Часть 1: Теория и архитектура
Содержание
- Введение
- Видеокарты семейств AMD Radeon R7 и R9
- Mantle — низкоуровневый графический API
- Технология обработки звука TrueAudio
- Технологии вывода на экран: поддержка Ultra HD и Eyefinity
- Программная поддержка: Raptr и новая Ruby
- Выводы
Введение
Уже много месяцев прошло со времени выхода текущего поколения видеокарт компании AMD — семейства Radeon HD 7000. Первая модель этой линейки, Radeon HD 7970, была анонсирована почти два года назад! С тех пор вышла обновленная версия GHz Edition с повышенной тактовой частотой, а также двухчиповый Radeon HD 7990 и много моделей в других ценовых категориях, но полного обновления линейки мы дождались только сегодня. Правда, обновление получилось несколько странным… Но не будем забегать вперед.
Прошедшие почти два года компания AMD в полной мере может считать успешными. Все видеокарты этого поколения (Radeon HD 7900, HD 7800, HD 7700) продавались неплохо, а программы Never Settle и Never Settle Forever, которые предполагали выдачу бесплатных купонов на приобретение нескольких популярных игр покупателям видеокарт AMD, оказались весьма успешными, и еще больше увеличили объемы продаж видеокарт компании.
AMD развивает свой подход к завоеванию рынков, расширяет свою стратегию. Так, компания еще дальше вторглась на поле игровых консолей (о чем мы еще неоднократно поговорим ниже), не просто предлагает видеокарты, но серьезно развивает такие направления, как облачные вычисления, и помогает производителям видеоигр и других 3D-приложений при разработке контента.
Все это имеет определенные последствия и в какой-то мере меняет игровой рынок. Так, внедрение собственных решений (и CPU, и GPU) во все игровые консоли следующего поколения, которые вот-вот выйдут на рынок, имеет несколько следствий. Например, даже чисто теоретически, разработка мультиплатформенных игр должна серьезно упроститься, а сближение консолей и ПК по аппаратным возможностям (и функционально, и по производительности) даст столь ожидаемое улучшение качества графики и еще больше усилит рынок игровых ПК.
Именно так: не только AMD и Nvidia считают рынок игровых ПК цветущим и пахнущим. Многие игровые разработчики, издатели и аналитики наперебой уверяют, что ПК-игры живее всех живых и этот рынок только растет. Мало того, если посмотреть на диаграмму выше, то ожидания аналитиков таковы, что уже в 2013 году рынок ПК-игр превзойдет консольный, а в последующие годы хоть и немного уступит вследствие выхода консолей нового поколения, но даже в таких условиях будет вполне сравним с ними.
Что это значит для AMD и их конкурентов? Что ПК-игроки будут покупать новые игры и обновлять свои системы, так как требования будущих мультиплатформенных проектов серьезно возрастут. Ведь у консолей нового поколения возможности значительно увеличиваются по сравнению с предыдущими моделями. Они имеют сравнительно мощные CPU и GPU, объем их памяти возрос в 16 раз, и они сравнимы пусть не с топовыми ПК-решениями, но с системами верхнего-среднего ценового диапазона. А с учетом того, что на консолях из «железа» выжимают традиционно больше, чем на ПК, можно предположить, что новые игры значительно поднимут планку системных требований.
Тем более что ПК всегда идет впереди консолей, в частности по поддержке устройств отображения информации высокого разрешения. Так, на рынке уже продаются дисплеи с разрешением Ultra HD («4K»), которые требуют вчетверо большей мощности от графических процессоров по сравнению с распространенными сейчас системами Full HD. И хотя пока что такие мониторы весьма редки, их наступление на рынок ожидается совсем скоро, да и снижение цен должно сослужить им хорошую службу. Постепенно наступает новая эра ПК-игр, с влиянием разрешения Ultra HD и консолей нового поколения, когда многим видеокартам в системах игроков потребуется апгрейд.
Именно поэтому компания AMD анонсировала сегодня новое поколение своих видеокарт Radeon. Точнее, оно теперь содержит несколько серий: серии R9 и R7 (в будущем ожидается и бюджетная серия R5, но для игроков она попросту неинтересна, так как выступает, скорее, на поле APU). Сдвоенная новая линейка компании содержит следующие модели, закрывающие большинство рыночных сегментов:
Так, видеокарты моделей R7 250 и R7 260X предназначены для ценового диапазона $90—$140 (цены на рынке США), R9 270X будет продаваться за $200, а R9 280X — за $300. К сожалению, подробной информации о флагмане линейки — модели R9 290X — сегодня не будет, анонс этой модели состоится отдельно.
Зато уже известно, что компанией предлагается к покупке эксклюзивное издание AMD Radeon R9 290X Battlefield 4 Edition. По названию понятно, что в комплект с этой видеокартой будет включена одноименная игра, которая выходит в этом месяце. Данное издание будет выпущено ограниченным тиражом, а в комплект других видеокарт игра Battlefield 4 входить не будет, поэтому комплект действительно уникальный.
Материал о видеокартах из серии AMD Radeon R9 290 выйдет позднее, а пока мы можем рассказать об этой линейке то, что она будет основана на абсолютно новом графическом процессоре под кодовым названием Hawaii (топовый чип текущего поколения имеет кодовое название Tahiti), весьма энергоэффективном, основанном на улучшенной архитектуре Graphics Core Next и имеющем поддержку последней версии графического API DirectX 11.2.
Новая топовая видеокарта серии R9 будет иметь пиковую математическую производительность более 5 терафлопс, более 300 ГБ/с пропускной способности видеопамяти, она способна обрабатывать более 4 миллиардов полигонов за секунду. Поэтому неудивительно, что чип Hawaii намного сложнее Tahiti и состоит из более чем 6 миллиардов транзисторов. Точные цифры вы узнаете совсем скоро, а пока давайте рассмотрим все остальные модели обновленной линейки видеокарт компании AMD.
