Фак.., фак.., тьфу млин, факт: чтобы объективно протестировать видеоподсистему компьютера, нельзя проходить мимо субъективных ощущений пользователей. И если раньше мы были уверены, что высокая частота кадров во время игры и отсутствие артефактов на экране гарантируют в развлекательном процессе максимум положительных эмоций, то с появлением новых компьютерных компонентов под названием PhysX все может резко усложниться. Похоже, что теперь нам придется оценивать не только вычислительный потенциал ПК, но и модель его реализации при каждом запуске игрового приложения, ведь в теории физический ускоритель (ФПУ) PhysX применяет законы физики для построения изображения движения, а как известно, нельзя дважды войти в одну воду. Правда, это теоретически - как получается на самом деле, мы собираемся рассказать дальше. Но для начала немного вводной информации.
Количество и сложность задач, выполняемых современным домашним ПК, неуклонно растет, однако их специфичность и индивидуальность не всегда позволяют рационально использовать имеющиеся вычислительные ресурсы системы, построенной на универсальной архитектуре. Именно этим и обусловлено появление в дополнение к ЦП специализированных процессоров, позволяющих наиболее эффективно рассчитывать задачи, с учетом специфики которых и создавалось отдельное вычислительное устройство. Но если микропроцессором для обработки звука или графики уже никого не удивишь, то отдельный процессор для обработки физики (например, PhisX) - идея сравнительно новая.
В 2005 г. компания AGEIA анонсировала специальный процессор с амбициозным названием PhysX, призванный поднять планку реалистичности в играх на качественно новый уровень. Но лишь недавно производители компьютерных компонентов обратили внимание на новый класс интеллектуальных устройств, и в мае этого года на рынке появилась плата BFG PhysX 128P, а затем, в июне, и ASUS PhysX P1.
Столь запоздалая реакция крупнейших производителей видеоускорителей объясняется продолжительным отсутствием игровых приложений, поддерживающих новомодный "ускоритель физики". Но сейчас ситуация поменялась, и в список игр для кристалла AGEIA PhysX уже входят Ghost Recon Advanced Warfighter, Bet on Soldier Blood Sport, Cell Factor, Hanger of Doom, Switchball и др. Более того, осенью этого года ожидается появление продолжения культового проекта Unreal Tournament 2007 с поддержкой ускорителя PhysX, и, возможно, именно это событие станет решающим в ответе на вопрос, быть или не быть платам PhysX в компьютерах заядлых игроманов.

Изображение 1. Момент тестирования ФПУ AGEIA PhysX в игре Hanger of Doom

Сам процессор AGEIA PhysX выполнен на тайваньской фабрике TSMC ( www.tsmc.com ) по технологическому процессу 130 нм и содержит в себе 125 миллионов транзисторов, что и стало причиной довольно большого размера кристалла PhysX и ощутимого энергопотребления, которое в наших тестах достигало отметки в 30 Вт. Заявленная пиковая вычислительная мощность впечатляет - 20 миллиардов операций в секунду, хотя при обсчете столкновения сферических объектов производительность ускорителя падает до отметки порядка 530 миллионов операций в секунду, а при работе с комплексным взаимодействием объектов вычислительные возможности AGEIA опускаются до 530 тыс. операций в секунду. Кроме того, адаптер AGEIA PhysX имеет собственный буфер оперативной памяти для хранения данных по физическим расчетам. Согласно официальной информации, процессор AGEIA адресует до 128 Мбайт памяти типа GDDR3, которая может работать на частоте в 733 МГц и взаимодействовать с кристаллом PhysX по 128-битовому каналу памяти.
Разумеется, на фоне технических показателей современных видеоплат, AGEIA PhysX обладает довольно скромным потенциалом, однако этого вполне достаточно для специализированного физического процессора, равно как и для шины PCI, по которой идет связь AGEIA PhysX с остальными компонентами системы. Тем более что для обработки взаимодействия сложных объектов между собой первую скрипку играет скорость геометрических расчетов, которая напрямую завязана с пропускной способностью внутри самого кристалла PhysX, и в физическом решении AGEIA достигает отметки в 2 Тбайт/с. А это число в разы превышает возможности современных центральных и графических процессоров.
Ускоритель AGEIA PhysX имеет собственный драйвер и определяется в операционной системе Windows как самостоятельное устройство. А наличие AGEIA PhysX в диспетчере устройств дает сигнал готовности игровому "движку", разработанному с учетом возможности использования такого компонента. И далее уже в зависимости от специфики конкретной разработки игра, обнаружив в системе устройство на базе AGEIA PhysX, или включает дополнительные визуальные эффекты (например, Ghost Recon), или же увеличивает быстродействие обсчета текущих задумок разработчиков (например, Switchball).
Но справедливости ради заметим: пока мы не можем сказать, что в использованных нами играх сделана переработка "движка" специально под AGEIA. Скорее дело ограничилось лишь несколькими эффектами, "прикрученными" к программным кодам для привлечения внимания. И похоже, что внимания со стороны журналистов будет хоть отбавляй.

