لماذا ستصبح وحدة معالجة الرسومات المدمجة مهمة في الألعاب؟

لماذا ستصبح وحدة معالجة الرسومات المدمجة مهمة في الألعاب؟

الغرض الأساسي من بطاقة الرسومات هو إنشاء الصور ، ولكن في الآونة الأخيرة ، وجدوا تطبيقات خارج سوق ألعاب الكمبيوتر. ومع ذلك ، فإننا لا نعتمد على بطاقات Radeon أو GeForce الخاصة بنا للمساعدة في تخليق البروتين أو المحاكاة العسكرية. بدلا من ذلك ، الفائض وحدة معالجة الرسوميات‏:‏ غالبًا ما تُستخدم الطاقة الناتجة عن فترات الخمول لمعالجة تحديات معينة في الألعاب ، مثل اكتشاف الاصطدام أو حسابات فيزياء الألعاب.

في حين أن بعض الألعاب تستفيد بشكل فعال من بطاقة الرسومات لهذه المهام ، فإن العديد من الألعاب الأخرى تقلل من استخدام قدراتها ، حيث تعتمد في الغالب على نوى وحدة المعالجة المركزية الإضافية للتعامل مع عبء العمل. هذا يؤدي إلى ضياع فرصة لتسخير تنوع وحدات معالجة الرسومات الحديثة. ينشأ التفاوت من حقيقة أن NVIDIA و AMD بطاقات الرسوميات لها بنى برمجة متميزة ، بينما إنتل ويمكن لمعالجات AMD استخدام نفس الكود.

نتيجة لذلك ، تظل الميزات المرنة والقوية لوحدات معالجة الرسومات المعاصرة غير مستغلة في بعض سيناريوهات الألعاب ، مما يحد من قدرتها على المساهمة بشكل كبير في تحسين الأداء. استكشاف طرق لتحسين استخدام وحدة معالجة الرسومات عبر عناوين الألعاب المختلفة وتحسين التكامل بين بطاقات الرسومات ووحدات المعالجة المركزية يمكن أن يطلق العنان لتجارب الألعاب المحسّنة ويطلق العنان للإمكانات الكاملة لهذه المكونات القوية.

مفهوم الإطار الأولي

أحد الحسابات الحاسمة في الألعاب هو تحديد الرؤية ، والتي تتضمن تحديد العناصر المرئية في كل إطار. تقليديا ، يتم تنفيذ هذه المهمة بواسطة وحدة معالجة الرسومات الرئيسية أثناء إنشاء الإطار. ومع ذلك ، ظهر مفهوم يسمى التجسيد المسبق ، بهدف تحسين هذه العملية من خلال إنشاء الصورة بأقل قدر من التعقيد بناءً على معرفة الكائنات المرئية في الإطار التالي.

يعد تنفيذ العرض المسبق أمرًا سهلاً نسبيًا لأن السائق يحتاج فقط إلى تنفيذ الإطار التالي بطريقة مبسطة لجمع المعلومات الضرورية. بعد ذلك ، تعرض بطاقة الرسومات الإطار النهائي وفقًا لذلك. فكر في الأمر كرسام يقوم بإنشاء رسم تقريبي مع القليل من التفاصيل قبل إنتاج الرسم النهائي.

من خلال استخدام تقنيات العرض المسبق ، يمكن للمطورين تحسين أداء اللعبة عن طريق تقليل العبء الحسابي على وحدة معالجة الرسومات وتبسيط عملية العرض. يعزز هذا الأسلوب الكفاءة ويمكّن من ممارسة الألعاب بشكل أكثر سلاسة ، حيث يمكن لبطاقة الرسومات أن تركز مواردها على عرض الكائنات المرئية مع تجاهل الأشياء غير المرئية.

ما هي فائدتها؟

فيما يلي العديد من فوائد العرض المسبق:

1. التخلص من الهندسة الزائدة عن الحاجة: يتيح العرض المسبق إزالة الأشكال الهندسية غير الضرورية من قائمة العرض. يتضمن ذلك الأشياء البعيدة عن رؤية الكاميرا ، أو الموضوعة خلف أجسام أكبر ، أو الموضوعة بعيدًا جدًا حيث لا يمكن تمييز التفاصيل. من خلال التخلص من هذه الهندسة ، يمكن تخصيص الموارد بشكل أكثر كفاءة.

