ATI Radeon HD 2900 XT test

Tesselation Unit

Een belangrijke nieuwe functionaliteit binnen de Radeon HD 2000 reeks is de ondersteuning voor hardwarematige tessalation, een truc om 3D-objecten zonder veel extra moeite een stuk mooier te maken.

Zoals bekend is zijn alle objecten binnen 3D-games opgebouwd uit verschillende driehoeken. Waar in de begindagen van 3D-games karakters hooguit bestonden uit enkele honderen driehoeken (en dus erg hoekig uitzagen) is dat inmiddels al gestegen naar vele duizenden. Je kunt simpel stellen dat uit hoe meer driehoeken een object is opgebouwd, hoe realtischer en detailrijker het object zal uitzien. Er zijn echter ook nadelen: hoe meer driehoeken, hoe complexer een 3D-object, hoe meer ruimte het inneemt in het videogeheugen en hoe meer performance er van de GPU vereist is. Daar komt nog eens bij dat het maken van complexere 3D-objecten ook veel meer tijd vraagt van de ontwerpers bij een gamedeveloper en ook daar geldt natuurlijk ‘tijd =geld'.

Uit hoe meer driehoeken een 3D-object bestaat, hoe meer detail er zichtbaar is.

Tessalation is in feite het volledig automatisch vergroten van het aantal driehoeken waar een object uit bestaat. Als je puur in alle bestaande driehoeken extra driehoeken tekent is dat niet direct heel zinnig. Het kan echter ook slimmer wanneer je met behulp van wiskundige formules aangeeft hoe alle driehoeken gepositioneerd moeten worden. Neem als voorbeeld een bolvormig object. Al gooi je er honderden of duizenden driehoeken tegenaan, echt mooi rond zal ‘ie nooit worden. Om een dergelijk object perfect te omschrijven heb je in feite echter maar twee dingen nodig; de coördinaten van het middelpunt en de straal. Op een dergelijke manier kun je de ATI-chip laten weten hoe een dergelijk object op een slimme manier uit meer driehoeken opgebouwd kan worden.

Tessalation wordt pas écht interessant wanneer je gebruik gaat maken van displacement mapping. Dit is een inmiddels steeds vaker gebruikte technologie om de videokaart automatisch 3D-objecten uit elkaar te laten trekken. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een zogenaamde displacement map, een monochrome 2D-afbeelding. Hoe ‘witter' een bepaalde positie op een displacement map, hoe meer relief-werking er moet worden toegepast.

Displacementmapping kan bijvoorbeeld uitstekend gebruikt worden voor het relatief eenvoudig maken van landschappen binnen 3D-games. In plaats van dat designers zelf een 3D-model van bergen en heuvels moeten maken, kunnen ze gewoon een plat vlak creëren en gebruiken ze een eenvoudig te genereren displacement map om de hoogteverschillen te genereren. Hier komt dan ook meteen het nut van tesselation terug: je zou voor het gigantische vlak slechts een paar driehoeken aan de videokaart kunnen toevoeren, daarna de 3D-chip dit laten omzetten naar veel meer driehoeken en daarna de displacement map toepassen.

Het zelfde kan echter ook toegepast worden bij alle andere denkbare 3D-objecten, bijvoorbeeld bij monsters binnen een 3D-game. Ook deze modellen kunnen in de basis uit relatief weinig driehoeken bestaan, daarna door tesselation worden voorzien van veel meer driehoeken en daarna door displacementmapping van veel meer detail worden voorzien.

Een praktijkvoorbeeld: een relatief simpel 3D-model van een monster wordt dankzij tesselation voorzien van meer driehoeken. Een displacement map zorgt voor extra detail, terwijl een texture map voor de juiste kleuren zorgt.

De nieuwe ATI-chips bieden de mogelijkheid om objecten van tot 15 keer meer driehoeken te voorzien. Een slimme programmeur van 3D-games zal de mate van tesselation laten afhangen van de grootte van een object op het scherm. Neem als voorbeeld nog eens dat monster binnen een 3D-games: als die vlak voor je staat en dus bijna het hele scherm beslaat is het slim om zoveel mogelijk tesselation toe te passen om op die manier zo veel mogelijk extra detail te krijgen. Wanneer het monster echter ver weg staat en slechts enkele tientallen pixels in hoogte beslaat, is dat extra detail niet nodig en kun je af met minder of zelfs geen tesselation, waardoor het renderen van het monster ook veel minder GPU-kracht vereist. Dergelijk depth adaptive tesselation zorgt er dus niet alleen voor dat objecten van dichtbij veel gedetailleerder zijn, maar ook ver weg met veel minder rekenkracht verwerkt kunnen worden.

Tesselation is helaas nog geen onderdeel van DirectX 10. ATI gaat echter met een aantal trucs de technieken toch al beschikbaar maken voor developers van 3D-games. Het valt echter te betwijfelen hoe happig men zal zijn zolang de techniek geen onderdeel is van DirectX en niet wordt ondersteund door nVidia. ATI verwacht er echter veel van: Tesselation is immers ook een veel gebruikt onderdeel van de 3D-chip van de Xbox360 (óók ontworpen door ATI!) en door deze technologie nu ook in PC-videokaarten aan te bieden, zouden Xbox360 games nog gemakkelijker geporteerd kunnen worden.

Voor wie de wereld van videokaarten al wat langer volgt; helemaal origineel is het idee van depth adaptive tesselation in combinatie met displacement mapping niet. In 2002 kondige Matrox een dergelijke techniek al aan voor hun genadeloos geflopte Parhelia 3D-chip.