Так как новые решения Radeon R7 и R9 во многом повторяют особенности предыдущей серии Radeon HD 7000, то перед прочтением данного материала будет полезно ознакомиться с подробной информацией о ранних решениях компании AMD:
- [16.03.12] AMD Radeon HD 7870: решение среднего уровня в 3D-графике на архитектуре GCN
- [07.03.12] AMD Radeon HD 7770/7750: новая архитектура выходит в мейнстрим
- [22.12.11] AMD Radeon HD 7970: новый однопроцессорный лидер 3D-графики
Переходим к описанию технических характеристик анонсированных видеоплат нового семейства.
Видеокарты семейств AMD Radeon R7 и R9
Давайте рассмотрим все новинки компании AMD подробнее. Для начала — пара слов о новой системе наименований. На наш взгляд, она неидеальна, хотя и похожа чем-то на ту, что давно применяется и в APU (семейства A8 и A10, к примеру), и другими производителями (например, Core i5 и i7). И все же, для видеокарт предыдущая система наименований была понятнее, и удивительно, что AMD решила сменить ее именно сейчас, хотя в запасе у них была как минимум линейка Radeon HD 9000. Да и приставку «HD» можно было просто поменять на что-то другое (да хоть «UHD» — от Ultra HD!). Остается также непонятным и разделение на семейства R7 и R9: почему 260X принадлежит еще к семейству R7, а 270X уже относится к R9?
Но оставим спор о названиях — ведь они ни на что не влияют, в отличие от технических характеристик, которые мы сейчас рассмотрим. С одной стороны, этот раздел статьи самый главный: в нем будут приведены технические характеристики и дана предварительная оценка производительности новых решений. С другой — на практике оказалось, что полностью новых решений в линейках R7 и R9 только два — R9 290 и R9 290X, а о них мы пока что рассказывать не готовы.
Как получилось, что новых решений среди всех этих видеокарт почти что нет? Дело тут в том, что хотя эти модели номинально и новые, но почти все они основаны на тех же самых графических процессорах, известных нам по предыдущей линейке Radeon HD 7000. К примеру, даже при беглом взгляде на технические характеристики Radeon R9 280X становится понятно, что это слегка модифицированный Radeon HD 7970 GHz Edition: он основан на том же самом видеочипе Tahiti и имеет те же ключевые характеристики.
То же самое касается и некоторых других решений новых серий, хотя и не всех. К примеру, модель Radeon R9 270X основана на новом чипе с кодовым именем Curacao, но в чем его отличия от Pitcairn и зачем понадобился выпуск нового, но почти такого же чипа — непонятно. Radeon R7 260X имеет в своей основе чип Bonaire, известный по Radeon HD 7790, а вот младшие решения R7 240 и R7 250 основаны на еще не использовавшемся в настольных видеокартах графическом процессоре Oland. Впрочем, в нем также нет ничего особенно интересного, а количество функциональных блоков в этом бюджетном GPU даже меньше, чем в Cape Verde. Но давайте рассмотрим характеристики новой линейки:
Видеокарта AMD Radeon R9 280X
- Кодовое имя чипа: «Tahiti»
- Частота ядра: до 1000 МГц
- Количество универсальных процессоров: 2048
- Количество текстурных блоков: 128, блоков блендинга: 32
- Эффективная частота памяти: 6000 МГц (4×1500 МГц)
- Тип памяти: GDDR5
- Шина памяти: 384 бит
- Объем памяти: 3 гигабайта
- Пропускная способность памяти: 288 гигабайт в сек.
- Вычислительная производительность (FP32): 4,1 терафлопс
- Теоретическая максимальная скорость закраски: 32,0 гигапикселей в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур: 128,0 гигатекселей в сек.
- Два разъема CrossFire
- Шина PCI Express 3.0
- Разъемы: два DVI Dual Link, HDMI 1.4, DisplayPort 1.2
- Энергопотребление: от 3 до 250 Вт
- Один 8-контактный и один 6-контактный разъемы питания
- Двухслотовый дизайн
- Рекомендованная цена для рынка США: $299
Эта модель располагается в новой линейке компании на шаг ниже топовой R9 290(X), которая еще не вышла окончательно. Она основана на удачном видеочипе Tahiti, бывшем топовым совсем недавно, и является полным аналогом модели Radeon HD 7970 GHz, но продается уже за $299 (на рынке США). Среди достоинств модели компания AMD называет объем видеопамяти в 3 гигабайта, который будет востребован в высоких разрешениях, вроде 2560×1440 и Ultra HD, в таких требовательных играх, как Battlefield 4. Более того, объем видеопамяти в 3 ГБ является официальной рекомендацией разработчиков этой игры.
Что касается сравнения производительности и цены с предыдущими решениями, то, вслед за конкурентом, AMD полюбила сравнения с видеокартами многолетней давности. Конечно же, новинка будет смотреться просто прекрасно, если сравнить ее с Radeon HD 5870, которая вышла… аж 4 года назад:
Видеокарты на диаграмме сравниваются в современном тестовом пакете 3DMark, поэтому неудивительно, что R9 280X более чем вдвое опередила топовую плату многолетней давности. Важнее то, что такая производительность предлагается за цену около $300, что довольно неплохо, хотя некоторые модели Radeon HD 7970 уже продаются почти за эту же сумму.
Если же сравнивать с решениями конкурента, то AMD заявляет о среднем превосходстве в 20-25% над видеокартой Geforce GTX 760 конкурирующей Nvidia, которая имеет схожую цену. Вероятно, где-то так оно и есть, мы проверим это в будущих практических материалах, первый из которых появится в конце месяца.
Видеокарта AMD Radeon R9 270X
- Кодовое имя чипа: «Curacao»
- Частота ядра: до 1050 МГц
- Количество универсальных процессоров: 1280
- Количество текстурных блоков: 80, блоков блендинга: 32
- Эффективная частота памяти: 5600 МГц (4×1400 МГц)
- Тип памяти: GDDR5
- Шина памяти: 256 бит
- Объем памяти: 2 или 4 гигабайта
- Пропускная способность памяти: 179 гигабайт в сек.
