Hatırlayacağınız üzere, haber sayfalarında, Türkiye’de Ageia tarafından üretilen ilk fizik işlemcisini -Physx- haber yapmıştık. Aradan geçen sürede,diğer dergilerinde bunu haber yaptığını, ancak konuyla ilgili bir yazı hazırlamadıklarını gördük. Bu yüzden,yeni ve gelecek vadeden bu teknolojiyi enine boyuna ele almaya karar verdik.

Biraz tarih..

Oyunlar,ikinci boyuttan üçüncü boyuta geçince,artık hazır çizilmiş modelleri kullanmakta tarihe karıştı.Örneğin, Mortal Kombat oyununda olduğu gibi, hareketler birkaç önceden belirlenmiş hareketle sınırlı değildi. Bu tip iki boyutlu oyunlar, çizgi film tekniğine benzer teknikler kullanmaktaydılar. Oysa üçüncü boyuta geçince, olası hareket kombinasyonları neredeyse sınırsız bir sayıya ulaştı. Dolayısıyla, bu kombinasyonları önceden öngörüp elle çizmek olanaksızlaştı.

İlk akla gelen, modern üç boyutlu çizim programlarınıkullanmak oldu. Ancak bir sorun vardı: çok fazla işlem gücü gerekiyordu. Çünkü artık varsayılan modeller yüklenmiyor, gerçek zamanlı olarak çiziliyordu.İşte bu noktada, GPU’lar ortaya çıktı. Bunlar, çizimişlemlerini hızlı yapabilmek için geliştirilmiş özel mikroişlemcilerdi. Elbette yazılımla da desteklenmeleri gerekiyordu; bu destek de DirectX ve OpenGL’den geldi.

Yıllar içinde, grafikler akıl almaz bir hızla gelişti. Neredeyse film kalitesinde oyunlarla karşılaşmaya başladık. Ancak önemli bir eksik vardı:Gerçekçilik.

Grafik,ses ve senaryo gibi sorunları aştığınızda, programlama aşamasında ilk yapmanız gereken işlerden biri “collision detection” dır. Türkçe’ye “çarpışma algılama” diye çevirebiliriz. Collision detection içine birçok olay girer; mesela bir komandonun duvara geldiğinde artık koşmasının durması, bir merminin isabet edince enerjinin azalması. Collision detection teknikleri çok uzun yıllardır fazlasıyla gelişmiş ve artık yapılacak pek de bir şey kalmamıştır. Peki ya gerçekçilik? İşte burada“collision response” a girmemiz gerek!

Ageia Physx, iddiasız işlemci görünümüne rağmen 125 milyon gibi anormal denebilecek sayıda transistör içeriyor. Piyasaya çıkan ilk iki kart sade bir tasarıma sahip ve oldukça kaliteli üretimleriyle dikkat çekiyor.

Birçok oyunda dikkat etmişsinizdir:kahramanımıza bir mermi de isabetetse, kamyon da çarpsada, aynı ivme, hız ve mesafeyle geriye doğru gider! (Aslında, Newton kanunları gereği, mermi isabet eden biri arkaya doğru savrulmaz; öyle olsaydı, mermiyi ateşleyende aynı güçle geriye doğru savrulurdu!-Newton’in üçüncü yasası) Yada, fırlattığımız el bombası da, kocaman bir sandık ta aynı hız ve ivmeyle, tam olarak aynı noktaya düşer. Doğaldır ki,bu fizik kurallarına göre saçmadır. Hayatta olaylar böyle gelişmez!

Özellikle,Half Life 2 ile birlikte, artık bazı şeylerin değişmeye başladığını gördük. Sözgelimi, bir kaldıraca tuğla koyduğunuzda, dengeye gelmeden önce bir miktar salınmaktaydı. Fırlattığınız cisimler, attığınız açıya uygun biçimde sekmekteydi; üstelik bir başka cisime çarptıklarında yön değiştirmekte ve çarptıkları cismi de etkilemekteydiler. İşte bu, Havok fizik motoru sayesinde olmaktaydı.

