3 تقنيات من شأنها أن تجعل أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب قديمة الطراز

من المعتاد أن يتم طرح كلمة "ثورة" بشكل عشوائي في عالم التكنولوجيا الفائقة، منذ أن استحوذت عليها فرق التسويق التابعة للعلامات التجارية الكبرى. ومع ذلك، فنحن حقًا في طليعة الثورة في عالم ألعاب الفيديو. ثورة صامتة، لأنها تؤثر بشكل أساسي على تطوير العناوين المستقبلية.

ثورة يمكن أن يكون لها تأثير كبير. لذلك، من المهم للغاية أن يدرك المستهلكون ولاعبو أجهزة الكمبيوتر هذه الموجة التي ستأتي قريبًا. وإلا فإن تكوينات الألعاب الخاصة بهم قد تتقادم في غمضة عين. لشرح الأمر بشكل أفضل، تمكنا من إجراء مقابلة مع جون بينارد، المعروف باسم Linuxydable، وهو أمهندس رسوماتمتخصصة في محركات الألعاب، وهي مساهم بشكل خاص في محرك الألعاب المجاني Godot Engine وتعمل بالتعاون مع Microsoft وSEGA.

وصول الثورة

قبل أن نتحدث حتى عن ثلاث تقنيات جديدة، دعونا نعود إلى الوضع الحالي في ألعاب الفيديو. بينما اختفى الناشرون المتخصصون في ألعاب الفيديو على الكمبيوتر الشخصي تدريجيًا على مر السنين في فئة AAA، فقد احتلت وحدات التحكم مكانًا أكثر أهمية في التطوير. إذا كانت دائمًا منصات التطوير الرئيسية، لأنها الأكثر شعبية وبالتالي تمثل أكبر عائد على الاستثمار، فقد أصبحت أيضًا مصدرًا للابتكارات في هذا القطاع.

وقد تمكنا من ملاحظة ذلك من العرض الأول لجهاز PlayStation 5 الذي قدمه مارك سيرني، مهندس وحدة تحكم Sony. خلال هذا العرض التقديمي، تمكن المهندس من تسليط الضوء على العديد من النقاط المميزة لجهازه، ولكن ثلاث نقاط على وجه الخصوص لفتت الانتباه. أولا وقبل كل شيء، التكاملتتبع الأشعة,مما أكد للكثيرين مستقبل التكنولوجيا الجديدة. بعد ذلك، تم مشاركة ذاكرة GDDR6 سعة 16 جيجابايت بين المعالج وبطاقة الرسومات، وهي مجموعة ضخمة.

ولكن أخيرًا، وقبل كل شيء، مساحة تخزين SSD الشهيرة التي تمر عبر ناقل PCIe 4.0، والتي يمكن استدعاؤها بحرية بواسطة وحدة المعالجة المركزية وكذلك وحدة معالجة الرسومات. ويرتبط بذلك عرض مثير للإعجاب حيث اختفت أوقات تحميل Marvel's Spider-Man فعليًا. ولكن هذا ليس هو التأثير الفني الوحيد الذي جلبه الاتصال المباشر بين SSD وزوج وحدة المعالجة المركزية/وحدة معالجة الرسومات؛ سوف نعود إليها.

هذه البنية ليست حصرية لشركة سوني. تشترك أجهزة Xbox Series X فلسفيًا في نفس النهج. ولكن المهم أن نلاحظ أنه لم يتم استخدامه فعليًا بعد خلال السنوات الثلاث الأولى من حياة "الجيل الجديد". كما تملي التقاليد، كانت العناوين الأولى التي تم إصدارها عبر الأجيال: تم إصدارها على PS5/Xbox Series X وكذلك على PS4 وXbox One. بعد هذه السنوات الثلاث الأولى، يمكننا أن نتوقع ظهور الألعاب التي تستخدم هذه البنية بشكل كامل.

لكي تتمكن من متابعة هذه الابتكارات التي جلبها الجيل الجديد من وحدات التحكم، كان على منصة الكمبيوتر الشخصي أن تتكيف مع تقنياتها الخاصة وتطورها. وإذا تمت مشاركة أحدهما مع وحدات التحكم، فمن المهم تذكر الاثنين الآخرين.