- Вычислительная производительность (FP32): 2,7 терафлопс
- Теоретическая максимальная скорость закраски: 33,6 гигапикселей в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур: 84,0 гигатекселей в сек.
- Один разъем CrossFire
- Шина PCI Express 3.0
- Разъемы: два DVI Dual Link, HDMI 1.4, DisplayPort 1.2
- Энергопотребление: от 3 до 180 Вт
- Два 6-контактных разъема питания
- Двухслотовый дизайн
- Рекомендованная цена для рынка США: $199 (модель с 4 ГБ памяти — $229)
Модель R9 270X занимает положение в середине линейки AMD Radeon, она основана на новом видеочипе Curacao, который является практически близнецом Pitcairn. Эта видеокарта почти полностью повторяет известную по прошлой линейке модель Radeon HD 7870, но будет продаваться на североамериканском рынке всего за $199, хотя отличия от прошлогодней платы у нее есть и по скорости, и заключаются они в повышенной тактовой частоте GPU и видеопамяти, что должно положительно сказаться на производительности. Тем более что сами по себе максимальные частоты сейчас мало что значат — на практике GPU может работать на еще большей частоте, и R9 270X по скорости будет ближе к Radeon HD 7950, чем к HD 7870.
Рассматриваемая модель имеет объем видеопамяти равный двум гигабайтам, которого вполне хватит для разрешений вплоть до 1920×1080(1200) даже в современных требовательных играх при высоких настройках. Традиционно производительность и цена новинки сравниваются с предыдущими решениями. В этот раз для сравнения также была взята модель четырехлетней давности Radeon HD 5850, которая имела в свое время даже чуть более высокую цену:
Неудивительно, что и Radeon R9 270X обеспечивает более чем двукратный прирост производительности в современных бенчмарках по сравнению с одной из старых моделей. Да и вторую — Radeon HD 6870 — она опережает почти с таким же запасом. Что касается сравнения с видеокартами Nvidia, то компания AMD сравнивает новинку с моделью Geforce GTX 660, полагая, что ее вариант за $199 на 25-40% быстрее конкурента в специально отобранном наборе современных игр.
Видеокарта AMD Radeon R7 260X
- Кодовое имя чипа: «Bonaire»
- Частота ядра: до 1100 МГц
- Количество универсальных процессоров: 896
- Количество текстурных блоков: 56, блоков блендинга: 16
- Эффективная частота памяти: 6500 МГц (4×1625 МГц)
- Тип памяти: GDDR5
- Шина памяти: 128 бит
- Объем памяти: 2 гигабайта
- Пропускная способность памяти: 104 гигабайт в сек.
- Вычислительная производительность (FP32): 2,0 терафлопс
- Теоретическая максимальная скорость закраски: 17,6 гигапикселей в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур: 61,6 гигатекселей в сек.
- Один разъем CrossFire
- Шина PCI Express 3.0
- Разъемы: два DVI Dual Link, HDMI 1.4, DisplayPort 1.2
- Энергопотребление: от 3 до 115 Вт
- Один 6-контактный разъем питания
- Двухслотовый дизайн
- Рекомендованная цена для рынка США: $139
Третья представленная сегодня модель имеет еще меньшую цену в $139, она является почти полной копией Radeon HD 7790 и основана на том же графическом процессоре с кодовым именем Bonaire. Среди отличий новой модели от старой из предыдущей линейки — слегка повышенная частота и наличие двух гигабайт видеопамяти. Это и понятно: требования к объему памяти со временем растут очень быстро, и тем более это будет очевидно при выходе мультиплатформенных игр, предназначенных для консолей следующего поколения.
Radeon R7 260X имеет достаточную производительность для нетребовательных игроков, которой хватит и для высоких настроек качества в большинстве игр. AMD сравнивает производительность и цену новинки уже лишь с одной из видеокарт предыдущих поколений — Radeon HD 5870, снова четырехлетней давности:
Видимо, устаревшая топовая плата была взята для того, чтобы показать, что производительность бывших представителей сегмента high-end теперь доступна всего лишь за $139 (повторимся, все цены — на рынке США), и у новинки при этом даже остается запас по мощности. Из конкурирующих решений AMD упоминает модель Nvidia Geforce GTX 650 Ti, и на диаграммах этой компании новая модель R7 260X оказывается на 15-25% быстрее соперника.
Видеокарта AMD Radeon R7 250
- Кодовое имя чипа: «Oland XT»
- Частота ядра: до 1050 МГц
- Количество универсальных процессоров: 384
- Количество текстурных блоков: 24, блоков блендинга: 8
- Эффективная частота памяти: 4600 МГц (4×1150 МГц)
- Тип памяти: GDDR5 или DDR3
- Шина памяти: 128 бит
- Объем памяти: 1 (GDDR5) или 2 гигабайта (DDR3)
- Пропускная способность памяти: 74 гигабайта в сек.
- Вычислительная производительность (FP32): 0,8 терафлопс
- Теоретическая максимальная скорость закраски: 8,4 гигапикселей в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур: 25,2 гигатекселей в сек.
- Шина PCI Express 3.0
- Разъемы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, VGA
- Энергопотребление: от 3 до 65 Вт
- Двухслотовый дизайн
- Рекомендованная цена для рынка США: $89
Пожалуй, это первая видеокарта из новой линейки AMD, у которой нет явного предшественника в розничной линейке, так как чип Oland в настольных решениях применяется впервые (он использовался в OEM-решениях семейства Radeon HD 8000, не слишком известного широкой публике). Это максимально доступная видеокарта, имеющая в своей основе GPU архитектуры Graphics Core Next, предназначенная для ценового сегмента начального уровня — она стоит дешевле $90!
