Placas De Vídeo - Funcionamento.

Ichigeki · 7 de julho de 2004

Aviso: Este post era um tópico em separado, o moderador Red Viper achou melhor

mover as mensagens para cá...continuarei a escrever aqui então!

PIXEL E VERTEX SHADER

- Introdução

A chega da Nvidia Geforce 3 e a ATI Radeon 8500 marcou a chegada de GPUs extremamente flexíveis, capazes de recursos de programabilidade, recurso mais conhecido como shaders. O tópico visa esclarecer um pouco o que são os shaders, explicar o funcionamento e ter uma visão do que este recurso pode proporcionar para o usuário.

Um pequeno histórico:

Como foi dito, a história da programabilidade começou com o aparecimento de GPUs da geração DirectX 8 como a Geforce 3 e a Radeon 8500. Até então o programador só poderia gerar efeitos utilizando funções fixas da GPU.

Isso limitava - e muito - a criatividade do programador.

De imediato, o aparecimento das GPUs programáveis não trouxe grandes mudanças para as GPUs, afinal a maioria das placas no mercado ainda não eram programáveis e as GPUs ainda se mostravam muitas limitações de uma nova arquitetura em nascimento, que iam da precisão baixíssima do DirectX 8 até o baixo desempenho nas operações.

A Nvidia surpreendeu lançando logo em seguida a Geforce 4. Esta vinha com 2 unidades de processamento de Shaders e apresentava um desempenho surpreendente se comparada a Geforce 3 em testes como o "Nature" do 3DMark 2001. Em complemento com a linguagem de shaders em alto nível (Nvidia Cg - um superset do C++) o domínio parecia completo. Parecia.

A ATI alguns meses depois veio com um produto surpreendente: a Radeon 9700.

O produto surpreendeu muito com um desempenho excepcional nos shaders. A Nvidia contra atacou e lançou a Geforce FX, um produto que causou certa controvérsia, mas que no final teve boa aceitabilidade do mercado.

E uma grande massa de jogos usando shaders começou a aparecer. Jogos como Far Cry mostraram a capacidade imensa de usar shaders, e presenciamos esta guerra entre as duas empresas no melhor produto com shaders!

- Vertex Shader:

O Vertex Shader, como o próprio nome diz, age sobre os vértices manipulando-o no nos 3 eixos (xyz). Mas ele não manupila apenas a posição do espaço. Ele é capaz de modificar a cor e a textura conforme a posição no espaço.

O recurso é muito útil para criar animações, deformações, reflexões ou até mesmo implantar recursos de fumaça.

Alguns efeitos que o Pixel shader pode fazer:

Fumaça:

<div class='bbimg'>http://www.nvnews.net/previews/geforce3/images/programmable_gpu/layered_fog.jpg' border='0' alt='Imagem postada pelo usuário' /></div>

Reflexões:

<div class='bbimg'>http://www.nvnews.net/previews/geforce3/images/programmable_gpu/reflection.jpg' border='0' alt='Imagem postada pelo usuário' /></div>

"Motion Blur":

<div class='bbimg'>http://www.nvnews.net/previews/geforce3/images/programmable_gpu/motion_blur.jpg' border='0' alt='Imagem postada pelo usuário' /></div>

Ichigeki · 7 de julho de 2004

Continuação...

Pixel Shader:

Esse é o recurso que vem encantando programadores de jogos. A definição do Pixel Shader é "um pequeno programa (fragmento) que processa pixels e é executado na unidade de processamento gráfico".

Eu considero o Pixel Shader muito mais amplo ne poderoso que o Vertex Shader. O motivo é simples: ele pode agir em cada pixel do objeto ou da cena. Lógico que o recurso é mais pesado, mas as possibilidades são quase infinitas.

Um recurso que encanta muito os programadores é poder calcular a iluminação pixel-a-pixel. Este recurso por sua vez, é extremamente pesado, e exige integração com o Vertex Shader.

Mas as possíbilidades são inúmeras. Pode-se criar padroões de pele, simular rugosidades, reflexões sobre superfícies, flashes, brilhos, efeitos que simulam ray tracing...depende apenas da criatividade do programador!

Uma pequena amostra sem pixel shader...

