Terrain Processing on Modern GPU - Computer Graphics Group ...

Podmínka snadné škálovatelnosti výkonu pro různé konfigurace cílového hardwaru je pro hry
kritická. V prostoru herních konzolí jsou sice daleko přesnější specifika platformy a má význam
optimalizovat implementaci algoritmu pro jeden zvolený systém, ale v pojetí celkového návrhu
algoritmu by se to nemělo příliš odrazit, neboť ten by měl být použitelný v různých herních
projektech pro různé cílové platformy (s ohledem na výše definované cíle). Požadavek jsme v jiné
formě přidali i do kategorie méně důležitých cílů – dynamická škálovatelnost výkonu za běhu je
velice užitečná pro udržování plynulého pohybu či přehrávání animací. Zátěž systému se totiž
dynamicky mění v závislosti na činnosti hráče a jeho interakce s herním prostředím. Při vývoji se
tak musí dělat odhady nejen průměrné zátěže systému, ale také maximální (minimální je vždy
irelevantní). Pokud jsme schopni různé části kódu dynamicky konfigurovat tak, aby prováděly
svoji činnost rychleji (za cenu snížení kvalitativních kritérií), můžeme kritické situace, kdy je
zátěž systému nejvyšší, eliminovat vhodnou konfigurací prováděných úkonů. Takto definovaný
požadavek však považujeme pouze za užitečný, nikoli nutný.
Další dva požadavky spojené s hardwarovými nároky souvisí s menšími změnami v architektuře
cílových počítačů. Jedním ze současných trendů je šetření cyklů CPU na úkor GPU. Je to dáno tím,
že výkon GPU narůstá v současné době větší měrou a že je tato jednotka dedikována jedinému
úkolu (totiž zobrazování), zatímco CPU se musí starat nejen o všechny ostatní úkoly v aplikaci,
ale také o zásobování GPU správnými daty. Často se tak stává, že CPU zaměstnané herní logikou
není schopno dodávat data k zobrazení dostatečně rychle a výkon GPU závislého na těchto
datech je nevyužit. Jiný trend, jímž je paralelizace, se teprve zvolna rozvíjí a souvisí s nástupem
počítačů s více procesory nebo více jádry na pozice běžných herních strojů. Výše uvedené dva
požadavky, tedy minimální nároky na CPU a možnost paralelizace, se v jistém smyslu vylučují
navzájem. Vysloveno explicitně - pokud se nám podaří navrhnout zobrazování terénu tak, aby
zatěžovalo CPU minimálně, je zbytečné řešit ho paralelně ve více procesorových vláknech. Při
návrhu přesto chceme brát v potaz obě kritéria a zohlednit je dle možností.
Konečně významnou výhodou každého algoritmu, zvláště pak aplikovaného v komerčním
sektoru, je jednoduchost implementace. To v praxi znamená snížení ceny vývoje nebo získání
času pro vyzkoušení více algoritmů, z nichž se vybere jeden podle nejlepších výsledků pro daný
projekt. Pro tuto práci je to však kritérium minoritní, nechceme se bránit ani komplexním
řešením, která budou v intencích dříve zmíněných cílů.
1.2 Struktura textu
Hlavní text jsme rozdělili do tří větších celků. V prvním (kapitola 2) se věnujeme základním
kamenům zobrazování terénu. Vysvětlujeme důležité pojmy s tím související a provádíme širší
průzkum algoritmů, které se pro zobrazování terénu používaly nebo používají.
V kapitole 3 se zjednodušeně věnujeme postupům zjemňování geometrie, ze kterých největší
pozornost věnujeme subdivision surfaces. Ukazujeme, jakou souvislost mohou mít se
zobrazováním terénu a jak jich chceme využít. Rozebíráme zde také nejčastěji používaná dělící
schémata a stručně shrnujeme práce, které se této problematice více věnují.
9