Видеокарты Radeon R7 250 будут выпускаться как в двухслотовом исполнении, так и в однослотовом — в зависимости от решения производителей. Естественно, такой видеоплате не нужно дополнительное питание — она довольствуется энергией, получаемой по PCI-E. Посмотрим, что она может предложить по производительности:
И снова AMD сравнивает свежую модель с решением из далекого семейства Radeon HD 5000. Теперь взята видеокарта среднего уровня — HD 5770, которая в свое время имела немалый успех на рынке. Так вот, нынешняя бюджетная модель обеспечивает производительность выше старой, и это при почти вдвое меньшей цене! По нынешним временам это самый начальный уровень для современных 3D-игр, и ниже его по производительности — только APU и… еще одна новая видеокарта семейства R7.
Видеокарта AMD Radeon R7 240
- Кодовое имя чипа: «Oland Pro»
- Частота ядра: до 780 МГц
- Количество универсальных процессоров: 320
- Количество текстурных блоков: 20, блоков блендинга: 8
- Эффективная частота памяти: 4600 МГц (4×1150 МГц) или 1800 МГц (2×900 МГц)
- Тип памяти: GDDR5 или DDR3
- Шина памяти: 128 бит
- Объем памяти: 1 (GDDR5) или 2 гигабайта (DDR3)
- Пропускная способность памяти: 74 (GDDR5) или 23 (DDR3) гигабайта в сек.
- Вычислительная производительность (FP32): 0,5 терафлопс
- Теоретическая максимальная скорость закраски: 6,2 гигапикселей в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур: 15,6 гигатекселей в сек.
- Шина PCI Express 3.0
- Энергопотребление: от 3 до 30 Вт
- Однослотовый дизайн
По сути, это еще более удешевленный вариант видеокарты на базе видеочипа Oland. Он имеет слегка урезанный GPU, работающий на меньших частотах, и наверняка большинство таких видеокарт на рынке будут иметь медленную DDR3-память, что наложит отпечаток на их производительность в 3D. Впрочем, для таких дешевых плат производительность уже не имеет никакого значения. Мало того, в будущем возможно появление и еще менее дорогих решений семейства R5, но это отдельная история.
Неудивительно, что партнеры компании AMD готовы поставлять решения новых семейств практически с момента анонса, да еще с собственным дизайном плат, кулеров и фабричным разгоном. Ведь для многих из новинок им нужно просто прошить немного измененные версии BIOS, поменять дизайн коробок и кулеров — вот и готовы новые продукты:
Собственно, даже практические тесты в играх на новых видеокартах не слишком интересны — можно просто взять за основу результаты тех видеокарт прошлого поколения, практически полными копиями которых являются модели из новых семейств, и накинуть 5-15% преимущества, полученного за счет повышенных частот и подкрученных технологий управления питанием. Ведь только R7 240 и R7 250 имеют явные отличия от плат семейства Radeon HD 7000, а остальные карты (ну, кроме R9 290 и 290X, которые пока не вышли) являются переименованными старыми платами. А когда нет аппаратных изменений, обычно много рассказывают о новых программных технологиях, к которым давайте и перейдем.
Mantle — низкоуровневый графический API
Пожалуй, самым неожиданным анонсом, вместе с новой линейкой видеокарт AMD Radeon, стало представление нового графического API, получившего название Mantle. Компания AMD, даже несмотря на хорошие отношения с командой разработчиков Microsoft DirectX и поддержку последней версии этого API (DirectX 11.2) своими видеочипами, решилась на такой серьезный шаг. Конечно же, на него их сподвигло то, что в следующем поколении игровых консолей именно компания AMD будет поставщиком абсолютно всех GPU для всех компаний: Sony, Microsoft и Nintendo, а с этого можно хотя бы попытаться поиметь некоторое преимущество.
Похоже, что AMD решилась на выпуск подобного API во многом из-за влияния DICE и EA, выпускающих игровой движок Frostbite, лежащий в основе игры Battlefield. Чтобы понять, что такое Mantle и зачем он нужен, необходимо привести точку зрения одного из ведущих игровых разработчиков. На мероприятии AMD было показано выступление Johan Andersson — технического директора из DICE, который занимается движком Frostbite. Он рассказал, что они считают ПК отличной игровой платформой с богатыми возможностями, и более того, для DICE именно ПК является главной платформой, начиная с Battlefield 1942, и они обещают поддерживать ПК-игры и далее.
AMD и DICE давно работают вместе — все началось с Battlefield 2 в 2004 году. Сотрудничество двух компаний включает совместную работу отделов по разработке новых технологий, внедрение таких технологий, как Eyefinity и CrossFire, и многое другое, вроде специального показа демонстрационной версии Battlefield 4 на двух видеокартах Radeon HD 7990 в разрешении 4K на конференции разработчиков игр GDC.
Frostbite 3 — новый движок DICE, и одновременно он является платформой для множества других игр компании EA: шутеров, стратегий, RPG, гонок и др. На данный момент в разработке находится более 15 игр серий Battlefield, Need for Speed, Star Wars, Mass Effect, Command & Conquer, Dragon Age, Mirror’s Edge и др., так что оптимизация Frostbite для GPU компании AMD является приоритетной задачей.
Движок этот очень современный, в нем используется «родной» 64-битный исполняемый код с возможностью запуска 32-битного на старых CPU, задействуются возможности восьми ядер CPU, движок оптимизирован для видеокарт AMD Radeon и DirectX 11.1 — именно в этой версии графического API компанией Microsoft по запросу DICE были добавлены определенные графические возможности. Приведем лишь некоторые особенности Frostbite на примере Battlefield 4: разрушаемость уровней, имитация водной поверхности для мультиплеера, сложные визуальные эффекты, освещение при помощи вычислительных шейдеров, сложная постфильтрация: DOF с боке, subsurface scattering, размытие в движении, суперсэмплинг.
Но при создании ПК-версий мультиплатформенных проектов всегда есть некоторые сложности. Хотя движок Frostbite отлично масштабируется — от low-end до топовых систем, нужно поддерживать все аппаратные конфигурации, обеспечивая широкий набор графических настроек. Также на ПК невозможно использовать все ядра CPU в графическом движке игры из-за ограничений DirectX и OpenGL, а лишние затраты ресурсов CPU в этих API тормозят развитие и замедляют код.
