SocketZone.com-Tutorials

Guida Schede Video (Parte I)

Guida Schede Video (Parte I)
Guida a cura di: Caggiano Giuseppe

Introduzione
Nel lontano 1995 l’uscita della PlayStation fece si che tutte le carenze grafiche PC furono messe in evidenza. Fino ad allora i PC con annesse schede erano legati a immagini bidimensionali, che per essere rappresentate poggiavano sui primissimi Pentium.Allora il mercato delle schede video era dominato da marche come Cirrus Logic, Tseng Lab e Matrox , che si sfidavano per proporre la migliore scheda per rappresentare le finestre di Win 3.1.Tutto questo fu interrotto quando S3 lanciò la Virge 3D , un chip grafico dalle limitatissime potenzialità 3D, ma che riusci, grazie ad alcune patch ,ad offrire un certo supporto 3D a titoli come: WipeOut e Descent.Subito dopo grazie alla Matrox Mystique , il primo capitolo dell’ ormai pluridecorato Tomb Raider divenne un punto importantissimo per la vera rivoluzione che si stava avendo da li a poco. Infatti un anno dopo, la 3DFX un’ azienda poco conosciuta lancia la sua linea basata sulle VooDoo Graphics. Oggi la casa californiana non è più esistente ma nessuno può dimenticare lo stupore del primo Quake fatto girare in modalità OpenGL. Dopo tanti anni tra rivoluzioni e scossoni oggi a sfidarsi per la leadership nel campo della grafica 3D sono rimaste in poche e fondamentalmente in due: ATI e NVIDIA.

Come di forma un'immagine 3D
Per riuscire a capire che ruolo svolge una scheda per comporre una scena 3D è bene sapere i quattro passaggi fondamentali:

- MODELLAZIONE DI UN AMBIENTE: Come prima cosa la CPU stabilisce le varie posizioni degli oggetti in un determinato spazio.

- GEOMETRIA: In seguito la CPU trasforma le coordinate precedentemente calcolate in punti, che saranno i vertici dei triangoli.

- CREAZIONE DEI TRIANGOLI: Qui entra in azione la Scheda Video che compone uno scheletro WireFrame della scena. Anche questa operazione un tempo era a carico della CPU, ma con l’arrivo delle DirectX 7 e quindi delle NVIDIA GeForce 256 e ATI Radeon 256 ,questa operazione è a totale carico dell’ unità T&L della GPU. Oggigiorno le schede dotate di unità Vertex Shader calcolano anche la definizione di tutti i vertici in rapporto alle varie sorgenti luminose.

- RENDERING: In quest’ultima fase i poligoni che sono stati creati e dotati delle varie fonti luce, vengono ricoperti dalle Texture .Con le schede dotate di unità Pixel Shader , vengono effettuate alcune operazioni su ogni singolo pixel.

L’evoluzione – Gli SHADER

Nelle ultime generazioni di Schede Video il termine Shader sta diventando sempre più ricorrente. In poche parole lo Shader è un programma che effettua dei calcoli sulle componenti principali di una scena 3D (Pixel e Vertici).Infatti nelle ultime GPU prodotte sono presenti delle unità di calcolo in grado di lavorare su pixel e vertici in maniera autonoma e programmabile, l’unico lato “negativo” è che per il momento le varie GPU hanno dei limiti , che riguardano le istruzioni eseguibili su ogni pixel e vertice e sulla loro precisione. Oggi le schede ATI – NVIDIA – MATROX – XGI, differiscono molto sull’applicazione di tali effetti, per il fatto che ognuna di loro propone un’architettura interna dei vari chip, programmabile in maniera diversa.
Le principali API sulle quali si basano la programmazione e gli standard dei giochi attuali sono : DirectX fornite dalla Microsoft e OpenGL create da Silicon Graphics.