تتبع الأشعة

لقد شرحنا لك بالفعل على نطاق واسعكيفتتبع الأشعةيعملوما تأثيره على عرض ألعاب الفيديو. لذا سنركز هنا على التأثير الذي تحدثه على تطوير ألعاب الفيديو بمساعدة Linuxydable، الذي تتميز به تقنية “ابتكار ضخم مع الكثير من الإمكانات في ألعاب العالم المفتوح والممرات.»

يجب أن يكون مفهوما أن التطوير اليوم يتأثر بعقود من تقنيات العرض التي أصبحت الآن مرهقة للغاية في إدارتها. وهذا ما يسمى التنقيط، وهي خدعة لمحاولة نسخ الواقع بطريقة مصطنعة للغاية من خلال طلب الكثير من العمل من المطورين. وفي هذا السياق، يجب النظر إلى تتبع الأشعة على أنه إعادة ضبط وتبسيط لطريقة تصميم ألعاب الفيديو.

في السابق، لعرض كائن ما، كان عليك تعيين عدة طبقات مختلفة له. كان لديك الكائن نفسه، ثم طبقة لتعديل شكله سريعًا، ثم طبقة لتثبيت أضواءه، ثم طبقة أخرى لتثبيت ظلاله، ثم انعكاساته، وهكذا. مع تتبع الشعاع يأتي شكل جديد من الكائنات: تظليل الشبكة. يجمع الأخير بين التقنيات السابقة في تقنية واحدة، مما يجعل من الممكن تبسيط إنشاء الكائن ثلاثي الأبعاد، وبالتالي تحرير موارد الجهاز.

هذا هو المكان الذي يأتي فيه تتبع الأشعة في حد ذاته. بالاشتراك مع تظليل الشبكة، تعمل التقنية الجديدة على تبسيط عملية العرض مرة أخرى عن طريق تقليل عدد الاستدعاءات إلى بطاقة الرسومات التي يلزم تنفيذها بشكل كبير. "في السابق، كلما زاد عدد الظلال التي يتعين عليك عرضها على خريطة الظل، زادت الحاجة إلى إعادة حسابها. تتمثل ميزة تتبع الشعاع في القدرة على حساب جميع الإضاءة في العالم دون زيادة التحميل على العملية.» يشرح Linuxydable. في الأساس، بدلًا من إجراء عدة استدعاءات صغيرة لجميع الموارد، فإن تتبع الشعاع يجب أن يقوم بحسابه مرة واحدة فقط. "كل ما يتعين علينا فعله هو إرسال النماذج ثلاثية الأبعاد، وتظليل الشبكة، والمعالجة اللاحقة، وFSR، وقد انتهينا!»

شريط يمكن تغيير حجمه (أو ذاكرة الوصول الذكية)

تسميها AMD ذاكرة الوصول الذكية، والبعض الآخر يطلق عليها اسم Resizable BAR، لكن التكنولوجيا تظل كما هي. في السابق، للوصول إلى VRAM لبطاقة الرسومات، كان المعالج يقتصر على شرائح بسيطة تبلغ 256 ميجابايت، وهذا يخلق اختناقات حقيقية، وهو ما لا نريده على الإطلاق. ليس من الصعب أن نتخيل مدى كون هذا قيدًا في عصر 4K، أو حتى 8K، لألعاب الفيديو التي نريد تشغيلها بترددات عرض أعلى من أي وقت مضى.

وأخيراً يضع شريط Resizable BAR حداً لهذا الحدويسمح للمعالجات بالوصول إلى نطاق الذاكرة الكامل لبطاقة الرسومات في مكالمة واحدة. هنا مرة أخرى، الهدف الرئيسي لهذه التقنية هو تقليل وزن التعليمات الموجودة على المعالج، لتحرير الموارد. في أجهزة الكمبيوتر ووحدات التحكم الحديثة المخصصة للألعاب، تعد بطاقة الرسومات أكثر كفاءة من المعالج في أنواع معينة من العمليات الحسابية. قد تؤدي هذه العملية القديمة إلى إجبار بطاقة الرسومات على الانتظار حتى ينتهي المعالج من المعالجة. يغير هذا التغيير أيضًا طريقة استخدام VRAM، حيث يمكن الآن تحميلها وتفريغها بسرعة: "نظرًا لأنه خط أنابيب مباشر، يمكننا إرسال الكائن ثلاثي الأبعاد مباشرة دون الحاجة إلى تخزينه مسبقًا.»