А некоторые возможности, имеющиеся на ПК, просто невозможно раскрыть из-за существующих ограничений, появившихся много лет назад. Изначально на ПК было так, что CPU «кормит» данными GPU, а тесное взаимодействие между ними при работе над одними задачами весьма ограничено. В то же время, на консолях давно делают так, что часть работы (например, постфильтрация) делается на CPU, а часть — на GPU, и доступ к памяти у них одинаково или почти одинаково быстрый.
Также не все аппаратные возможности вышедших GPU можно использовать при существующих графических API. Некоторая функциональность, превосходящая спецификации DirectX и OpenGL, остается неиспользуемой разработчиками. Медленное развитие графических API устраивает не всех, и некоторые из разработчиков хотят использовать все аппаратные возможности, не ограничиваясь нынешними программными лимитами и используя более «тонкую» программную оболочку между игровым движком и аппаратными ресурсами GPU.
У консолей всех этих проблем нет, так как у них единая фиксированная программно-аппаратная конфигурация, почти все возможности которой доступны при разработке игр и приложений. Также операционные системы и API на консолях являются значительно менее тонкой прослойкой между приложениями и аппаратным обеспечением, что обеспечивает упрощенную разработку и низкоуровневый доступ ко многим дополнительным возможностям.
С учетом того, что все будущие игровые консоли «настольного» формата (Playstation 4 и Xbox One, прежде всего) основаны на графических решениях компании AMD, имеющих в основе архитектуру GCN, знакомую по ПК, у AMD и игровых разработчиков появилась интересная возможность — воспользоваться этим в своих интересах, выпустив специальный графический API, который позволит программировать игровые движки на ПК в том же стиле, что и на консолях, с минимальным влиянием API на код игрового движка. Та же DICE давно мечтала о подобном подходе и разговаривала с производителями GPU, и вот такая возможность появилась.
Mantle — это низкоуровневый высокопроизводительный графический API в «консольном стиле», но для ПК, который был разработан в AMD при значительном участии ведущих игровых разработчиков, вроде DICE. Оно и неудивительно: DICE разрабатывает, а EA выпускает мультиплатформенные игры, в облегчении разработки и улучшении функциональных возможностей которых они заинтересованы. Battlefield 4 является первым проектом, который будет использовать Mantle, все остальные разработчики получат возможность использования этого API в будущем.
По предварительным данным, использование Mantle обеспечивает девятикратное преимущество по возможному количеству вызовов функций отрисовки (draw calls) по сравнению с другими графическими API, что снижает нагрузку на CPU. Конечно, подобное многократное преимущество возможно лишь в искусственных условиях, но некоторое превосходство будет обеспечиваться и в типичных условиях 3D-игр; вопрос — какое. В любом случае, анонс Mantle — очень громкое событие в мире ПК-графики, которое может дать дополнительный толчок разработке новых графических алгоритмов и техник, облегчит их перенос с консолей на ПК и обратно, а также усилит разработку мультиплатформенных игровых движков.
Хотя игра Battlefield 4 выходит в конце октября, релизная версия будет поддерживать только DirectX 11.1, а появление поддержки Mantle API запланировано на декабрь, когда выйдет специальное бесплатное обновление, дополнительно оптимизированное для видеокарт AMD Radeon. На ПК-системах с видеокартами архитектуры GCN движок Frostbite 3 будет использовать Mantle, что позволит снизить нагрузку на CPU, распараллелить работу на восемь вычислительных ядер, что невозможно в обычной версии, внесет специальные низкоуровневые оптимизации производительности и полный доступ к аппаратным возможностям GCN. И это только начало — в будущем возможны и другие интересные идеи, вроде целых миров, «живущих» на GPU, или низкоуровневого рендеринга на нескольких GPU, не использующего CrossFire вовсе.
На все вопросы о практических отличиях Mantle- и DirectX-версий игры Battlefield 4 и хотя бы примерном приросте производительности, который ожидается, представители компании AMD ответили молчанием. Видимо, это связано с тем, что работа DICE еще не закончена и пока что даже примерных цифр от них нет. Тем более что и по Mantle до сих пор остается больше вопросов, чем ответов. Каким образом будет работать низкоуровневый драйвер Mantle с его прямым доступом к ресурсам GPU в операционной системе Windows с DirectX, которые сами распоряжаются ресурсами графического процессора? Как будут делиться эти ресурсы между игровым приложением под управлением Mantle и системой Windows?
Ответы на эти и другие вопросы ожидаются не ранее середины ноября 2013 года, когда пройдет AMD Developer Summit, на котором обнародуют технические детали реализации Mantle, список партнеров и даже покажут демонстрационные программы. Мы очень надеемся получить всю интересующую информацию, а также узнать о тех разработчиках, которые заинтересовались этим API, так как это что-то новое в 3D-графике на ПК. То, что теоретически может изменить индустрию. А может и не изменить, если, например, производители игровых движков и игр решат, что развивать сразу два направления (DirectX и Mantle) для них будет слишком накладно.
Технология обработки звука TrueAudio
Еще одним неожиданным и любопытным анонсом AMD стала технология, связанная со… звуком. Вообще, в AMD всегда уделяли звуку достаточно много внимания. В 2006 году они впервые выпустили решения, способные передавать звуковые данные по HDMI-кабелю прямо от видеокарт серии ATI Radeon HD 2000, в 2008-м сделали поддержку звука для DisplayPort в ATI Radeon HD 3600, в 2009-м — поддержку передачи звука с высоким битрейтом по HDMI в серии Radeon HD 5800, ну и т. д.
Но это все не было связано с собственно обработкой звука. С выходом серий Radeon R7 и R9 компания представила миру технологию AMD TrueAudio — программируемый аудиодвижок, который появился в некоторых из моделей видеокарт, выпущенных в составе новой серии. Да, к сожалению, TrueAudio поддерживается только на AMD Radeon R7 260X и не анонсированных публично топовых решениях серии R9. Оно и понятно: только чипы Bonaire и Hawaii являются самыми новыми с точки зрения технологий, они имеют архитектуру GCN 1.1 и другие нововведения, в том числе — поддержку TrueAudio. И в этом — одно из самых важных ограничений.
