Eine der bevorstehenden Weiterentwicklungen, die die Gaming-Leistung erheblich verbessern werden, ist das Konzept des Preframing, insbesondere durch die Nutzung der Leistung integrierter Grafiken in Gaming-Computern. Dieses Konzept wird die Art und Weise, wie wir Gaming-Systeme bauen, revolutionieren und Konfigurationen, die nur auf Prozessoren basieren, nach und nach überflüssig machen.
In der heutigen Landschaft handelt es sich bei den meisten Prozessoren um heterogene Chips, die nicht nur über mehrere Funktionen verfügen CPU Kerne, sondern auch einen integrierten Grafikchip, eine sogenannte iGPU. Traditionell haben wir diese Komponente als etwas betrachtet, das sich auf die Bearbeitung grundlegender Aufgaben wie das Rendern beschränkt Windows Desktop, wobei die primäre Grafikkarte für die anspruchsvollere Spielgrafikverarbeitung übernimmt. Dieser Ansatz stellt jedoch eine erhebliche Unterauslastung der verfügbaren Ressourcen dar.
Die Preframing-Technologie zielt darauf ab, die Leistung zu optimieren, indem sie das Potenzial integrierter Grafiken maximiert. Anstatt der iGPU eine untergeordnete Rolle zuzuweisen, trägt sie aktiv zum Rendern von Spielen bei und arbeitet dabei mit der Hauptgrafikkarte zusammen. Durch die effizientere Verteilung der Arbeitslast minimiert Preframing die Verschwendung wertvoller Ressourcen und verbessert die Gesamtleistung des Spiels.
Da sich diese Technologie weiterentwickelt, können wir mit einem Wandel bei den Computerkonfigurationen rechnen, wobei die Abhängigkeit von reinen Prozessorkonfigurationen immer geringer wird. Die integrierte Grafikkomponente wird immer wichtiger und ermöglicht Gamern, mehr Leistung und Effizienz aus ihren Systemen herauszuholen.
Warum wird die integrierte GPU in Spielen wichtig?
Der Hauptzweck einer Grafikkarte besteht darin, Bilder zu erzeugen, doch in jüngster Zeit finden sie auch Anwendungen außerhalb des PC-Gaming-Marktes. Allerdings verlassen wir uns nicht auf unsere Radeon- oder GeForce-Karten, um bei der Proteinsynthese oder bei militärischen Simulationen zu helfen. Stattdessen der Überschuss GPU Der durch Leerlaufzeiten entstehende Strom wird häufig zur Bewältigung spezifischer Herausforderungen beim Spielen genutzt, beispielsweise zur Kollisionserkennung oder zur Berechnung der Spielphysik.
Während einige Spiele die Grafikkarte effektiv für diese Aufgaben nutzen, nutzen viele andere ihre Fähigkeiten nicht ausreichend aus und verlassen sich hauptsächlich auf die zusätzlichen CPU-Kerne, um die Arbeitslast zu bewältigen. Dadurch wird die Chance verpasst, die Vielseitigkeit moderner GPUs zu nutzen. Die Ungleichheit entsteht dadurch, dass NVIDIA und AMD Grafikkarten verfügen über unterschiedliche Programmierarchitekturen Intel und AMD-Prozessoren können denselben Code verwenden.
Infolgedessen bleiben die flexiblen und leistungsstarken Funktionen moderner GPUs in bestimmten Gaming-Szenarien ungenutzt, was ihr Potenzial, wesentlich zur Leistungsoptimierung beizutragen, einschränkt. Die Erforschung von Möglichkeiten zur Optimierung der GPU-Auslastung in verschiedenen Spieletiteln und die Verbesserung der Integration zwischen Grafikkarten und CPUs könnten ein verbessertes Spielerlebnis ermöglichen und das volle Potenzial dieser leistungsstarken Komponenten freisetzen.
Das Konzept des Preframes
Eine der entscheidenden Berechnungen in Spielen ist die Bestimmung der Sichtbarkeit, bei der die Objekte identifiziert werden, die in jedem Bild sichtbar sind. Traditionell wird diese Aufgabe während der Frame-Generierung von der Haupt-GPU übernommen. Es hat sich jedoch ein Konzept namens „Pre-Rendering“ herausgebildet, das darauf abzielt, diesen Prozess zu optimieren, indem das Bild mit minimaler Komplexität basierend auf der Kenntnis der sichtbaren Objekte im nächsten Frame generiert wird.
Die Implementierung des Pre-Rendering ist relativ einfach, da der Treiber nur den nächsten Frame auf vereinfachte Weise ausführen muss, um die erforderlichen Informationen zu sammeln. Anschließend rendert die Grafikkarte das endgültige Bild entsprechend. Stellen Sie sich das wie einen Zeichner vor, der eine grobe Skizze mit wenigen Details erstellt, bevor er die endgültige Zeichnung anfertigt.