لاحظ أن بطاقات الرسومات متوافقة فقط مع هذه التقنية الجديدة من الجيل 30 من NVIDIA وعائلة 6000 من AMD. تحتاج بطاقات الرسومات Intel تقريبًا إلى هذه التقنية لتعمل.

التخزين المباشر

تم تحديث Windows أيضًا للتمكينواجهة برمجة تطبيقات جديدة للمطورين: DirectStorage. يعد هذا مرة أخرى أمرًا أساسيًا لتخفيف الحمل على معالج الكمبيوتر. كان الأخير حتى ذلك الحين هو الناقل لنقل البيانات من مساحة التخزين (القرص الصلب) إلى بطاقة الرسومات.

يسمح DirectStorage لبطاقة الرسومات بالسحب مباشرة من SSD الخاص بالجهاز، دون الحاجة إلى التحقق من صحة المعالج للقيام بذلك. ستعمل هذه التقنية ببساطة على وضع حد لحدود حجم VRAM: "نظرًا لأن SSD هو حرفيًا VRAM، فإننا نقوم بالتخصيص وإلغاء التخصيص بسرعة.» مع الضغط المتزايد للأنسجة في الألعاب، كان من المهم السماح لبطاقة الرسومات باستخدام قدرتها الحاسوبية لفك ضغط البيانات بسرعة، بدلاً من وحدة المعالجة المركزية.

التأثير الحقيقي لهذه التقنيات

دعونا نتذكر الحقائق. لقد مرت الآن ثلاث سنوات على الجيل التالي من وحدات التحكم، لذا سيبدأ المطورون في استغلال بنية وحدة التحكم الجديدة. ولكي تتمكن أجهزة الكمبيوتر الشخصية من التكيف معها، قامت أخيرًا بنشر و/أو تحسين التقنيات التي يمكنها التكيف مع هذا العصر الجديد. ومحركات اللعبة لهذا الجيل الجديد، مثل Unreal Engine 5 أو Unity الإصدار 2022، منتشرة رسميًا وتتحسن يومًا بعد يوم.

ستكون التقنيات الثلاث المذكورة أعلاه مهمة في متابعة هذا التحول النموذجي، حيث سيتم استبدال "الطريقة القديمة للقيام بالأشياء" تدريجيًا لمواجهة المشكلة الحالية لألعاب الفيديو على الكمبيوتر: حقيقة أن المعالج يخلق عنق الزجاجة. نريد استدعاء القوام من التخزين لإرسالها إلى الخريطة؟ المعالج يتباطأ. هل نريد تحميل هذه القوام على بطاقة الرسومات؟ المعالج يتباطأ. نريد إنشاء الصورة النهائية للاعب؟ المعالج يتباطأ.

التخزين المباشر يعيد التحكم إلى بطاقة الرسومات. يضمن الشريط القابل لتغيير الحجم أن الأخير يستخدم كل VRAM بشكل صحيح. أما بالنسبة لتتبع الأشعة... فهو يغير أسس ألعابنا، بحيث تكون البيانات أقل ثقلًا عند التحميل، ويتم استدعاء بطاقة الرسومات أخيرًا للقيام بجزء أكبر من العمل. سيتم العثور على براعة التطورات المستقبلية في قدرة المطورين على موازنة الحمل بشكل صحيح بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات، وفقًا لقدرات كل منهما. على الأقل، إذا أطلقنا العنان للمطورين.

مشكلة منفذ الكمبيوتر

نظرًا لوجود عنصر أخير في اللغز يجب أخذه في الاعتبار: منافذ الكمبيوتر الشخصي. نظرًا لأن الناشرين المتخصصين في أجهزة الكمبيوتر أصبحوا نادرين، فقد تم تطوير معظم المنافذ بواسطة لاعبين خارجيين مثل Linuxydable، وغالبًا ما تكون مستقلة أو تنتمي إلى هياكل صغيرة. ولتحويل عنوان PS5 بنجاح على نظام التشغيل Windows، فإن المهمة أبعد ما تكون عن البساطة كما هو الحال عند تحويل ملف .DOC إلى .PDF: "في بعض الأحيان يتعين عليك حقًا المطالبة بإعادة تطوير المحرك بالكامل.»