Что же такое TrueAudio? На ПК, и в частности в играх, поддержка аппаратной обработки звука уже давно предана забвению. Сначала были поглощены такие гранды, как Aureal (очень давно), затем позиции еще большего гиганта Creative изрядно пошатнулись под натиском встроенных в системные платы аудиокодеков с примитивными возможностями, а окончательно добила аппаратный звук на ПК компания Microsoft, отключив поддержку аппаратного ускорения DirectSound и DirectSound3D в операционной системе Windows Vista.
В противоположность этому, обработкой звука на игровых консолях всегда занимались специализированные аппаратные блоки. В результате, в последнее время ПК уступает им по качеству звука, и в соответствующих версиях мультиплатформенных игр мы не слышим того, что слышат игроки на консолях. Чем это объясняется? Тем, что универсальные ядра CPU далеко не идеальны для обработки звука, и они занимаются в том числе и множеством других задач. Бюджет процессорного времени, отводимый в играх под звук, не так уж велик (с учетом универсальности CPU-ядер), и некоторыми эффектами при программной обработке приходится жертвовать.
Как видите, в этом примере игры на обработку звука отводится 10% вычислительных ресурсов имеющегося центрального процессора. Этого не всегда хватает. Поэтому в AMD решили пойти «консольным» путем, встроив полностью программируемый аудиодвижок в собственные GPU, первым из которых стал чип Bonaire, на котором основан Radeon R7 260X. Технология TrueAudio дает разработчикам необходимую гибкость и высокую производительность при обработке звука различными алгоритмами, вот их неполный список: большее количество смешиваемых звуков, выравнивание уровня звука, сложная реверберация и т. п.
TrueAudio обеспечивает гарантированную обработку звуковых задач в реальном времени на системе с поддерживаемым GPU вне зависимости от установленного CPU. Для этого в чипы Hawaii и Bonaire было интегрировано несколько DSP-ядер Tensilica HiFi EP Audio DSP, о возможностях которых можно прочитать на сайте компании. Впрочем, DSP-ядрами аппаратная часть TrueAudio не ограничивается, вот подробный слайд с архитектурой аппаратного обеспечения, которое входит в состав некоторых новых GPU:
На схеме видно несколько DSP-ядер Tensilica HiFi 2 EP, оптимизированных для обработки звука, обработчики данных в формате с плавающей запятой Tensilica Xtensa, а также кэши и встроенную память (по 32 КБ кэша для данных и инструкций и 8 КБ локальной «scratch»-памяти на каждый DSP), многоканальный DMA-движок, встроенную разделяемую память объемом 384 КБ, интерфейс доступа к системной памяти, до 64 МБ адресуемого пространства в видеопамяти и т. д.
Доступ к возможностям TrueAudio осуществляется при помощи популярных библиотек по обработке звука, используемых разработчиками игр, и технология полностью меняет подход к озвучиванию игр. Разработчики звуковых движков и эффектов могут использовать ресурсы встроенного аудиодвижка при помощи специального AMD TrueAudio API.
Естественно, в случае любых новых технологий очень важен вопрос партнерства с разработчиками аудиодвижков и библиотек по работе со звуком. И компания AMD старается плотно заниматься сотрудничеством со многими компаниями, известными по своим разработкам в этой сфере. На презентации новых продуктов семейств Radeon R7 и R9 выступили несколько представителей партнеров AMD по обработке звука, рассказавших о включении поддержки TrueAudio в свои будущие приложения и игры.
Список партнеров неплохой, в него входят и игровые разработчики (Eidos Interactive, Creative Assembly, Xaviant, Airtight Games), и разработчики аудио-middleware (FMOD, Audiokinetic), и разработчики аудиоалгоритмов (GenAudio, McDSP), и это только начало. Представитель GenAudio рассказал о технологии AstoundSound, которая позволяет позиционировать звуки в сферическом пространстве вокруг пользователя не только по горизонтали, она вполне неплохо справляется даже с вертикальным направлением.
Технология AstoundSound доступна в виде плагинов для распространенных звуковых движков FMOD и Wwise, она довольно проста для интеграции в игры. Поддержка AMD TrueAudio помогает разгрузить CPU, повысить количество одновременно обрабатываемых звуков и является мультиплатформенной, так как в консолях также есть выделенные DSP для обработки звука.
Одной из интереснейших возможностей, которые игровые разработчики планируют использовать в своих проектах, является convolution reverb — реверберация, основанная на цифровой свертке обрабатываемого звукового сигнала с импульсной характеристикой (IR). Проще говоря, эта реверберация использует «записи» реальных помещений — как бы звуковой образ помещения, выраженный в математической форме.
В процессе convolution reverb симулируется реверберация реального физического пространства, основанная на предварительно записанной «записи» (impulse response) этого смоделированного пространства. Плюсы такого подхода по сравнению с пресетами реверберации, которые мы видели, например, в EAX, заключаются в том, что реверберация, основанная на цифровой свертке звука, обеспечивает реалистичное воссоздание звука в помещениях и на открытых пространствах, не будучи ограниченной заранее определенным количеством и качеством пресетов.
Но этот алгоритм сложно выполнять на CPU программно, так как он весьма требователен к вычислительной мощи (10-15% ресурсов CPU занять можно запросто), а также нуждается в довольно активной работе с памятью в процессе обработки. Технология TrueAudio обеспечивает выполнение реверберации, основанной на цифровой свертке звукового сигнала, практически полностью освобождая CPU от этой непростой задачи. Для игр это означает, что при помощи TrueAudio в них можно будет использовать сложные алгоритмы в большем количестве.
