Видеоплата

Работа с графикой — одна из самых трудных задач, которые приходится решать современному компьютеру. Сложные изображения, миллионы цветов и оттенков… Поэтому нет ничего удивительного в том, что для этой работы приходится устанавливать в компьютер фактически второй мощный процессор. Видеоплата — как раз главный из этих «разгрузчиков». Не будь его, любой процессор моментально превратился бы в «тормозистор», и никакие гигагерцы ему не помогли бы: графика съела бы все ресурсы без остатка, да еще и добавки попросила бы.

Мало этого: для некоторых видов вычислений процессор видеокарты развивает такую прыть, что и десять обычных процессоров его не догонят. В первую очередь это касается вычислений с «плавающей точкой», которые как раз и применяются при визуализации трехмерных объектов. Так, новые видеопроцессоры NVIDIA способны выполнить около триллиона операций с плавающей точкой в секунду (эта величина называется «терафлопс»), в то время как процессоры Core 2 Duo с трудом тянут несколько сотен миллионов таких операций.

И какому доброму духу мы обязаны таким богатством? Конечно же, трехмерным играм: до их появления видеоплата занимала в компьютере довольно скромное место, и какой-либо мощности от нее не требовалось. Трехмерная эра началась в 1994 г., с момента появления на компьютерной арене компании 3Dfx Interactive: именно она представила первый 3D-ускоритель, который нужно было устанавливать на компьютер в дополнение к отдельной видеокарте. А уже через три года заявила о себе компания NVIDIA, которая смогла внедрить «3D-считалку» в обычные видеоплаты. Посрамленная 3Dfx канула в небытие, а мощь видеокарт с той поры начала расти, как тюльпаны на навозе. То, что большинству пользователей эта самая мощь не нужна была вовсе, мало кого смущало.
Сегодня NVIDIA остается одним из двух главных законодателей мод на рынке видеочипов — вместе с вечным антагорнистом и конкурентом ATI, несколько лет назад вошедшей в состав корпорации AMD. В итоге видеоплата превратилась в одну из самых важных железяк в современном компьютере, да и сама уподобилась компьютеру в миниатюре. У нее есть собственная оперативная память, собственный «кондиционер» (ибо видеочип при работе раскаляется ничуть не меньше, чем центральный процессор), собственная «информационная магистраль»-шина, собственный разъем... Кстати, и стоит новая крутая видеоплата не меньше простенького компьютера.

Все производители мечтают о том времени, когда можно будет отказаться от услуг этой зазнавшейся особы, тем более что в новых процессорах Core i5 от Intel и AMD Fusion есть встроенное графическое ядро. Вот только домашние юзеры такие продукты игнорируют напрочь, предпочитаю дорогую, но отдельную видеоплату, ибо встроенное ядро даже мощных современных процессоров проигрывает видеоплате даже ультрабюджетного класса. Просто поразительно, что вся мощь видеоплаты уходит на какие-то там игрушки… Хотя с точки зрения компьютера игры — это настоящая каторга. И случись восстание декабристов сегодня, его императорское величество вряд ли послал бунтовщиков в Сибирь искать звезду пленительного счастья. А просто усадил бы за стол, дал в руки по карандашику… И повелел высочайше ту звездочку смоделировать. В движении и со всеми эффектами… Страшнее наказания не придумаешь!
Чтобы создать на мониторе объемное и правдоподобное изображение, видеоплате приходится выполнять кучу сложных операций. Сначала надо построить «скелет» картинки из кучи точек — «вершин». Затем на эту сетку накладываются плоские кусочки-«полигоны», как черепица на крышу. Получившуюся чешуйчатую страшилу шлифуют, сглаживая углы — этим занимаются специальные инструменты «шейдеры». Наконец, на получившуюся «болванку» накладывают цветные текстуры, имитирующие любую поверхность — от кожи до водной глади. Напоследок по всему этому художеству проходятся дополнительные «улучшайзеры» (билинейная и трилинейная фильтрация), которые придают фигуре окончательный глянец.

Даже если бы речь шла о простой, неподвижной фигуре, было бы ясно, что задача перед видеоплатой стоит не из легких. Но современная видеокарта должна уметь просчитывать всю эту гору операций в динамике и быть готовой показать объект с любой точки: сверху, сбоку и иногда даже снизу! Сдвинулись вы в игрушке на сантиметр — и трехмерный объект будет выглядеть несколько иначе. При этом видеоплата должна высчитывать не только две пространственные координаты для каждого пикселя, но и третью, которая характеризует удаленность объекта от наблюдателя… И тут вновь нам на помощь приходят шейдеры — но только другого типа, вершинные. Именно они позволяют сделать пейзаж игры и ее героев «живыми» в динамике. Красиво развеваются волосы героя, трава под ногами колышется, и ветер живенько так играет листвой на деревьях — всему этому мы обязаны вершинным шейдерам…
Пока что мы затронули лишь верхушку айсберга: есть громадное количество алгоритмов сглаживания и улучшения игровой картинки, о которых можно (и нужно) написать отдельный трактат, всевозможные «примочки» типа PhysX, опять же предназначенные для максимального приближения игровой картинки к реальности, плюс — неизбежное 3D ... Но не будем вдаваться в подробности и пугать вас всевозможными «конввейерами», «блоками TMU» и подобными характеристиками, интересными лишь профи. Тем более, что на коробках и в прайслистах их все равно не пишут. Если же вы хотите узнать, насколько крута выбранная вами плата в сравнении с остальными, можете обратиться к многочисленным сравнительным тестам в Интернете.

