Mehr als nur 3D - Grafik mit Physx

Nvidia Physx: Das bringt der Grafik-Turbo wirklich - Marketing-Gag?

Ob nun fliegende Fässer, flatternde Umhänge oder explodierende Holzhütten, all das soll möglichst realistisch berechnet und dargestellt werden. PhysX bringt ein völlig neues Erlebnis ins Spiel und ist dabei auch noch schneller als CPU- Physik. Aber lohnt sich die Hardware überhaupt?

  1. Nvidia Physx: Das bringt der Grafik-Turbo wirklich - Marketing-Gag?
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Das Jahr danach: nVidias Physx Marketing oder Mehrwert?

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Kaboom: Auf Ageia-Island in Ghost Recon 2 Advanced Warfighter lassen sich Holzhütten, mittels PhysX, in sämtliche Einzelteile zerlegen.

Grafik in PC-Spielen ist so gut wie perfekt: Realistischer geht es kaum noch. Die Physik in Spielen wiederum ist alles andere als perfekt und deshalb ist sie die nächste große Herausforderung bei der Spielentwicklung.

Dabei handelt es sich um die Art und Weise, wie sich Objekte im Spiel bewegen, sich gegenseitig beeinflussen und auf die Umgebung reagieren. Stoffe, die realistisch wirken und sich lebensecht bewegen, Rauch, der sich korrekt verwirbelt, zerstörbare Landschaften, Wasser, das sich wie Wasser verhält, Figuren, die sich wie in echt bewegen usw.

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Das Jahr danach: nVidias Physx Marketing oder Mehrwert?
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Die Interaktion mit der Umgebung beschränkte sich bis vor Kurzen meist auf im voraus berechnete Animationen, auch Skripte genannt, die als Reaktion auf bestimmte Ereignisse abgespielt werden, zum Beispiel wenn ein Geschoss auf eine Wand trifft. Auch die durchschlagendste Waffe, wie ein Redeemer, kann bei diesem Verfahren selbst auf dünnen Wänden kaum mehr als kleine Flecke hinterlassen.

Ein klassisches Beispiel sind auch stürzende Figuren, die immer auf dieselbe Art und Weise zu Boden fallen. Bis vor zwei Jahren war es noch gang und gäbe, dass jegliche physikalische Berechnung in einem PC-Spiel vom Prozessor erledigt wird. Eine CPU ist universell ausgelegt und kann somit alle Arten von Berechnungen ausführen. Eine GPU dagegen ist speziell für die 3D-Berechnung (parallel) ausgelegt.

Die Parallelisierung lässt sich dabei besonders effektiv für Physikberechnungen in Spielen nutzen, die eine große Herausforderung sind, weil die hoch spezialisierten Physikalgorithmen eine überwältigende Menge an simultanen mathematischen und logischen Berechnungen erfordern.

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Die Installation ist einfach: Im Treiber "an" oder "aus" wählen beziehungsweise die Grafikkarte wählen, die für Physx verwendet werden soll.

Schon vor einiger Zeit hat Ageia deshalb eine spezielle PCI-Karte entwickelt. Auf dieser Karte kam der so genannte PhysX-Prozessor zum Einsatz, auch Physic Processing Unit (PPU) genannt. Der Ageia PhysX-Prozessor hat als erster dedizierer Multithreading-Physik-Hardware-Beschleuniger für PC-Spiele dafür gesorgt, dass dynamische Bewegungen und Interaktion nicht mehr auf der CPU berechnet werden, um den Prozessor so zu entlasten.

Die PhysX-Technologie wurde von Ageia so entwickelt, dass sie sich in massiv parallelen Umgebungen am wohlsten fühlt. Dafür wurden mehrere Recheneinheiten verwendet, um die Physikberechnungen durchzuführen anstelle von einer, wie es damals bei CPUs üblich war. Diese Karte hatte aber mehrere Nachteile: Sie war sehr teuer, benötigte einen weiteren Slot und war zudem sehr laut. Der wohl größte Nachteil war, dass es kaum Spiele gab, die diese Karte unterstützen.

Nvidia hat Ageia Technologies Anfang des Jahres 2008 übernommen und entwickelt die PhysX-Soft- und -Hardware seitdem weiter. Weil sich Grafikprozessoren besonders gut für Physikberechnungen eignen, da sie ebenso wie Grafikberechnungen aus tausenden parallelen Berechnungen bestehen, hat Nvidia, die ursprünglich von Ageia entwickelte Multithreading-fähige PhysX-Engine mittels CUDA mit der Grafikkarte vereint und in den Grafikkartentreiber integriert.

Während die PhysX-Prozessoren von Ageia jedoch nur über einige Dutzend Recheneinheiten verfügten, umfassen die aktuellen Grafikprozessoren von Nvidia bis zu 240 Recheneinheiten und können somit die PhysX-Software optimal nutzen. Die PhysX-Engine wird bereits in über 150 Spielen verwendet und von Sonys Playstation 3, Microsofts Xbox 360, Nintendos Wii und PCs unterstützt.

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Und das Schöne daran ist: PhysX ist kostenlos. Für PhysX braucht man außer einem PC mit Windows XP Pro, Home oder Media Center Edition oder Windows Vista mit dem aktuellsten Service Pack, mindestens 512 MByte Systemspeicher, einen freien PCI- Erweiterungssteckplatz, mindestens 120 MByte Speicherplatz auf der Festplatte und eine CUDA-fähige Grafikkarte.

Alle Grafikkarten ab der GeForce-8-Serie unterstützen zusammen mit dem neuesten Treiber die Berechnung von Physik- Effekten. Angefangen bei der GeForce 8100 bis zur topaktuellen GeForce GTX 295 werden alle Modelle unterstützt. Wer seine Hauptkarte nicht für die PhysX verwenden will, kann eine alte Karte zusätzlich zurr Hauptkarte einbauen. Diese muss natürlich auch eine Karte der 8er Serie aufwärts sein.

Was PhysX in der Praxis leistet, lesen Sie auf Seite 2...

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