DIRECTX
Era l’anno 2000 quando vennero rese pubbliche le DirectX 7.0.Fino ad allora le migliori schede dotate di chip quali: TNT-TNT2 (NVIDIA) – VOODOO2-3 (3DFX) – G400 (MATROX)-RAGE(ATI) basate sulle DirectX 6.0 vennero “soppiantate” dall’uscita della GeForce 256 (NVIDIA) – Radeon 256 (ATI) dotate di un’unità T&L.Tuttavie le DirectX 7.0 non integravano gli Shader, ma si limitavano ad usare funzioni prestabilite nell’hardware. Comunque un grande passo era stato compiuto dato che , l’unità T&L era in grado di svolgere le operazioni sulle trasformazioni e rotazione dei vertici. Grazie all’unità T&L di queste schede fu alleggerito anche il carico di lavoro delegato alla CPU e si diffusero effetti quali il Bump Mapping (presente anche su Matrox G400 e PowerVR Kyro 1-2 acceleratori grafici DirectX 6.0 ma che già integravano tutte le funzione delle DirectX 7.0 a parte il T&L ).
L’introduzione degli shader si ebbe dopo un breve periodo con la pubblicazione delle DirectX 8.0 e in seguito 8.1, che furono accompagnate dal lancio sul mercato di schede quali: GeForce 3 – GeForce 4 TI (NVDIA) – Radeon 8500 (ATI) , che si distinguevano tra di loro per il supporto offerto a determinate serie di Pixel Shader: PS 1.1 per la GeForce3 , PS 1.3 per la GeForce 4 TI e PS 1,4 per la Radeon 8500 con una differenza importante riguardante le operazioni applicabili per ciclo di clock, quattro su GeForce3-4, sei su Radeon 8500, mentre il supporto ai VS 1.1 era comune per tutte le GPU.
I VS 1.1 e i PS 1.1-1.3-1.4 essendo programmati per agire su un determinato numero di istruzioni permisero la creazione di tutti i tipi di Bump Mapping con un ottimo incremento di resa qualitativa per i giochi programmati con essi.
Con l’arrivo delle DirectX 9.0 ,quindi Radeon 9700 – 9800 (ATI) – GeForce FX 5800 – 5900 (NVIDIA) e delle DireceX 9.0C X800 (ATI) – GeForce 6 (NVDIA) , si è raggiunta la completa programmabilità dei Vertex Shader 2.0, che prevedono anche una creazione di algoritmi più complessi e che possono calcolare trasformazioni su ogni singolo vertice e quindi affetti luminosi prodotti da un numero illimitato di sorgenti. Con l’introduzione delle DirectX 9 i PS 2.0 (PS 3.0 solo GeForce 6) sono in grado di utilizzare 16 texture per realizzare fino a 64 operazioni per la combinazione dei colori. Però la più grande innovazione portata dai PS 2.0(PS3.0) è la possibilità di effettuare calcoli in virgola mobile, infatti fino alle DirectX 8.1 si potevano utilizzare stringhe di 32 bit , quindi 8 bit per ognuno dei tre colori principali e 8 bit per l’alpha channel, che definisce l’effetto trasparenza. Invece con i PS 2.0(PS 3.0) si possono utilizzare stringhe di 128 bit quindi 32 bit su ogni singolo colore.

DIRECTX 7.0 (NO VS-PS)

DIRECTX 8.1 (VS1.1-PS1.4)

DIRECTX 9.0 (VS2.0-PS2.0)

DIRECTX 7.0 (NO VS-PS)

DIRECTX 8.1 (VS1.1-PS1.4)

DIRECTX 9.0 (VS2.0-PS2.0)

OPENGL
Nel 1992 la Silicon Graphic dà vita all’ API OpenGL nata per offrire un ottimo supporto per le applicazioni dell’ambito professionale, ma che ben presto si è proposta come interfaccia alternativa alle DirectX per la creazione dei videogiochi. Uno dei suoi più grandi sostenitori è John Carmack, che ha sempre usato queste estensioni per i suoi lavori: Quake 2 – Quake 3 - Doom 3. Lo sviluppo delle OpenGL viene guidato dalle estensioni proposte da vari produttori e dall’ARB (Architecture Review Board) composto da società (3D Labs – ATI –IBM – Apple – NVIDIA ecc.). Proprio l’arrivo degli shader ha reso un pò più difficoltoso lo sviluppo di queste API, infatti fino alla versione 1.5 le OpenGL erano sprovviste di un linguaggio di alto livello ad esempio HLSL, ma non né ha impedito lo sviluppo grazie al quale oggi è pienamente compatibile con i VS2.0 e PS 2.0.

DOOM 3 ARB2 (VS2.0-PS2.0)

DOOM 3 ARB2 (VS2.0-PS2.0)

Nel Prossimo Articolo Schede Video Parte 2 saranno trattati i seguenti argomenti:

- Filtro Antialasing
- Filtro Anisotropico
- Mip Mapping
- Triliner Filtering

Leggi le altre parti della guida
Guida Schede Video (Parte II)
Guida Schede Video (Parte III)

Commenta l'Articolo sul nostro FORUM

[ Vai all'indice della categoria 'Guide Hardware' | Vai all'indice generale |

]