Durch den Einsatz von Pre-Rendering-Techniken können Entwickler die Spieleleistung optimieren, indem sie die Rechenlast der GPU reduzieren und den Rendering-Prozess rationalisieren. Dieser Ansatz erhöht die Effizienz und ermöglicht ein flüssigeres Gameplay, da die Grafikkarte ihre Ressourcen auf die Darstellung der sichtbaren Objekte konzentrieren und die nicht sichtbaren Objekte außer Acht lassen kann.
Welchen Nutzen hat es?
Hier sind mehrere Vorteile des Vorrenderings:
1. Überflüssige Geometrie verwerfen: Das Vorrendern ermöglicht das Entfernen unnötiger Geometrie aus der Anzeigeliste. Dazu gehören Objekte, die sich außerhalb des Sichtfelds der Kamera befinden, sich hinter größeren Objekten befinden oder zu weit entfernt positioniert sind, sodass Details nicht erkennbar sind. Durch das Verwerfen einer solchen Geometrie können Ressourcen effizienter zugewiesen werden.
2. Erstellung einer Datenstruktur: Pre-Rendering erleichtert die Erstellung einer Baumdatenstruktur, die Informationen über den Standort jedes Objekts bereitstellt. Diese Datenstruktur ist besonders wichtig für Ray Tracing, eine Rendering-Technik, die den Weg von Lichtstrahlen simuliert, um realistische Lichteffekte zu erzielen.
3. Geometriereihenfolge: Das Vorrendern ermöglicht die Reihenfolge der Geometrie basierend auf ihrer Position auf dem Bildschirm. Diese räumliche Organisation vereinfacht das Rendern durch Kacheln und ermöglicht eine effiziente Speicherverwaltung. Durch das Rendern von Objekten in einer bestimmten Reihenfolge kann die Auswirkung auf den Videospeicher minimiert werden.
Durch die Nutzung dieser Pre-Rendering-Techniken können Entwickler die Leistung und Ressourcennutzung in Spielen optimieren. Der Prozess des Verwerfens unnötiger Geometrie, der Verwendung von Datenstrukturen und des Ordnens von Geometrie trägt zu einem effizienteren Rendering und einem insgesamt verbesserten Spielerlebnis bei.
Wie ist der Vorrahmen aufgebaut?
Das Konzept des Pre-Rendering besteht darin, den nächsten Frame mit minimalen Informationen zu erstellen, die auf dem Bildschirm nicht sichtbar sind. Um den Aufbau des Vorrahmens zu beschleunigen, werden bestimmte Teile der 3D-Pipeline weggelassen.
Während des Vorrenderings:
– Zu keinem Zeitpunkt werden Grafik-Shader angewendet.
– Texturen und Farbinformationen werden nicht angewendet.
– Es werden keine Nachbearbeitungseffekte hinzugefügt.
Das Ziel besteht darin, den Preframe innerhalb weniger Millisekunden zu generieren und der GPU die notwendigen Informationen zur Generierung des endgültigen Frames bereitzustellen. Der Hauptzweck besteht darin, die Sichtbarkeit und Positionierung der Geometrie in der Szene zu bestimmen, was für die Bilderzeugung von entscheidender Bedeutung ist. Dieser Mechanismus beinhaltet einen cleveren Workaround.
Durch das Entfernen der Stufen nach der Rasterisierungsstufe, in denen die meiste Datenverarbeitung stattfindet und viel Leistung erfordert, kann die Ausführung des Preframes auf einfachere Grafikhardware verlagert werden. Dazu gehören integrierte Grafiken in Prozessoren, die aktiv sein müssen, um effektiv genutzt zu werden.
Die mit der Umsetzung verbundenen Komplikationen
Obwohl das Konzept des Preframes seine Vorzüge hat, ist seine Implementierung auf Situationen beschränkt, in denen die Architektur sowohl der integrierten GPU als auch der dedizierten Grafikkarte gleich oder kompatibel ist. Dies stellt für NVIDIA eine Herausforderung dar, da es die einzige der drei Marken ist, die über keine x86-CPU-Architektur verfügt. Daher scheint AMD in einer guten Position zu sein, diese Situation zu nutzen, um künftig den Einsatz seiner Ryzen-Prozessoren neben Radeon-Grafikkarten voranzutreiben.
Darüber hinaus ist die Idee des Preframes besonders für GPUs mit einer großen Anzahl von Kernen von Vorteil. Angesichts der steigenden Kosten im Zusammenhang mit der Chipherstellung ist jedoch jede externe Hilfe willkommen, auch wenn es sich dabei um die Verwendung integrierter Grafiken in Prozessoren handelt. Es ist wichtig, Wege zu finden, um die Kosten zu senken, da kontinuierliche Preiserhöhungen nicht nachhaltig sind und irgendwann der Punkt kommen wird, an dem der Markt eine Begrenzung der steigenden Kosten verlangt.