К слову, в планируемой к выходу в начале следующего года игре Thief компании Eidos из известного уже много лет игрового сериала, который является симулятором вора с видом от первого лица, планируется внедрение звуковой технологии AMD TrueAudio. Это и неудивительно, ведь именно в таких играх, где игровой процесс зависит от качественно спозиционированного и имитированного звука чуть ли не больше, чем от визуальной части, и нужен хороший звук.
В общем, технология TrueAudio достаточно интересна, особенно с учетом явного застоя аппаратной обработки звука на ПК и ее активного применения на консолях. Вопрос, как всегда, в актуальности решения на данный момент. Много ли игровых разработчиков кинется встраивать технологию в свои проекты с учетом того, что на данный момент она доступна только на одной видеокарте (Radeon R7 260X)? Да, со временем появятся и платы серии R9 290, да и все следующие GPU компании AMD будут содержать выделенные аудио-DSP, так что TrueAudio может стать реально востребованной. Станет ли она такой на самом деле — на этот вопрос ответит только время. В любом случае, новшества в сфере звука можно только приветствовать, а то слишком уж это болото застоялось.
Технологии вывода на экран: поддержка Ultra HD и Eyefinity
Компания AMD на протяжении долгого времени была одним из лидеров среди компаний, являющихся первопроходцами в сфере вывода информации на устройства отображения: мониторы, телевизоры, проекторы… К примеру, AMD была первой или одной из первых среди тех, кто внедрил поддержку DVI Dual Link для мониторов с разрешением 2560×1600 пикселей (октябрь 2005 года), поддержку DisplayPort (январь 2008 года), вывод на три и более монитора — технология Eyefinity (сентябрь 2009 года), а потом эта поддержка улучшалась — в октябре 2011-го был поддержан портретный мультимониторный режим 5×1 и т. д. В декабре 2011 года AMD первой внедрила поддержку DisplayPort 1.2, а в феврале 2012 года — HDMI с разрешением 4K.
Разрешение 4K, также известное как Ultra HD, соответствует значению 3840×2160 пикселей, то есть ровно вчетверо большее, чем Full HD (1920×1080), и оно очень важно для индустрии. Именно 4K может дать очередной серьезный толчок для развития всем компаниям, связанным с изображениями — ведь пользователи тоже заждались чего-то действительно нового, а тут у них будет четырехкратное улучшение детализации.
Проблема лишь в малой распространенности Ultra HD-мониторов и телевизоров в настоящее время. 4K-телевизоры продаются только очень большие и дорогие, а соответствующие мониторы крайне редки (количество моделей можно пересчитать на пальцах) и также сверхдороги. Но ситуация вот-вот должна измениться, если оправдаются прогнозы аналитиков, предсказывающих Ultra HD-устройствам светлое будущее:
Компания AMD обеспечивает подключение двух возможных вариантов Ultra HD-дисплеев: телевизоров, имеющих поддержку лишь 30 Гц и ниже при разрешении 3840×2160 и подключающихся по HDMI или DisplayPort, а также мониторов, изображение которых поделено на две половинки разрешением 1920×2160 при 60 Гц. Второй тип мониторов поддерживается также и при помощи MST-хабов DisplayPort 1.2, которые недавно поступили в продажу.
Вообще, с поддержкой разделенных (tiled) 4K-дисплеев в реальности все не так просто. Для поддержки столь высокого разрешения при 60 Гц требуется использование двух видеопотоков, так как один не способен обеспечить требуемую полосу пропускания. Ведь если для передачи изображения с HD-разрешением требуется полоса менее 100 Мп в секунду, то разрешение Full HD требует около 140 Мп/с, а Ultra HD — и вовсе более 500 Мп/с! Поэтому такие дисплеи поддерживаются предыдущей линейкой AMD Radeon HD 7000 при использовании двух видеовыходов или MST-потоков через специальные DisplayPort-хабы.
Для поддержки разделенных мониторов был внедрен новый стандарт VESA Display ID 1.3, в котором описываются дополнительные возможности дисплея, такие как идентификация tiled-устройств, описание топологии разделения на тайлы и позиционирование каждого тайла, прикрепление конкретного потока к отдельному тайлу, а также описание положения и размеров рамок. Все это позволит легче конфигурировать сложные мультимониторные конструкции, созданные с применением технологии AMD Eyefinity, ведь со всеми этими данными настройка станет значительно проще.
Новый VESA-стандарт позволит автоматически «склеивать» изображение для таких мониторов, если это поддерживается как монитором, так и драйвером. Это планируется в будущем, а пока что подобным тайловым 4K-мониторам требуется ручная конфигурация. AMD говорит о том, что в последних версиях драйвера Catalyst уже есть возможность автоматической конфигурации для наиболее популярных моделей мониторов.
К слову, о будущем Ultra HD-мониторов. Следующие модели видеокарт AMD Radeon будут поддерживать третий тип Ultra HD-дисплеев, которым нужен лишь один поток для работы в ультравысоком разрешении при частоте обновления в 60 Гц. Планируемые модели видеокарт AMD готовы поддерживать высокие скорости передачи данных до 600 МГц, которые для этого требуются, и нам остается ждать лишь появления новых Radeon и мониторов с соответствующей поддержкой.
Этот раздел не был бы законченным при отсутствии новой информации о технологии AMD Eyefinity. Хорошо известно, что серия AMD Radeon HD 7000 и более ранние семейства на данный момент поддерживают до двух HDMI/DVI-дисплеев, а все остальные устройства в мультимониторной конфигурации должны иметь вход DisplayPort или подключаться при помощи активных переходников с DisplayPort.
Серия AMD Radeon R9 поддерживает уже до трех HDMI/DVI-дисплеев при работе с технологией AMD Eyefinity. Для работы этой функции требуется набор из трех одинаковых дисплеев, поддерживающих идентичные тайминги, настройка вывода осуществляется при старте системы, и при этом не поддерживается «горячее» подключение дисплея для третьего HDMI/DVI-подключения. Вместе с этим могут быть задействованы разъемы DisplayPort, что позволит увеличить количество поддерживаемых одной видеокартой мониторов до шести.