Как мы тестировали
Для обзора физических ускорителей на базе чипа AGEIA PhysX в качестве тестового стенда мы применили компьютер на базе процессора Intel Pentium eXtreme Edition 955, системной платы Intel D975XBX, двухканального ОЗУ A-Data Vitesta DDR2 667 общим объемом 1 Гбайт, видеоплаты nVidia GeForce 7800 GTX, жесткого диска Maxtor 7B250S0 SATA, оптического дисковода Sony CRX-300E Combo и блока питания Hiper Type-R 580W.
Энергопотребление системного блока (без монитора) контролировалось сертифицированным прибором учета электроэнергии "Меркурий 200.02" (классы точности 1 и 2). Замер уровня шума (дБА) внутри корпуса осуществлялся прибором Center 322 в режиме Slow.
На жесткий диск тестового стенда устанавливалась ОС Windows XP Professional SP2 (build 2600) и пакет обновлений, а для работы с графическими подсистемами использовались видеодрайверы ForceWare 84.21 и AGEIA 2.4.3.
В качестве программных тестов задействовались игры Ghost Recon Advanced Warfighter, Cell Factor, Hanger of Doom и Switchball, а контроль за производительностью видеоподсистемы ПК осуществлялся с помощью утилиты Fraps 2.7.3.
Все запуски тестовых приложений выполнялись с использованием ЭЛТ-монитора Philips Brilliance 201 при графическом разрешении 1280x1024 точек с глубиной цвета 32-бит. При этом в настройках драйверов управление анизотропной фильтрацией и полноэкранным сглаживанием передавалось игровым приложениям.