...e usando efeitos de pixel shader:

efeito de água do Far Cry...jogo que recorre frequentemente ao pixel shader:

<div class='bbimg'>http://www.armchairempire.com/images/previews/pc/far-cry/far-cry-2.jpg' border='0' alt='Imagem postada pelo usuário' /></div>

Rugosidades + Reflexão:

<div class='bbimg'>http://graphics.tomshardware.com/graphic/20020116/images/blinnfinal.jpg' border='0' alt='Imagem postada pelo usuário' /></div>

- Versões dos Shaders:

PS/VS 1.x: Shaders "Rudimentares"

A geração de placas DirectX 8.0/8.1 utiliza esta versão de shaders. Utiliza cálculos em inteiros e é limitada em 128 intruções para vertex Shader e 14 instruções de Pixel Shader (PS 1.4).

O Pixel Shader 1.1 exige 2 passos para renderizar e iluminar, enquanto o 1.4 exige somente um passo.

PS/VS 2.0: Ponto Flutuante

Aqui a coisa começa a ficar interessante. Agora os cálculos são feitos em ponto flutuante, o que torna os efeitos mais belos e possibilita variações de cores mais naturais nos shaders. Agora o número de instruções de VS foi para 256 e de PS para 64 aritiméticas e 32 para texturas.

Algumas instruções foram simplificadas e agora há controle de fluxo. Exemplificando, uma instrução que seria da seguinte forma em VS 1.x:

x=x+1;

instrucao(x);

x=x+1;

instrucao(x);

x=x+1;

instrucao(x);

x=x+1;

instrucao(x);

x=x+1;

instrucao(x);

Agora pode ser escrito assim:

for (x=0;x<5;x++)

instrucao(x);

Muito mais elegante e eficiente.

No seu DirectX 9 a Microsoft estabeleceu pontos flutuante de 24 bits de precisão no mínimo. A primeira placa a usar este formato foi a Radeon 9700.

PS/VS 3.0: Evolução

Trata-se de uma evolução natural da arquitetura. Melhorias no controle de fluxo, mais precisão (32 bits desta vez), maior número de instruções e muitas melhorias na aquitetura (alguns efeitos que levavam dois passos para serem executados agora podem ser feitos em um só).

A geração Geforce 6 por enquanto é a única a oferecer o recurso. O único jogo que suporta o PS 3.0 é o far Cry. Conforme bechmarks iniciais há uma significativa melhora de desempenho. Isso só prova uma coisa: O shader model 3.0 é muito mais efeiciente que o 2.0.

PS/VS 4.0: O Futuro

A especificação ainda está sendo feita, mas muitas mudanças estão por vir. O VS e o PS serão unificados em uma só entidade, haverá recursos ilimitados graças a uma memória de vídeo virtual, e agora haverá texturização sobre shaders.

As placas provavelmente terão que vir equipadas com um "compilador rudimentar" para auxiliar no processamento. Isto irá possibilitar a criação e destruição de vértices em tempo real.

Parece que também irá ter muitas melhorias na tesselação e nos comandos "legados".

Links:

http://www.nvidia.com/object/feature_vertexshader.html

http://www.nvnews.net/previews/geforce3/pr...mable_gpu.shtml

http://www.geocities.com/arne9184/articles...xel_shaders.htm

http://graphics.tomshardware.com/graphic/20020116/

http://msdn.microsoft.com/archive/default....differences.asp

http://www.anandtech.com/showdoc.aspx?i=1656&p=7

Observação: Artigo a ser completado!

PC IRADO · 7 de julho de 2004

Tópico muito bom. valeu o tempo gasto em pesquisa-lo, de proveito mesmo.Aguardamos a conclusão, valeu.

Ichigeki · 7 de julho de 2004

Completei o artigo sobre as diferentes versões dos shaders...mas ainda falta muita coisa, é um assunto bastante complexo.

Henrique Maqueda · 7 de julho de 2004

Com certeza ótimo tópico!!! merece ser destacado!!!

você poderia explicar como é o processo de emulação de shaders, deve ser bem interessante...

falou!

Spider_Rap · 8 de julho de 2004

Eu ainda não tive a chance de jogar um bom jogo em placa de vídeo com o PS 2.0. Aqui quando jogo alguns jogos que possuem já fico maravilhado. Imagine em DX9 aonde a qualidade é bem melhor.