Fizik motoru, oyun içinde basit bir Newton mekaniği dünyası kurmaya çalışır. Newton’ın 3 yasasını simule etmek, sanıldığı kadar basit değildir. Hele hele yüzlerce hareketli cismin birbiriyle ilişki içinde olduğu birortamda, bunları hesaplamak birçok CPU’nun altından kalkabileceği bir iş değildir.

İşte,ilk fizik işlemcisi Physx, bu tip fiziksel hesaplamaların yükünü CPU üzerinden almak için üretildi. Aslında, birsüre sonra, sadece bu hesaplamaların yükünü CPU üzerinden almakla kalmayıp, çok daha karmaşık ve gerçekçi,gerçek dünyaya benzer modellerin oluşturulmasına imkan tanıyacak.

Ageia Physx sadece Newton fiziğinin 3 kuralıyla da ilgilenmiyor. Mesela, “particle system” adında bir algoritmanın, kolayca ve detaylı şekilde kullanılabilmesini sağlıyor. Ya da “Oscillopsia”gibi efektlerin basitçe oluşturulabilmesini sağlıyor.

Bunları yazılım yapmıyor mu?

Evet;aslında yapıyor. Aslına bakarsanız, üç boyutlu oyunlar, GPU’lardan önce de mümkündü. Hatta, 4-5 sene öncenin bir oyununu, oyunun grafik menüsüne girip, sadece yazılımsal destekle de oynamanız mümkün.Oyun yavaşlayıp, grafikler de kötü görünmeye başlayınca aradaki farkı anlayacaksınız: aynı işi “silikonla”;yani bu işe adanmış bir işlemciyle yapmak, hem daha sorunsuz, hem de daha performanslı. Bunun üreticilere de getirdiği bir avantaj var; birçok algoritmayı yeni baştan yazmakla uğraşmıyorlar. Tüm bunlara ek olarak, çok sayıda fonksiyonda zaten hazır geliyor. Üstelik, bunlar muhtemelen o programcıların yazabileceğinden çok daha iyi yazılmış kodlar; çünkü bu noktada işin içine belli konularda uzmanlaşmış programcılar da giriyor. Mesela, fizik ve matematiğe üst düzeyde hakim bir kodcunun yazdığı algoritmayla, zerre kadar fizikten anlamayan bir kodcunun yazdığı kod elbette aynı olamaz!

Performans olaraksa, aynı işi yazılım yoluyla yapmak, donanım yoluyla yapmaktan bazen yüzlerce kat daha yavaş olabiliyor.

Daha fazla hesap, daha fazla detay

Ageia Physx PPU,sadece daha gerçekçi değil, aynı zamanda daha detaylı sahneler sunuyor. Örneğin, bir patlama sırasında, ortaya çok daha fazla parça saçılıyor. Oyuncuların kostümleri,hareketleriyle birlikte dalgalanabiliyor. Yani, sadece daha gerçekçi değil, aynı zamanda daha “foto-gerçekçi”; daha detaylı sahnelerle de karşılaşabiliyoruz.

Öte yandan, bu “gerçekçiliğin”, 300 dolarlık karta rağmen, çok yüksek çözünürlüklerde oyunları yavaşlattığına dair iddialar da var. Ayrıca şu an Ageia Physx’ın Novodex API’sini destekleyen, uzun lafın kısası kartla çalışan çok oyun yok. Elbette, kart uyumsuz oyunların çalışmasına engel değil! Sadece verdiğiniz 300 doların etkisini göremiyorsunuz!

Nvidia ve Ati de uyumuyor….mu?

Alfabetik sırayı takip edip, Ati’nin çözümünü ele alalım.

Ati’nin çözümü, çözümden ziyade problemi andırıyor. Crossfire destekli anakartınıza 3 Ati ekran kartı takıyorsunuz; ikisi ekran kartı gibi, diğeri ise fizik işlemcisi gibi çalışıyor. Nvidia gibi, Ati’de Havok FX’i kullanıyor; ama en azından şu an için, donanımsal bir destek sözkonusu değil. Üstüne üstlük,dalga geçer gibi, XT1600′ün bile bu işin altından kalkabileceğini söylemişler.