Изображение 2. Момент тестирования ФПУ AGEIA PhysX в игре Switchball

BFG PhysX 128P
Этот продукт компании BFG Technologies стал самым первым на российском рынке физическим ускорителем на базе процессора AGEIA PhysX. Правда, поначалу он породил некоторые сомнения среди самых торопливых покупателей - ведь продавцы BFG PhysX 128P обещали во многих современных играх улучшения визуализации сцен, а на деле этого не происходило. Благо, в комплекте BFG лежали демонстрационные игры Hanger of Doom и CellFactor и пользователи могли некоторое время изучать особую физику хотя бы в этих программах. Кроме того, на сайте www.bfgtech.com можно найти корректные разъяснения по новейшему компоненту системы и ссылки на 19 игровых проектов 2006 года, реализующих в своем коде возможности "движка" PhysX.
Кстати, компания AGEIA свободно распространяет набор PhysX SDK среди программистов, желающих включить поддержку физического процессора PhysX в программах, а значит, нужные игры будут появляться как грибы после дождя. И не удивительно, что к активным последователям идеи обсчитывать физические процессы с помощью PhysX присоединились даже отечественные издатели - Акелла, Бука и Руссобит.
Но нельзя забывать, что формат AGEIA PhysX SDK является закрытым, поэтому без ведома компании AGEIA сделать программный обсчет через их API не получится. Это означает, что AGEIA автоматически идет ва-банк с собственными наработками - так же, как и в свое время компания 3Dfx оставила стандарт API Glide закрытым для альтернативных наборов микросхем, что позволило разработчикам 3Dfx и их продуктам держаться на плаву вплоть до 1999 года, имея многочисленных конкурентов. Кстати, в наше время, поддержка технологий со стороны программных продуктов может многое решить и, возможно, компании ATI и nVidia уже не смогут быстро нагнать смелого новичка.
Но давайте вернемся к модели BFG PhysX 128P. Внешне она напоминает инженерный образец AGEIA PhysX и отличается от него лишь системой охлаждения со светодиодной подсветкой. В оригинальной треугольной коробке BFG (на обратной стороне находится прозрачное окошко, через которое можно увидеть серийный номер платы, не вскрывая упаковки) помимо демо-игр лежит подробная инструкция по установке и использованию физического ускорителя.

Изображение 3. Физический ускоритель BFG PhysX 128P

ASUS PhysX P1
Пока разработчики AGEIA доверили выпуск ускорителей PhysX лишь двум производителям - компаниям BFG Technologies и ASUSTeK, но уже во второй половине 2006 г. их список существенно пополнится. А пока этого не произошло, мы представляем нашим читателям самый полный обзор всевозможных адаптеров PhysX, который не смог бы стать таковым без тестов платы ASUS PhysX P1.
Ускоритель ASUS внешне напоминает видеоакселераторы серии GeForce 6600/7600 и отличается от инженерного эталона AGEIA PhysX не только системой охлаждения, но и топологией самой платы. Мы видим, что различные электронные компоненты на текстолите ASUS расположены в других местах по сравнению с инженерным образцом AGEIA PhysX. Такая смелая перестановка никак не повлияла на результаты испытания ASUS PhysX P1 - и по объективным, и по субъективным показателям они соответствовали адаптеру BFG PhysX.
По пути отметим более высокую цену на плату ASUS PhysX P1, ведь в ее комплекте находится коммерческая версия игры Ghost Recon Advanced Warfighter с поддержкой интерфейса PhysX, а вот является ли такая дорогая комплектация выигрышной для России, узнаем со временем.

Изображение 4. Физический ускоритель ASUS PhysX P1

Что показали тесты
Итак, в течение 2005 г. специалисты AGEIA проделали огромную работу и убедили многие игровые издательства в революционности предлагаемого ускорителя PhysX. По ходу знакомства с моделями BFG и ASUS мы протестировали физические процессоры в играх Ghost Recon Advanced Warfighter, CellFactor, Hangar of Doom и Switchball.
Надо отметить, что в этой тестовой премьере из четырех игровых приложений и одного кристалла AGEIA PhysX обошлось без "генеральского эффекта". То есть драйверы AGEIA 2.4.3 устанавливались без проблем, игры определяли наличие PhysX автоматически, а игровая картинка не вызывала нареканий. И здесь важно передать свои ощущения от процесса игры в упомянутых проектах с использованием AGEIA PhysX и без него, благо игры Ghost Recon и Switchball позволяли это сделать.
Так, "пожив" пару дней в виртуальном мире проекта Ghost Recon с помощью адаптера AGEIA PhysX, мы пребывали в полной эйфории от полученного удовольствия: еще бы, реалистичные взрывы, насыщенные клубы дыма, масштабный разлет осколков, потрясающая анимация сложных объектов. Но вот незадача: после исключения из системы ускорителя AGEIA мы увидели в игре Ghost Recon (впрочем, как и в проекте Switchball) все то же самое. Ну, или почти то же самое. А поскольку, теоретически игнорирование возможностей PhysX в программном коде ведет к упрощению трехмерной сцены в некоторых динамических моментах, то в тестах ощущается небольшой рост производительности видеоподсистемы. Конечно, не такой, чтобы достигнуть комфортных показателей в 60 кадр/с, но достаточный, чтобы зафиксировать разницу тестовыми утилитами.
Зато если внимательней присмотреться к игровой картинке Ghost Recon, в моменты взрывов и разрушений различных поверхностей можно увидеть в несколько раз больше осколков, чем в обычном игровом процессе без BFG PhysX 128P или ASUS PhysX P1. Но вот форма и поведение этих многочисленных объектов на экране вызывают противоречивые эмоции. И, признаемся, если не знать о существовании в системе специального ФПУ AGEIA PhysX, то можно было бы написать целую статью об артефактах визуализации в ряде современных игр.

