КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: Игры профессионалов
Успешных производителей чипов для работы с трехмерной графикой в мире единицы. Гигантам, таким как американская корпорация Nvidia и канадская компания ATi, вместе контролирующим около 80% всего рынка 3D-чипов, становится тесно в секторе персональных компьютеров. Технологии, применяющиеся при создании современных компьютерных игр, вполне подходят для профессионального применения: в системах автоматизированного проектирования и даже в голливудских фильмах.
Ускорители трехмерной графики (3D-акселераторы) - это компьютерные видеоплаты, способные, помимо основной своей функции, т. е. вывода изображения на экран, производить специализированные расчеты, необходимые при построении трехмерных изображений. При использовании такого ускорителя можно добиться существенного улучшения качества "картинки", сделав ее более реалистичной. Подавляющее большинство современных компьютерных игр требуют наличия в компьютере ускорителя трехмерной графики. Иначе компьютер не сможет рассчитывать кадры игры с достаточной скоростью для появления "киноэффекта".
Последние версии чипов, служащих основой 3D-ускорителей, практически полностью заменяют собой центральный процессор компьютера в программах, связанных с трехмерной графикой. Для них предложено особое название - GPU (Graphic Processing Unit, графический процессор). Оно было дано по аналогии с популярной аббревиатурой CPU (центральный процессор) - современные GPU по своей сложности не уступают процессорам серий Athlon и Pentium. "До настоящего времени главной характеристикой компьютера была тактовая частота его процессора. Но сегодня продавать "персоналки" помогает трехмерная графика, в первую очередь игры. Поэтому наличие графического процессора является самым важным свойством современного компьютера", - говорит Рой Тэйлор, директор Nvidia по продажам в Европе.
По данным Nvidia, сегодня примерно 75% всех компьютеров в мире продается с установленным ускорителем трехмерной графики. Это гигантский рынок, его объем превышает $20 млрд в год. В России же, согласно исследованиям аналитического агентства Mobile, ускорителями оснащаются и вовсе более 95% всех покупаемых "персоналок". Несмотря на бурный рост рынка, играть на нем очень непросто - упустив технологическое лидерство, "умерла" компания 3Dfx, в разное время сошли с дистанции компании S3 и Trident.
"Позиции ведущих производителей 3D-чипов кажутся сегодня непоколебимыми. Nvidia и ATi делают компоненты для дорогих игровых ускорителей, недорогих бюджетных видеоплат, материнских плат, мультимедиа-комбайнов, ноутбуков, игровых консолей, телеприставок. Даже если высокопроизводительные 3D-ускорители за $300 в какой то момент перестанут пользоваться спросом, компаниям не грозит банкротство, как это случилось с 3dfx", - говорит Константин Мартыненко, эксперт по 3D-технологиям, обозреватель популярного сайта Reactor Critical (www.reactor.ru), посвященного трехмерной графике и новейшим разработкам в этой области.
Последние годы Nvidia вкладывала огромные средства в научные исследования, переманивала у конкурентов талантливых инженеров, программистов и менеджеров. Кроме того, Nvidia стала поставщиком компонентов для новой игровой консоли Xbox, получив почти $400 млн от Microsoft на их разработку. Флагманский продукт Nvidia - чип GeForce3, самый быстрый и функциональный 3D-ускоритель на сегодняшний день, - разработан частично на эти деньги.
Производство и продажу графических плат на своих чипах Nvidia отдает на откуп независимым производителям: Asus, Creative, ELSA, Guillemot, Leadtek, MSI и прочим. ATi сама выпускала видеоплаты на своих чипах. "Однако в этом году канадская компания начала менять бизнес-модель в сторону Nvidia, т. е. стала продавать свои чипы третьим фирмам", - рассказывает Мартыненко.
Остальных производителей иначе как "вторым эшелоном" не назвать: STMicroelectronics и Matrox - намного более узкий сегмент рынка. Matrox отказалась от производства топовых графических чипов, занимая нишу недорогих видеокарт, ориентированных на "плоскую" графику. Не приходится ожидать прорыва и от тандема STMicroelectronics/Imagi-nation Technologies, которые объявили о переносе выпуска нового 3D-чипа на неопределенный срок.
А лидеры тем временем продолжают наращивать "мускулы" своих чипов. Сегодня при построении трехмерных изображений используются полигоны (как правило, треугольники). Чем больше полигонов, тем реалистичнее выглядит картинка. Главное узкое место графической подсистемы современных компьютеров - пропускная способность памяти и шин данных. Графическое ядро Xbox имеет скорость обработки полигонов порядка 125 млн треугольников в секунду, и это близко к теоретическому максимуму, который можно достичь при нынешних технологиях. Чтобы поднять эту цифру на качественно новый уровень, необходимо ускорять сразу все компоненты системы: графический чип, системную шину, оперативную память. Но это порочный путь: рано или поздно разработчики натолкнуться на физические ограничения возможностей полупроводниковых элементов.
"Переход с треугольников на кривые поверхности кажется мне наиболее эффективным решением этой проблемы. GeForce3 и Radeon уже поддерживают два разных способа представления поверхностей в виде кривых", - говорит Мартыненко. - Технологии так называемых шейдеров будут улучшаться и постепенно достигнут уровня, который сейчас кажется фантастическим".
Microsoft зорко следит за разработками основных производителей и готова делать их решения стандартными для рынка. Новые идеи внедряются через технологию DirectX - набор интерфейсов, позволяющих программистам использовать новейшее "железо". В начале 2002 г. появится уже девятая версия DirectX. Ее спецификации еще не определены, поэтому об аппаратной поддержке говорить преждевременно. Однако глава отдела ATI по связям с общественностью Джон Чаллинор рассказал "Ведомостям" что его компания уже имеет в активе совместимый с DirectX 9. 0 чип. По мнению Чаллинора, такая совместимость станет решающим козырем в борьбе будущих версий чипов семейств GeForce и Radeon.
Разработчики "бытовых" чипов продвинулись так далеко, что ими заинтересовались изготовители профессиональных трехмерных ускорителей для графических рабочих станций. "Когда Nvidia вышла на этот рынок с линейкой профессиональных ускорителей Quadro, многие поставщики рабочих станций отказались от более дорогих профессиональных плат в пользу Quadro. Парадоксально, но при более низкой цене ускорители Nvidia были быстрее и имели больше возможностей. Производители игровых чипов всегда ставили на первое место скорость, а производители профессиональных плат - программную поддержку пакетов 3D-моделирования. Nvidia объединила первое со вторым", - рассказывает Константин Мартыненко из Reactor Critical. Сегодня ведущие разработчики профессионального ПО ориентируются в первую очередь на Nvidia. Возможности ее чипа GeForce3 получили поддержку в пакетах 3D-моделирования, использующихся производителями кинематографических спецэффектов. Форсирование Nvidia нового рынка подстегнуло конкурентов. Компания 3Dlabs купила технологии Oxygen и Intergraph, чтобы предложить покупателям профессиональные 3D-ускорители в более широком ценовом диапазоне.