Hardware Displacement Mapping i.c.m. Depth-Adaptive Tessalation
Zonder enige twijfel de mooiste nieuwe functionaliteit binnen de Matrox Parhelia chip is wel Hardware Displacement Mapping in combinatie met Depth-Adaptive Tessalation. Deze nieuwe 3D-techniek is een geschenk uit de hemel voor programmeurs van 3D-games. Zoals verderop zal blijken zorgt Hardware Displacement Mapping voor een aantal zaken: er kunnen veel eenvoudiger gedetailleerde 3D-objecten gecreëerd worden, de benodigde data die over de AGP-bus moet vloeien kan enorm beperkt worden en er is een handige tool om zonder extra programmeerwerk de gedetailleerdheid van 3D objecten te wijzigen naar gelang de prestaties van de PC. Klinkt te mooi om waar te zijn? Toch is het zo!
Laten we eerst eens kijken wat Tessalation en Hardware Displacement Mapping precies inhouden. We doen dit met een duidelijk en simpel voorbeeld: het creëren van een grillig berglandschap binnen een 3D wereld. Tot nu toe kan dat alleen bereikt worden door zeer veel driehoeken op slimme manieren tegen elkaar te plaatsen om zo de vormen van een berglandschap te krijgen. Al deze driehoeken moeten verder ook nog eens afzonderlijk worden voorzien van texture-data en alles wat daarbij komt kijken. Niet alleen kost het ontwikkelaars van 3D games veel tijd om berglandschappen op die manier te creëren, ook wordt de AGP-bus en geheugenbus van de videokaart flink belast door alle informatie over driehoeken, losse textures en zo verder. Met Hardware Tessalation en Displacement Mapping kan dit een stuk eenvoudiger! Onderstaande afbeelding laat het gehele stappenplan zien.
In stap 1 zien we hoe de programmeur van een 3D game het gehele landschap opbouwt. Niet meer zelf door middel van tienduizenden driehoeken een berglandschap in elkaar puzzelen, maar een simpel plat vlak dat opgebouwd wordt uit een zeer klein aantal driehoeken. In principe zou twee driehoeken al voldoende zijn. Alleen de informatie van dit schaarse aantal driehoeken wordt over de AGP-bus verzonden.
In de tweede stap geeft de software aan de videokaart de opdracht om het geheel op te delen in veel meer driehoeken. De 3D-software hoeft hier zelf dus geen actie meer te ondernemen, de Parhelia chip creëert geheel automatisch de extra driehoeken door bestaande driehoeken op te delen. Verdere berekeningen vinden dus plaats met veel meer driehoeken. Naar gelang de prestaties van het systeem kan de programmeur van een 3D game aangeven in hoeveel extra driehoeken het geheel moet worden opgedeeld. Dit opdelen van bestaande driehoeken in veel meer driehoeken heet Tessalation. Deel twee van de onderstaande figuur toont het resultaat.
In stap 3 komt het Displacement Mapping om de hoek kijken. Een Displacement Map is een grayscale bitmap-afbeelding die dienst doet al een soort van hoogte kaart: hoe witter hoe hoger, hoe zwarter hoe lager. Deze Displacement Map wordt nu op de set driehoeken geplaatst en de hoogte van alle hoekpunten van de verschillende driehoeken wordt aangepast naar gelang de intensiteit van het betreffende punt in de Displacement Map. Op dit moment is dus al het gehele berglandschap gemaakt! En dat alles met slechts een handvol driehoeken en een grayscale bitmap.
Om het werk nu helemaal af te maken, mist natuurlijk nog de Texture Map. Het mooie is dat één Texture Map voldoende kan zijn om het gehele landschap van de juiste kleuren te voorzien. Het eindresultaat in deel 4 van bovenstaande afbeelding mag er zijn. Een zeer gedetailleerd berglandschap dat de programmeur van het 3D-spel totaal geen moeite kostte om te ontwikkelen en dat de AGP-bus vrijwel niet belast heeft. En als een ander level een ander landschap behoeft? Het aanpassen van de Displacement Map en de Texture Map is voldoende!
Onderstaand filmpje laat geanimeerd nog eens duidelijk zien wat er gebeurt bij Tessalation en Displacement Mapping. We zien duidelijk Stap 1 tot en met 3 terug in het filmpje. (Internet Explorer en Windows Media Player 8 is vereist om het filmpje te kunnen bekijken)