Изображение 5. Момент игры Ghost Recon Advanced Warfighter с ФПУ AGEIA PhysX

Изображение 6. Момент игры Ghost Recon Advanced Warfighter без ФПУ AGEIA PhysX

Теперь давайте поговорим о субъективных ощущениях от игровых проектов CellFactor и Hangar of Doom, которые в момент запуска выводят на экран гордые надписи "Only With PhysX" и не хотят работать вообще, если пользователь не позаботился о покупке физического ускорителя AGEIA. Что ж, на первый взгляд оно того стоит. Количество объектов и разрушений на экране в играх CellFactor и Hangar of Doom действительно поражают воображение, а если учесть, что все это неодушевленное многообразие подчиняется строгим законам физики, то экстаз гарантирован даже искушенным пользователям. Но давайте попробуем отключить плату AGEIA PhysX, а затем из командной строки (или любого файлового менеджера, например Far Manager) запустить файл CellFactor.exe с ключом EnablePhysX=false (через пробел).
О чудо, игра CellFactor забыла о надписи "Only With PhysX" и выдала игровую картинку, которая почти не отличалась от увиденной ранее с включенным ФПУ. Посмотрите на флаг в игре и только представьте, сколько в нем должно быть треугольников и контрольных точек, чтобы он развевался. А под воздействием игрока он не только реалистично колышется, но и по-настоящему рвется, если его расстреливать из автомата. Поверьте, заставить ткань прогибаться и рваться в плане вычислительных ресурсов дорогого стоит, поэтому в игровом процессе без вычислительного компонента AGEIA PhysX на месте флага - пустота. Что же касается производительности видеоподсистемы в игре CellFactor, то, как и в проекте Ghost Recon Advanced Warfighter, она чуть больше именно без физического ускорителя AGEIA, однако субъективно на комфорт игры это влияния не оказало.

Изображение 7. Момент игры Ghost Recon Advanced Warfighter с ФПУ AGEIA PhysX

Изображение 8. Момент игры CellFactor без ФПУ AGEIA PhysX

Разумеется, измерение производительности графической системы в игре, как мы и писали ранее, - это правильная составляющая тестов, но без учета субъективной оценки игровой картинки на экране итоговые вердикты для BFG PhysX 128P и ASUS PhysX P1 не могут быть объективными. А значит, с учетом изменения модели использования видеоподсистем нужно развиваться, нужно ценить качество работы пользователя, нужно фокусироваться на впечатлениях пользователей и на возможностях графической платформы.
Конечно, сегодня мы не увидели в играх чего-то фантастического и сногсшибательного, но надо ожидать новых игровых проектов, которые будут изначально создаваться под физические ускорители, и тогда завтрашний день наступит очень быстро. А пока физический ускоритель - это взаимодействующие объекты на экране, это реалистичные эффекты частиц, это живые модели с реальной анимацией скелета. Но в самом ближайшем будущем мощные вычислительные устройства уже смогут породить в играх новый уровень искусственного интеллекта, который будет заставлять всех персонажей изучать виртуальный мир вокруг и взаимодействовать между собой. Именно такое развитие игровой индустрии даст пользователям новые впечатления и эмоции от игр, в которых главным компонентом станет физика.

