warfighter. Zaczniemy od pierwszej z nich.

CellFactor: Combat Training

CellFactor: Combat Training to wersja demonstracyjna futurystycznego FPS (first person shooter) stworzonego przez Artificial Studios i Immersion Games, by zaprezentować możliwości procesora AGEIA PhysX. Domyślnie program w ogóle nie uruchamia się, jeżeli w komputerze nie odnajdzie karty PhysX (można to jednak obejść i uruchomić grę bez PhysX, choć jeszcze tego nie próbowaliśmy), zatem nie możemy nic powiedzieć na temat liczby wyświetlanych ramek na sekundę bez i z PPU. W grze wszystkie obiekty są w pełni interaktywne, dzięki czemu rozgrywka może potoczyć się na mnóstwo różnych sposobów. Wymagania sprzętowe stawiane przez tytuł są dosyć wysokie: gra potrafiła wielokrotnie wprawić nasz zestaw testowy w kilkusekundową zadumę, jednak - co podkreślają twórcy - celem nie było tutaj napisanie wydajnego działania dema, lecz pokazanie potencjału PhysX. A to udało się na szczęście całkiem dobrze.

W czasie gry można zaobserwować wiele ciekawych efektów; strzelanie do każdego z obiektów sceny zmienia jego położenie czy nawet powoduje zniszczenie. Pudełka ulegają destrukcji w bardzo realistyczny sposób, zaś ich szczątki poruszają się bardzo naturalnie. Pozostałości zdewastowanych przedmiotów pozostają na swoich miejsach, a nie znikają, jak ma to miejsce w aktualnych grach. Po rzuceniu granatem w stertę pudeł, kontenerów i rur, zniszczone fragmenty fruwają w powietrzu i upadają zgodnie z prawami fizyki. Możemy nawet trafić spadający odłamek i faktycznie odepchnąć go w dal. Warto odnotować także interesująco zrealizowane wycieki cieczy z pojemników oraz świetnie wykonane powiewanie materiału na wietrze (tutaj akurat była to flaga, którą można było w dodatku poszarpać pociskami). Teraz z drugiej strony: widać, że jest to bardziej demo technologiczne, a mniej rzeczywista gra. Wiele elementów sceny wcale nie zachowuje się realistycznie i często odnosi się wrażenie, że wszystko to zostało dodane jakby na siłę. Bo jakim cudem po serii oddanej w metalowe podłoże na ekranie pojawia się tyle wiórów, co przy cięciu drewna w tartaktu? Naturalnie nigdy nie strzelałem z karabinu w taki materiał, jednak jestem pewien, że w rzeczywistości nie byłoby takich "fajerwerków". Również wyciekająca ciecz zachowuje się po prostu dziwnie i gdy spływa po przechylonej powierzchni na mojej twarzy pojawia się zgryźliwy uśmiech. Suma sumarum, gra wygląda i prezentuje się bardzo dobrze, a fizyka stoi na wysokim poziomie, jednak kilka elementów wymaga dopracowania, ponieważ zostały przesadnie podkreślone.

Tom Clancy's Ghost Recon: Advanced Warfighter

Tom Clancy's Ghost Recon: Advanced Warfighter to z kolei gra, w którą możemy zagrać zarówno bez, jak i z kartą AGEIA PhysX. Oczywiście obecność karty wpływa pozytywnie na odbiór wrażeń wizualnych. Tutaj również możemy zaobserwować szereg ciekawych efektów specjalnych, chociaż jest ich znacznie mniej niż w CellFactor. Gdy strzelamy w asfalt na ulicy, wyraźnie widać wyrywane z niego odłamki kamieni i różnych cząstek - każda z nich to niezależny obiekt. Podobne zjawisko można ujrzeć, gdy postrzelamy sobie do trawy, przy czym widać także latające źdźbła. Strzelanie do nadwozia samochodu powoduje pojawienie się iskier (czerwonych i pomarańczowych). Iskry nie są efektem działania skryptu, ale rzeczywiście fizycznie ingerują w otoczenie. Niezłych wrażeń dostarcza wysadzenie samochodu w powietrze za pomocą granatu - drzwi się otwierają, szyby pękają, opony spadają. Oddanie salwy w koronę drzewa kończy się obfitym opadem listowia. Jak wyglądają te efekty, gdy nie mamy PhysX? Generalnie także całkiem dobrze - brakuje tych małych smaczków, ale z drugiej strony ich brak w ogóle nie rzuca się w oczy. Strzelając do wspomnianego już asfaltu również zobaczymy latające kamienie i odłamki, ale nie będą one na siebie reagowały - tzn. nic się nie stanie, jeżeli np. zderzą się. Przy dywersji na drzewo ;-), spada znacznie mniej liści i nie widać przelatujących na wszystkie strony drzazg. Jakkolwiek odebraliście ten skrótowy opis, musimy powiedzieć, że w Ghost Recon będzie się grało mniej więcej podobnie, czy mamy PhysX czy też nie. Być może w dalszych etapach gry można zobaczyć ciekawsze efekty i wtedy PhysX pokazuje coś bardziej imponującego - nie mieliśmy czasu, by przejść całej gry. W związku z niewielkimi różnicami w obu przypadkach, skupimy się na innej kwestii - wydajności. Na poniższym wykresie przedstawiamy średnią liczbę fps, jaką uzyskaliśmy w grze z działającą kartą PhysX, a także w systemie bez niej.