Ageia’da,Ati’yle hem dalga geçmiş, hem de zekice bir cevap vermiş:“Ati’nin böyle bir şeye girişmesi güzel bir gelişme;demek ki fizik işlemcisinin gerekli olduğuna karar vermişler(Nitekim başlarda Ati “biz Havok ile daha iyisini yaparız demişti) Ama çözümleri “benim arabamda daha çok tekerlek var, daha hızlı giderim” demeye benziyor

Gerçekten de Ati’nin çözümü, hem fiyat, hem performans,hem de elektrik tüketimi açısından hiç de iç açıcı bir tablo sergilemiyor.

Nvidia’nın çözümü ise, hem daha zekice değil, hem de Ati’ninkinin hemen hemen aynısı. Onlar meseleyi iki kartla çözmüşler SLI üzerinden. Ne kadarçözebildiklerini ise testler gösterecek.

Bu hamleler, başta hafife aldıkları Aegia’nın aslında korkutucu bir rakip olduğunu da gösteriyor; çünkü iki dev GPU üreticisi, birbirinden kötü iki tasarımla Aegia’nın karşısına çıkmaya hazırlanıyorlar; üstelik son derece hazırlıksız oldukları da belli.

Yonga Özellikleri

Physx PPU adı verilen işlemci, TMSC fabrikalarında üretiliyor.Ageia’nın kendi fabrikası yok; aslında buna gerek de olmadığı açık. Fason üretim sayesinde, küçük sermayelerle bu tip araştırma yoğunluklu nisbeten ucuza kurulan şirketlerle piyasaya girmek mümkün oluyor.

İşlemcinin saat hızı şu ana kadar açıklanmadı, ancak firma, 0.13mikron litografi tekniği ile üretilen işlemcinin, saniyede 20 milyar işlem yapabildiğini iddia ediyor. İşlemci, bunun için125 milyon transistör kullanıyor. Maksimum güç gereksinimi 20 Watt. Düşük sayılabilecek bu tüketime rağmen, kartı 4′lü bir Molex konnektörü ile beslemek gerekmekte (CD Rom ve IDE disklerin arkasına takılan konnektörlerden..) Kartın henüz bir PCI Express sürümü bulunmuyor.

İşlemcinin düşük güç gereksinimine rağmen, kartın dışarıdan bir Molex konnektörü ile beslenmesi ilgi çekici.

Ageia’nın Physx işlemcisini kullanan, BFG’nin ilk ürettiği kart üzerinde 128 MB GDDR3 RAM bulunuyor. 733Mhz iç hıza sahip bu bellek yongaları, DDR tekniği kullanıldığından aslında 1466 Mhz hızında çalışmaktalar.128-bit hafıza kontrolcüsüyle birlikte, RAM’lerle yonga arasındaki bant genişliği saniyede 12 GB gibi etkileyici bir rakama ulaşıyor.

Tabii,bu işlem sayısının çok da bir şey ifade etmediği ortada;ne kadar güçlü olduğunu anlayabilmemiz için,oyundaki her bir işlemin kaç işlemde hesaplanabildiğini bilmemiz gerekli. Bu konuda da çeşitli sayılar dolaşıyor ortada; Aegia, işlemcinin saniyede 530 milyon küresel çarpışmayı hesaplayabildiğini söylüyor. Birazcık daha açık bir ifade olsada, aslında ne anlama geldiği hala pek açık sayılmaz.

Kartı deneyenler, yüksek çözünürlüklerde grafik performansının oldukça düştüğünü söylüyorlar; bunun nedeni, çözünürlük arttıkça, fiziksel hesaplamalar için gereken süreninde doğal olarak artması. Ayrıca, grafiklerde biraz bozulma olduğuda söyleniyor; öte yandan kartı satın almayı düşünen kitle zaten görsellikten çok fiziksel gerçekçilik arayan oyun tutkunları..