Альтернативная физика
Сравнительно недавно компания ATI объявила о запуске собственной концепции видения расчета физики. Основная идея заключается в том, что в ATI полагают схожими вычисления для физики и графики, а посему считают возможным использование вычислительных ресурсов графической платы для расчета этого параметра. Правда, для этих целей предлагается использовать отдельную видеоплату класса Radeon X1600 или X1900, а это означает, что, с одной стороны, можно будет продлить жизнь устаревшему видеоадаптеру, но с другой - придется иметь в запасе свободный разъем PCI Express 16X и использовать для обсчета весьма "энергопрожорливое" по сравнению со специализированным устройством AGEIA.
Перспективы такого решения весьма неоднозначны: выпуск соответствующих драйверов, которые, возможно, позволят использовать видеоплату ATI в качестве физического ускорителя через API HavokFX, намечен на конец 2006 - начало 2007 г., когда современные видеоускорители уже успеют утратить привлекательность. Кроме того, памятуя о длительных задержках с анонсом и поставками технологии CrossFire и видеоплат семейста Radeon X1*00, которыми ATI отличилась в 2005 г., логично будет предположить, что сроки, названные ATI, тоже излишне оптимистичны.
Кроме того, пока нет информации ни об одном игровом проекте, который поддержал подобную инициативу ATI, да и издательства, высказавшиеся в пользу AGEIA, пока не спешат переориентироваться на решения ATI, хотя именно от этого во многом и будут зависеть перспективы тех или иных технологий. Пока мы можем сказать, что если AGEIA представляет на рынок уже готовое решение и массивную поддержку со стороны разработчиков и издателей, то ATI предлагает лишь концепцию, которая может найти воплощение в 2007 г., причем явно не в первой его половине, да и то при максимально удачном стечении обстоятельств. Кроме того, есть сведения, что с похожей идеей выступит и nVidia, у которой есть своеобразный "туз в рукаве" в виде технологии Quad-SLI.
Как бы то ни было, но к концу 2007 г. будут уже другие графические платы, API Microsoft DirectX 10 и другие игры, поэтому вполне возможно, что мы еще вернемся к вопросу о том, сможет ли противостоять вычислительная мощь видеоплаты специализированному устройству от AGEIA. Но на сегодняшний день можно сказать, что если вас интересует ускорение физики в играх, то лучше обратить внимание на готовый продукт на базе AGEIA PhysX, под который уже разрабатывается не один десяток игровых приложений.

Изображение 9. Альтернативная физика от ATI

Таблица 1. Сравнительные характеристики физических акселераторов с PCI-интерфейсом

Модель	Процессор	Технология производства, нм	Число транзисторов, млн./ площадь кристалла, мм2	Частота работы ядро/ память GDDR3, МГц	Шина доступа к ОЗУ, бит	Полоса пропускания, Гбайт/с	Объем памяти, Мбайт	Дополнительные особенности	Демонстрационные игры в комплекте	Розничная цена в Москве (на 07/06), долл.	Обобщающая оценка * (max=100)
BFG PhysX 128P	AGEIA PhysX	130	125/ 128	н.д./ 733	128	16	128	Оригинальная система охлаждения, подсветка вентилятора	Hanger of Doom, CellFactor	280	85
ASUS PhysX P1	AGEIA PhysX	130	125/ 128	н.д./ 733	128	16	128	В комплекте полная версия игры Ghost Recon Advanced Warfighter , оригинальные система охлаждения и топология платы	Switchball, CellFactor	330	80

* - Особенности - 30%, Производительность - 30%, Эргономика - 10%, Цена - 30%

>> НАВЕРХ СТРАНИЦЫ <<