2. إنشاء هيكل البيانات: يُسهّل العرض المسبق إنشاء بنية بيانات الشجرة التي توفر معلومات حول موقع كل كائن. تعتبر بنية البيانات هذه مهمة بشكل خاص لـ Ray Tracing ، وهي تقنية عرض تحاكي مسار أشعة الضوء لتحقيق تأثيرات إضاءة واقعية.

3. الترتيب الهندسي: يسمح العرض المسبق بترتيب الهندسة بناءً على موضعها على الشاشة. يبسط هذا التنظيم المكاني التقديم عن طريق المربعات ، مما يتيح إدارة فعالة للذاكرة. من خلال تقديم الكائنات بترتيب معين ، يمكن تقليل التأثير على ذاكرة الفيديو.

من خلال الاستفادة من تقنيات العرض المسبق هذه ، يمكن للمطورين تحسين الأداء واستخدام الموارد في الألعاب. تساهم عملية تجاهل الهندسة غير الضرورية ، واستخدام هياكل البيانات ، وترتيب الهندسة في زيادة كفاءة العرض وتحسين تجربة اللعب بشكل عام.

كيف يتم بناء الإطار الأولي؟

يتضمن مفهوم العرض المسبق إنشاء الإطار التالي بأقل قدر من المعلومات التي لن تكون مرئية على الشاشة. لتسريع بناء الإطار الأولي ، تم حذف أجزاء معينة من خط الأنابيب ثلاثي الأبعاد.

أثناء العرض المسبق:
- لا يتم تطبيق تظليل رسومي في أي مرحلة.
- لا يتم تطبيق معلومات القوام واللون.
- لا يتم إضافة أي آثار بعد المعالجة.

الهدف هو إنشاء الإطار المبدئي في غضون بضعة أجزاء من الثانية ، مما يوفر المعلومات اللازمة لوحدة معالجة الرسومات لإنشاء الإطار النهائي. والغرض الرئيسي هو تحديد الرؤية ووضع الهندسة في المشهد ، وهو أمر بالغ الأهمية لإنشاء الإطار. تتضمن هذه الآلية حلاً ذكيًا.

من خلال إزالة المراحل بعد مرحلة التنقيط ، حيث تحدث معظم معالجة البيانات وتتطلب طاقة كبيرة ، يمكن إلغاء تحميل تنفيذ الإطار المبدئي إلى أجهزة رسومات أبسط. يتضمن ذلك الرسومات المدمجة الموجودة في المعالجات ، والتي يجب أن تكون نشطة لاستخدامها بشكل فعال.

التعقيدات التي ينطوي عليها تنفيذه

في حين أن مفهوم الإطار المبدئي له مزايا ، إلا أن تنفيذه يقتصر على المواقف التي تكون فيها بنية كل من وحدة معالجة الرسومات المدمجة وبطاقة الرسومات المخصصة متطابقة أو متوافقة. يمثل هذا تحديًا لـ NVIDIA ، حيث إنها الوحيدة من بين العلامات التجارية الثلاث التي تفتقر إلى بنية وحدة المعالجة المركزية x86. وبالتالي ، يبدو أن AMD في وضع ملائم للاستفادة من هذا الموقف لتعزيز استخدام معالجات Ryzen الخاصة بها جنبًا إلى جنب مع بطاقات الرسومات Radeon في المستقبل.

علاوة على ذلك ، فإن فكرة الإطار المسبق مفيدة بشكل خاص لوحدات معالجة الرسومات التي تحتوي على عدد كبير من النوى. ومع ذلك ، مع ارتفاع التكاليف المرتبطة بتصنيع الرقائق ، يتم الترحيب بأي مساعدة خارجية ، حتى لو كان ذلك يعني استخدام الرسومات المدمجة في المعالجات. من الضروري إيجاد طرق لتخفيف النفقات ، حيث أن الزيادات المستمرة في الأسعار ليست مستدامة ، وستكون هناك في النهاية نقطة سيطلب فيها السوق حدًا لارتفاع التكاليف.