Программная поддержка: Raptr и новая Ruby
Мы уже упоминали о том, что компания AMD продолжает улучшать программную поддержку своих решений. Так, совместно с Raptr было создано специализированное ПО, которое предназначено для облегчения жизни игровому сообществу. Это ПО предназначено для решения сразу нескольких задач, возникающих перед ПК-игроком. Игры на ПК — дело очень хорошее, они всегда технически совершенны и имеют достаточно возможностей для настройки под требования пользователя, но в этом есть и свои недостатки. Не все игроки хотят долго ковыряться в настройках, подстраивая под себя игры, некоторым просто хочется нажать кнопку и играть.
Но на ПК нет подобной возможности вследствие множества программно-аппаратных конфигураций, да и сервисов, подобных консольной Xbox Live, там практически нет. Главный конкурент компании AMD в лице Nvidia некоторое время назад выпустил ПО, облегчающее хотя бы настройку графических параметров в играх, что делает настройку и запуск ПК-игр близкими к тому, что имеется на консолях — достаточно лишь нажать одну кнопку, и приложение будет оптимизировано для конкретной системы.
В случае AMD такое приложение называется Raptr, его уже можно скачать по ссылке, но оно не исчерпывается указанной функциональностью. Эта утилита собрала множество возможностей, востребованных игровым сообществом, в одну кучу, и при этом она не ограничена какими-то отдельными издателями или платформами, а является объединяющей для всех игроков. К слову, по заявлению компании, игроков в сообществе Raptr уже более 18 миллионов — это весьма впечатляющая цифра.
Из других возможностей Raptr можно выделить доступ к любимым приложениям прямо из игр, без необходимости переключаться между окнами, возможность широковещательной передачи видео игрового процесса для всех желающих, а также различные дополнения, типичные для игровых сообществ: вознаграждения за время, проведенное в играх; бесплатные игры и дополнения, бета-версии и скидки на полные версии приложений.
И все же главной для нас является возможность определения оптимальных игровых настроек для конкретной игровой системы из CPU и GPU, установленных в ПК. Эта функциональность Raptr проста в применении. ПО при запуске определяет аппаратное обеспечение, находит установленные игры, а также их настройки, затем строит графики FPS во время игры и проводит поиск оптимальных настроек. Кроме этого Raptr использует реальные данные о частоте кадров в аналогичных системах, полученные от других пользователей.
Как и в соответствующем ПО Nvidia, для оптимизации требуется лишь нажатие кнопки мыши, но, в отличие от Geforce Experience, тут есть три возможные настройки: Performance, Balanced и Quality. Еще одним важным отличием от GFE является использование данных не из тестовой лаборатории, а от всех пользователей, когда-либо запускавших игру при разных настройках — Raptr собирает все эти данные и автоматически находит оптимальные настройки на основе массы проанализированного материала. Впрочем, гладко это смотрится на бумаге, а как будет в реальности — мы еще посмотрим.
Ну и напоследок расскажем о приятном. Компания AMD вот уже 10 лет создает и показывает демонстрационные программы, главной героиней которых является девушка с именем Ruby. В последнем варианте, разработанном к нынешнему анонсу компаниями AMD, Illfonic и Crytek, она серьезно изменила внешность — ей сделали явный рестайлинг.
Эта демонстрационная программа использует движок CryEngine и оптимизирована для графических процессоров архитектуры Graphics Core Next. В демке используется 17 технологий, которые стали возможны благодаря поддержке DirectX 11, включая уже известную физическую симуляцию волос TressFX, при которой имитируется 12 тысяч отдельных волосков Ruby. Похоже, что именно необходимостью показа возможностей TressFX и объясняется изменение внешности девушки — ведь ранее она носила короткую стрижку.
Выводы
Хотя окончательные выводы по представленной сегодня линейке видеокарт семейств AMD Radeon R7 и R9 мы будем делать уже после практического тестирования, которое ожидается на нашем сайте ближе к концу октября, все же позволим себе высказать некоторые соображения. Несмотря на то что многие из анонсированных моделей новой линейки являются просто переименованными и слегка разогнанными вариантами уже известных моделей семейства Radeon HD 7000, выход новинок можно оценить в целом положительно, и вот почему.
Во-первых, компания AMD предлагает весьма конкурентоспособные цены на всю линейку, начиная от R9 280X, известной ранее под именем Radeon HD 7970 GHz Edition, и заканчивая бюджетными платами серии R7, основанными на новом видеочипе Oland. С такими ценами практически все представленные модели видеокарт AMD из новых семейств имеют очень хорошее соотношение цены, производительности и функциональности.
Во-вторых, та самая функциональность лишь расширяется и улучшается. Вместе с анонсом новых решений из семейств Radeon R7 и R9 мы познакомились и с весьма интересными инициативами компании AMD: встроенным в GPU звуковым DSP-движком в виде технологии TrueAudio и новым графическим API Mantle, разработка и анонс которых стали возможны во многом благодаря тому, что компания AMD выиграла роль поставщика графических решений для всех игровых консолей следующего поколения.
Да, пока что перспективы этих интереснейших инициатив в ПК-играх весьма туманны, и далеко не факт, что они получат широкое распространение в среде игровых разработчиков, несмотря на все их преимущества и новаторство. Мы с интересом посмотрим, как у AMD будет получаться продвижение своих технологий, так как дело это весьма непростое и трудоемкое. Ведь создание собственных стандартов куда сложнее, чем простое использование признанных всей индустрией…
Ну и последнее: складывается впечатление, что AMD еще не сказала самого главного своего слова в виде выпуска топовых продуктов линейки, известных под названием Radeon R9 290(X). Именно эти решения, основанные на новейшем топовом графическом процессоре с кодовым именем Hawaii, и должны стать тем локомотивом, который потащит за собой и все новые технологии (Mantle и TrueAudio), и всю современную продуктовую линейку — ведь видеокарты такого уровня всегда являются во многом имиджевыми продуктами, помогающими продавать остальные. Так что ждем Гавайев:
