หนึ่งในความก้าวหน้าที่กำลังจะเกิดขึ้นซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเล่นเกมอย่างมีนัยสำคัญคือแนวคิดของการสร้างเฟรมล่วงหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยการควบคุมพลังของกราฟิกในตัวในคอมพิวเตอร์เกม แนวคิดนี้พร้อมที่จะปฏิวัติวิธีที่เราสร้างอุปกรณ์เล่นเกม และจะค่อยๆ ทำให้การกำหนดค่าเฉพาะโปรเซสเซอร์ล้าสมัย
ในภาพรวมของปัจจุบัน โปรเซสเซอร์ส่วนใหญ่เป็นชิปที่ต่างกัน ซึ่งไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติหลายอย่างเท่านั้น ซีพียู คอร์ แต่ยังรวมถึงชิปกราฟิกในตัวที่เรียกว่า iGPU ตามเนื้อผ้า เราถือว่าส่วนประกอบนี้เป็นสิ่งที่จำกัดเฉพาะการจัดการงานพื้นฐาน เช่น การเรนเดอร์ Windows เดสก์ท็อป โดยกราฟิกการ์ดหลักจะทำหน้าที่ประมวลผลกราฟิกเกมที่ต้องการมากขึ้น อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้แสดงถึงการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่น้อยเกินไปอย่างมาก
เทคโนโลยี Preframing มีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยเพิ่มศักยภาพของกราฟิกในตัวให้สูงสุด แทนที่จะลดระดับ iGPU ให้เป็นบทบาทรอง มันจะมีส่วนช่วยในการเรนเดอร์เกมโดยทำงานควบคู่กับกราฟิกการ์ดหลัก ด้วยการกระจายภาระงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การกำหนดเฟรมล่วงหน้าจะช่วยลดการสูญเสียทรัพยากรอันมีค่าให้เหลือน้อยที่สุด และเพิ่มประสิทธิภาพการเล่นเกมโดยรวม
ในขณะที่เทคโนโลยีนี้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เราคาดหวังได้ว่าจะเห็นการเปลี่ยนแปลงในการกำหนดค่าคอมพิวเตอร์ โดยพึ่งพาการตั้งค่าเฉพาะโปรเซสเซอร์น้อยลง คอมโพเนนต์กราฟิกในตัวจะกลายเป็นส่วนสำคัญมากขึ้น ทำให้เกมเมอร์ดึงพลังและประสิทธิภาพจากระบบของตนได้มากขึ้น
เหตุใด GPU ในตัวจึงมีความสำคัญในเกม
จุดประสงค์หลักของกราฟิกการ์ดคือการสร้างภาพ แต่ในช่วงหลังๆ มานี้ พวกเขาพบแอพพลิเคชั่นนอกเหนือจากตลาดเกมพีซี อย่างไรก็ตาม เราไม่พึ่งพาการ์ด Radeon หรือ GeForce เพื่อช่วยในการสังเคราะห์โปรตีนหรือการจำลองทางทหาร ส่วนที่เกินมาแทน GPU พลังที่เกิดจากช่วงเวลาว่างมักจะใช้เพื่อจัดการกับความท้าทายเฉพาะในเกม เช่น การตรวจจับการชนกันหรือการคำนวณทางฟิสิกส์ของเกม
ในขณะที่เกมบางเกมใช้ประโยชน์จากกราฟิกการ์ดอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับงานเหล่านี้ แต่เกมอื่นๆ จำนวนมากกลับใช้ความสามารถของมันต่ำกว่าปกติ โดยอาศัยแกน CPU เพิ่มเติมเป็นหลักเพื่อจัดการกับเวิร์กโหลด สิ่งนี้นำไปสู่การพลาดโอกาสในการใช้ประโยชน์จากความสามารถรอบด้านของ GPU สมัยใหม่ ความเหลื่อมล้ำเกิดจากความจริงที่ว่า NVIDIA และ เอเอ็มดี กราฟิกการ์ดมีสถาปัตยกรรมการเขียนโปรแกรมที่แตกต่างกัน อินเทล และโปรเซสเซอร์ AMD สามารถใช้รหัสเดียวกันได้
ผลที่ตามมาก็คือ คุณสมบัติที่ยืดหยุ่นและทรงพลังของ GPU ร่วมสมัยยังคงไม่ถูกใช้งานในบางสถานการณ์การเล่นเกม ซึ่งจะจำกัดศักยภาพของคุณสมบัติเหล่านั้นในการสนับสนุนอย่างมากในการเพิ่มประสิทธิภาพ การสำรวจวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งาน GPU ในเกมต่างๆ และปรับปรุงการผสานรวมระหว่างการ์ดกราฟิกและ CPU สามารถปลดล็อกประสบการณ์การเล่นเกมที่ปรับปรุงแล้ว และปลดปล่อยศักยภาพของส่วนประกอบที่ทรงพลังเหล่านี้ได้อย่างเต็มที่
แนวคิดของพรีเฟรม
หนึ่งในการคำนวณที่สำคัญในเกมคือการกำหนดการมองเห็น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการระบุวัตถุที่มองเห็นได้ในแต่ละเฟรม ตามเนื้อผ้า GPU หลักจะดำเนินการงานนี้ระหว่างการสร้างเฟรม อย่างไรก็ตาม แนวคิดที่เรียกว่าการเรนเดอร์ล่วงหน้าได้เกิดขึ้น โดยมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการนี้โดยสร้างภาพที่มีความซับซ้อนน้อยที่สุดตามความรู้ของวัตถุที่มองเห็นในเฟรมถัดไป
การนำการเรนเดอร์ล่วงหน้าไปใช้นั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา เนื่องจากไดรเวอร์ต้องการเพียงเรียกใช้เฟรมถัดไปในลักษณะที่เรียบง่ายเพื่อรวบรวมข้อมูลที่จำเป็น ต่อจากนั้น การ์ดแสดงผลจะแสดงผลเฟรมสุดท้ายตามนั้น ให้คิดว่าเป็นนักเขียนแบบร่างที่สร้างภาพร่างคร่าวๆ โดยมีรายละเอียดเล็กน้อยก่อนที่จะสร้างภาพวาดขั้นสุดท้าย
ด้วยการใช้เทคนิคการเรนเดอร์ล่วงหน้า นักพัฒนาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเกมโดยลดภาระการคำนวณบน GPU และทำให้กระบวนการเรนเดอร์คล่องตัวขึ้น วิธีการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและทำให้การเล่นเกมราบรื่นขึ้น เนื่องจากกราฟิกการ์ดสามารถมุ่งเน้นทรัพยากรของตนไปที่การเรนเดอร์วัตถุที่มองเห็นได้ ในขณะที่ไม่สนใจวัตถุที่มองไม่เห็น
ยูทิลิตี้ของมันคืออะไร?
ต่อไปนี้เป็นข้อดีหลายประการของการแสดงผลล่วงหน้า:
1. การละทิ้งรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่จำเป็น: การแสดงผลล่วงหน้าช่วยให้สามารถกำจัดรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่จำเป็นออกจากรายการที่แสดงได้ ซึ่งรวมถึงวัตถุที่อยู่นอกเหนือการมองเห็นของกล้อง ซึ่งอยู่ด้านหลังวัตถุขนาดใหญ่กว่า หรืออยู่ในตำแหน่งที่ไกลเกินไปจนไม่สามารถแยกแยะรายละเอียดได้ การละทิ้งรูปทรงเรขาคณิตดังกล่าวทำให้สามารถจัดสรรทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
2. การสร้างโครงสร้างข้อมูล: การแสดงผลล่วงหน้าช่วยอำนวยความสะดวกในการสร้างโครงสร้างข้อมูลแบบต้นไม้ที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของแต่ละวัตถุ โครงสร้างข้อมูลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ Ray Tracing ซึ่งเป็นเทคนิคการเรนเดอร์ที่จำลองเส้นทางของลำแสงเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์แสงที่สมจริง
3. การจัดลำดับรูปทรงเรขาคณิต: การแสดงผลล่วงหน้าช่วยให้สามารถจัดลำดับรูปทรงเรขาคณิตตามตำแหน่งบนหน้าจอได้ องค์กรเชิงพื้นที่นี้ทำให้การเรนเดอร์ง่ายขึ้นด้วยไทล์ ทำให้สามารถจัดการหน่วยความจำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยการเรนเดอร์ออบเจกต์ในลำดับเฉพาะ ผลกระทบต่อหน่วยความจำวิดีโอจะลดลงได้
ด้วยการใช้ประโยชน์จากเทคนิคการแสดงผลล่วงหน้าเหล่านี้ นักพัฒนาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและการใช้ทรัพยากรในเกมได้อย่างเหมาะสม กระบวนการละทิ้งรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่จำเป็น การใช้โครงสร้างข้อมูล และการจัดลำดับรูปทรงเรขาคณิตช่วยให้การเรนเดอร์มีประสิทธิภาพมากขึ้นและปรับปรุงประสบการณ์การเล่นเกมโดยรวม
พรีเฟรมถูกสร้างขึ้นอย่างไร?
แนวคิดของการแสดงผลล่วงหน้าเกี่ยวข้องกับการสร้างเฟรมถัดไปด้วยข้อมูลขั้นต่ำที่จะไม่ปรากฏบนหน้าจอ เพื่อเร่งการสร้างพรีเฟรม บางส่วนของไปป์ไลน์ 3 มิติจะถูกละไว้
ระหว่างการแสดงผลล่วงหน้า:
– ไม่มีการลงสีกราฟิกในทุกขั้นตอน
– ไม่ใช้ข้อมูลพื้นผิวและสี
– ไม่มีการเพิ่มเอฟเฟกต์หลังการประมวลผล
วัตถุประสงค์คือเพื่อสร้างพรีเฟรมภายในไม่กี่มิลลิวินาที โดยให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่ GPU สำหรับสร้างเฟรมสุดท้าย จุดประสงค์หลักคือการกำหนดการมองเห็นและการวางตำแหน่งของรูปทรงเรขาคณิตในฉาก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างเฟรม กลไกนี้เกี่ยวข้องกับวิธีแก้ปัญหาที่ชาญฉลาด
ด้วยการลบขั้นตอนหลังจากขั้นตอนการแรสเตอร์ ซึ่งการประมวลผลข้อมูลส่วนใหญ่เกิดขึ้นและต้องการพลังงานจำนวนมาก การดำเนินการของพรีเฟรมสามารถถ่ายโอนไปยังฮาร์ดแวร์กราฟิกที่เรียบง่ายกว่าได้ ซึ่งรวมถึงกราฟิกอินทิเกรตที่พบในโปรเซสเซอร์ ซึ่งจำเป็นต้องเปิดใช้งานเพื่อให้ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการนำไปปฏิบัติ
แม้ว่าแนวคิดของพรีเฟรมจะมีข้อดี แต่การนำไปใช้นั้นจำกัดเฉพาะสถานการณ์ที่สถาปัตยกรรมของทั้ง GPU ในตัวและกราฟิกการ์ดเฉพาะนั้นเหมือนกันหรือเข้ากันได้ นี่เป็นความท้าทายสำหรับ NVIDIA เนื่องจากเป็นแบรนด์เดียวในสามแบรนด์ที่ไม่มีสถาปัตยกรรมซีพียู x86 ดังนั้น AMD ดูเหมือนจะอยู่ในสถานะที่เหมาะสมในการใช้ประโยชน์จากสถานการณ์นี้เพื่อส่งเสริมการใช้โปรเซสเซอร์ Ryzen ควบคู่ไปกับกราฟิกการ์ด Radeon ในอนาคต
นอกจากนี้ แนวคิดของพรีเฟรมยังมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ GPU ที่มีคอร์จำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ด้วยต้นทุนที่เพิ่มขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการผลิตชิป เรายินดีรับความช่วยเหลือจากภายนอก แม้ว่าจะหมายถึงการใช้กราฟิกในตัวในโปรเซสเซอร์ก็ตาม จำเป็นอย่างยิ่งที่จะหาวิธีลดค่าใช้จ่าย เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของราคาอย่างต่อเนื่องนั้นไม่ยั่งยืน และในที่สุดจะมีจุดที่ตลาดต้องการขีดจำกัดในการเพิ่มต้นทุน