Parabéns pelo tópico

OPB_Morto · 8 de julho de 2004

muito bom

parebens cara :palmas:

renatocaster · 11 de julho de 2004

muito legal esse tópico, agora eu sei quais os componentes da VGA q fazem diferença.

Henrique Maqueda · 13 de julho de 2004

Parabéns pelo tópico muito útil para todos nos, mas seria legal da parte dos fabricantes, nVidia e ATI se no site deles colocassem algo de como funciona os seus produtos, com suporte e tal, pois geralmente eles só falam, GPU FX com recursos do novo CineFX que apresentam efeitos de Hollywood...

Mas com certeza merece ser destacado!!! r0xxxxxx!!!!!!

falou!

red viper · 13 de julho de 2004

Postado Originalmente por hmaqueda@13 jul 2004, 00:18
Parabéns pelo tópico muito útil para todos nos, mas seria legal da parte dos fabricantes, nVidia e ATI se no site deles colocassem algo de como funciona os seus produtos, com suporte e tal, pois geralmente eles só falam, GPU FX com recursos do novo CineFX que apresentam efeitos de Hollywood...

Mas com certeza merece ser destacado!!! r0xxxxxx!!!!!!

falou!

Nem se preocupe muito com o tal do CineFX... Esse é o nome pomposo adotado pela nVidia para se referir ao suporte do Directx 9 nas Geforce FX Series.

MITTHO · 13 de julho de 2004

aproveitando o tópico o q é RAMDAC??? a minha placa de vídeo tem Dual RAMDAC de 350MHZ

Ichigeki · 14 de julho de 2004

RAMDAC é o dispositivo que converte os sinais digitais em analógicos para seu monitor. Em tese um RAMDAC com maior frequência permite resoluções maiores e com frequências mais elevadas. Diz-se também que influencia na qualidade de imagem ,mas isso é muito relativo, depende mais da qualidade do RAMDAC.

P.S.: 1000 Posts!!!! Yay!!!!!

Smull · 14 de julho de 2004

Muito legal a iniciativa de tópicos assim....o engraçado é que vai diminuindo cada vez mais as chances de perguntarmos alguma coisa. Parabéns pelo tópico. É muito bom participar de um fórum assim....

Sattan_Hussein · 28 de julho de 2004

aprendi muita coisa. parabéns :palmas:

Henrique Maqueda · 1 de agosto de 2004

E o novo Temporal Antialiassing, como é o seu funcionamento?

falou!

Dellon · 1 de agosto de 2004

mtoooooooooooooooooooo booooooooooooooooom!

:palmas:

carlos_fs · 1 de agosto de 2004

valeu moçada, nota 1000.

ficou excelente, agora sim podemos entender melhor como funcionam

as placas atuais.

e vai melhorar mais ainda.

luiz eduardo · 3 de agosto de 2004

Ola pessoal sou novo aq no forum,, mais sou frequentador assiduo do site Clube do Hardware. Muito bom este topico sobre os diferentes recursos das placas de video. E para q server cada um deles..

arrebenta *****. hehehehehe!!!!!

Abraços a todos q participam do forum..

emer19 · 10 de agosto de 2004

:palmas: antes de mais nada parabêns pelo tópico; Bom naõ entendo quase nada de informática, e meu problema é o seguinte: jogando Half Live uplink quando me aproximo de parades e outros objetos não é possível perceber a textura das mesmas e é bastante nítido os pixels. Como posso resolver este problema, minha placa de vídeo é uma ATI RADEON 9200 128 MB 64 BITS. Devo mexer no setup?

Ichigeki · 10 de agosto de 2004

Postado Originalmente por emer19@10 ago 2004, 18:28
:palmas: antes de mais nada parabêns pelo tópico; Bom naõ entendo quase nada de informática, e meu problema é o seguinte: jogando Half Live uplink quando me aproximo de parades e outros objetos não é possível perceber a textura das mesmas e é bastante nítido os pixels. Como posso resolver este problema, minha placa de vídeo é uma ATI RADEON 9200 128 MB 64 BITS. Devo mexer no setup?

Tem um tópico fixo que diz como solucionar este tipo de problrma!

http://forum.clubedohardware.com.br/index....howtopic=170822