Jak widać, komputer z kartą PhysX wypadł gorzej niż system bez PPU. Jest to spowodowane tym, że trzeba wygenerować dodatkowe dane dla akceleratora fizyki, zaś sama karta graficzna musi narysować więcej obiektów. W praktyce można się spodziewać, że po włożeniu PhysX zyskamy na efektach, ale przypłacimy to minimalnym spadkiem fps.

Podsumowanie

ASUS PhysX P1 to pierwsza karta zajmująca się sprzętowym obliczaniem fizyki i interakcji obiektów w trójwymiarowym świecie. Do produktu należy jednak podejść bardziej jak do technologii przyszłości - preludium tego, co nas czeka - niż konieczności natychmiastowego zakupu. Dostarczone gry z pewnością nie odzwierciedlają pełnych możliwości procesora fizyki AGEIA, a na bardziej zaawansowane produkcje przyjdzie nam jeszcze trochę poczekać. Prawdę mówiąc, jesteśmy nieco rozczarowani niezbyt "hucznym" debiutem PhysX - naszym zdaniem karta powinna pojawić się wraz z kilkoma "poważnymi" tytułami, ponieważ na chwilę obecną wydatek rzędu tysiąca złotych zdaje się nie mieć absolutnie żadnego uzasadnienia (chyba że interesują Was demka technologiczne i dwie, trzy gry). Aby odnieść sukces, PhysX potrzebuje silnego wsparcia w postaci kilku dużych hitów. Niestety, ani GRAW, ani CellFactor do takich się nie zaliczają. Musimy zaczekać na nadchodzące produkcje, np. te wykorzystujące silnik Unreal 3.0. Ponadto karty będą wówczas na pewno zauważalnie tańsze i zobaczymy, czy sama technologia się przyjmie; zdarzały się już bowiem przypadki wpadek lub wyparcia z rynku danego rozwiązania przez inny produkt.

Karta z AGEIA PhysX mogłaby wykorzystywać nowocześniejszy interfejs PCI Express x1, obeszłoby się wtedy bez konieczności podłączania dodatkowego zasilania. Przypuszczamy, że ze względu na aktualną cenę karta znajdzie nabywców raczej w kręgu zamożnych graczy, którzy w swoich pecetach zainstalowali dwie karty graficzne, więc ci mogą napotkać na problem natury technicznej - brak wolnego slotu PCI, który często jest zasłaniany przez chłodzenie kart graficznych bądź też zajmowany przez kartę dźwiękową (przykładowo, Sound Blaster X-Fi) czy tuner telewizyjny. Może zatem dojść do sytuacji, że PhysX będzie konkurować o slot z porządną "dźwiękówką", jeśli mamy tylko jeden wolny slot w komputerze. Z drugiej strony, dzięki interfejsowi PCI, kartę będzie można obsadzić w starszym komputerze, w którym nie ma złącz PCI-E. Tylko, czy ktoś będzie kupował dodatkową kartę za 990 złotych do starego komputera? Decydując się na zakup PhysX miejcie to na uwadze.

Według nas, najlepiej zaczekać na produkty akcelerujące fizykę od firm NVIDIA i ATI. Pierwsza z nich już wkrótce zaprezentuje Havok FX, czyli rozwiązanie, gdzie za obliczanie fizyki odpowiedzialna będzie druga karta graficzna. W takim przypadku jeden z akceleratorów w SLI będzie obliczać fizykę lub grafikę - nigdy nie będzie się "nudzić", czego nie można powiedzieć o AGEIA PhysX, która początkowo będzie obsługiwana przez bardzo skromną liczbę gier.

Podsumowując, PhysX to technologia przyszłości, której aktualna cena i wsparcie programowe są dalekie od poziomu atrakcyjnych i zachęcajcych do zakupu. Sporą niewiadomą jest również przyjęcie się produktu na rynku, jako że dwaj giganci - ATI i NVIDIA - już szykują się do demonstracji własnych implementacji obliczeń fizyki w grach. Tu i teraz, PhysX możemy polecić jedynie tym z Was, którzy mają w komputerze już dosłownie wszystko (dwie karty graficzne, dwurdzeniowy procesor, wysokiej klasy kartę dźwiękową) i zastanawiają się, na co przeznaczyć kolejne pieniądze. Wszystkim innym radzimy zaczekać na rozwój wydarzeń i obniżki cen PhysX, bo na razie jest to jedynie ciekawostka.

PS. jeszcze dziś postaramy się uzupełnić artykuł o filmy prezentujące PhysX w akcji.