نعم، يمكن اعتبار نقل اللعبة إلى الكمبيوتر بمثابة إعادة تطوير للعبة، ويمكن تفسير ذلك من خلال عدة حقائق. تستخدم الفرق الداخلية أحيانًا تقنياتها الخاصة، ولا ترغب بشكل خاص في مشاركتها مع أطراف خارجية. لا تتم بالضرورة مشاركة مجموعات تطوير وحدة التحكم، المفيدة لفهم كيفية عمل اللعبة أو المكتبات التي تستخدمها. وقبل كل شيء، عليك أن تنجح في تحويل وظائف معينة إلى أدوات مختلفة تمامًا، مثل مكتبة Vulkan المجانية أو DirectX 12 على سبيل المثال لا الحصر. وذلك عندما يتمكن المسؤولون عن النقل من الوصول إلى الكود المصدري، والذي لا يتم الحصول عليه بالضرورة أيضًا وفقًا لـ Linuxydable.

«غالبًا ما تكون الحالات الرئيسية لضعف النقل هي نقص الميزانية والمواعيد النهائية القريبة جدًا.. » ضيق الوقت، ونقص المال، ونقص تبادل المعلومات؛ بالنسبة للناشرين، غالبًا ما تكون إصدارات الكمبيوتر الشخصي هي الحلقات الضعيفة في السلسلة، والتي يتم الاعتناء بها فقط عن بعد ولا تتم مراقبتها إلا بعين واحدة. لكن المشكلة تذهب إلى أبعد من ذلك، حيث أن الجهات الفاعلة التي لديها المعرفة اللازمة لتنفيذ موانئ فعالة أصبحت نادرة بشكل متزايد:هناك ببساطة نقص في المهندسين. التعلم، المناهج المدرسية، غير موجود.[…]كثيرون يدرسون أنفسهم بأنفسهم.»

الوضع الشائك لأجهزة الكمبيوتر الألعاب

وهذا هو كل ما قد يتسبب في أن تصبح أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب قديمة الطراز بسرعة كبيرة إذا لم تكن على دراية بالثورة الصغيرة الجارية في هذا القطاع. بينما سلسلة PS5 وXbox ولكن لهذا، يجب عليهم بالضرورة إجراء تحديث معماري شبه كامل لتكوينهم، حيثتتبع الأشعةتم تحسينها إلى الحد الأدنى، وبطاقة الرسومات متوافقة مع Resizable BAR، ومساحة التخزين سريعة بما يكفي لاستخدامها كمصدر بيانات بواسطة وحدة معالجة الرسومات. على سبيل المكافأة، لا يمكننا الاعتماد بشكل خاص على تحسين منافذ الكمبيوتر الشخصي، وهو قطاع تطوير لا يتمتع بإمكانية الوصول إلى الموارد والوقت والميزانية اللازمة للقيام بعمل جيد. ناهيك عن قلة المهندسين المتخصصين في هذا المجال بالذات.

هذا النطاق نفسه الذي سيحصل قريبًا على إصدارات وحدة التحكم المحسنة لهذه البنية الجديدة المعززة بـ PCIe 4.0 وتتبع الأشعةومن سيتعين عليه النجاح في المهمة الشاقة المتمثلة في نقل هذا العرض الجديد إلى الأنظمة الأساسية القديمة. ما عليك سوى إلقاء نظرة على حالة أحدث إصدارات الكمبيوتر الشخصي التي تم إصدارها حتى الآن لتحديد ما يلي: لن يتم إنجاز المهمة بشكل صحيح. في هذه الحالة، أجهزة الكمبيوتر المتوافقة بالفعل معتتبع الأشعة، فإن الشريط القابل لتغيير الحجم والتخزين فائق السرعة سيكون بالضرورة مفيدًا لألعاب الفيديو التالية التي سيتم إصدارها على النظام الأساسي.

السؤال المتبقي بسيط بقدر ما يمكن أن يكون مدمرًا: هل هذا هو الحال مع التكوين الحالي الخاص بك؟