Производительность трехмерных плат в трехмерных же играх характеризуют несколько величин, например, сколько простых объектов, из которых состоит сложное графическое изображение (треугольников или пикселей), может прорисовать плата в секунду. Современные платы на чипе GeForce GTX 480, к примеру, могут выдавать около 40 миллиардов пикселей в секунду! Впрочем, для нас эти цифры будут не понятнее китайской грамоты. Но существует и другой показатель скорости, который для новичков куда более понятен — количество кадров, сменяющихся на экране в секунду (frame per second — fps) на той или иной трехмерной игре. Чем мощнее видеоплата, тем большее количество fps вы получите. Хорошим показателем считается цифра в 60–80 fps при разрешении в 1600×1200 или 1920×1200 пикселей (в зависимости от типа вашего монитора) и при максимальных настройках качества.
Конечно, на скорость влияют и такие факторы, как тип используемого вами процессора, цветовой режим, а также использование различных спецэффектов и т. д. Впрочем, что-то мы с вами зациклились на игрушках, которые далеко не всем интересны. А ведь видеоплата способна заняться и другими полезными вещами — например, она ответственна еще и за киношки. Аппаратное декодирование видео высокого разрешения (HD) — обязательная «фишка» всех модных видеоплат. Кроме того, и у ATI, и у NVIDIA имеются технологии для улучшения качества изображения (соответственно, AVIVO HD и PureVideo HD) а ведь у видеоплат есть и другая работа — так сказать, в сфере искусства. Ведь когда вы крутите на компьютере свежеворо… пардон, свежескачанный из Сети мегаблокбастер о приключениях какого-нибудь человека-курдюка, все его выкрутасы выводит на экран именно видеоплата. И не просто выводит но и отчасти, просчитывает, ибо киношки в «сжатых» форматах содержат не 32 кадра в секунду, а намного меньше. Эти кадры называются «ключевыми», а начинка остальных рассчитывается по особым алгоритмам (ведь за секунду львиная, или, в особо динамичных фильмах, «мышиная» часть кадра все равно не меняется. Стало быть, сохранять статичные участки на всех нет нужды). И этот алгоритм — не единственный, применяемый при сжатии видео, так что и здесь для видеокарты работенки хватит с избытком. Сегодня поддержка аппаратного декодирования видео высокого качества (HD) обязательна для любой видеоплаты — кроме того, карточки NVIDIA с поддержкой технологии CUDA могут помогать центральному процессору и при ко прессии (сжатии) видео! Правда, пока что CUDA используется лишь в некоторых видеомонтажных программах для сжатия все тех же киношек в новомодные HD-форматы. Словом, теперь нам стало окончательно понятно, что деньги на крутую видеокарту мы с вами выбрасываем не просто так… а с шумом, треском и красивыми трехмерными спецэффектами. Перейдем к практике. 

Чипсет и производитель.

Как и в случае с системными платами, не стоит ориентироваться на производителя — ваша карточка может быть выпущена кучей компаний вроде Asus, Gigabyte, PALIT или ZOTAC. Главное — на основе какого именно набора микросхем она сделана. А тут выбор резко сужается, ибо графические чипы для «массовых» домашних видеоплат делают лишь две компании — NVIDIA или ATI (входит в состав концерна AMD). Соотношение сил в этой паре все время меняется: долгое время NVIDIA ходила в лидерах и важничала по этому поводу невероятно. Установившийся на рынке status quo был нарушен лишь в начале 2010 года, когда ATI оказалась на коне со своей пятой серией чипов, поддерживающий DirectX 11, a NVIDIA безбожно опоздала с выпуском аналогичного чипсета Fermi. Такой оплеухи от конкурента NVIDIA не получала давно — не спасла ситуацию даже сенсационная технология 3D Vision, ставшая особенно популярной после успеха трехмерного фильма «Аватар» (впрочем, о ней мы поговорим чуть ниже). Так что в настоящий момент карты на базе чипсетов ATI более интересны — во всяком случае, в топ-классе (от $300).

Однако сравнивать фирмы некорректно, поскольку в ассортименте каждой из них есть чипы различного класса, производительность которых может различаться в несколько раз. Актуальные линейки конца 2010-начала 2011 года — GTX 4xxx от NVIDIA и Radeon HD 5xxx. Причем в модельном ряду NVIDIA можно найти как «бюджетный» чип GTX 460, карты на базе которых стоят около $100, так и дорогущие GTX 490 стоимостью свыше $500.

Продвинутым «геймерам» часто не хватает даже мощности самых новых и дорогих чипов, поэтому платы высшей ценовой категории содержат сразу две микроосхемы на одной плате. Возможен и другой вариант: запрячь в одну повозку две отдельных платы — эту технологию изобрела покойница 3dfx, а снова ввела ее в оборот NVIDIA (технология SLI). Потом суп на том же бульоне скулинарил и ее главный конкурент ATI (Crossfire). Суть у этих технологий одна, только реализована она по-разному. Например, в режиме SLI можно использовать лишь две абсолютно одинаковые видеоплаты — естественно, основанные на чипе NVIDIA. Технология Crossfire более гибкая, здесь можно использовать разные платы, даже от разных производителей… правда, исключительно с чипом ATI на борту…
Бюджетные модели отличаются от VIP-плат более низкой частотой работы ядра и оперативной памяти. В редких и самых тяжелых случаях — даже разрядностью шины памяти, в результате чего производительность платы падает до рекордных величин… Ну а главное различие между платами заключается в количестве потоковых процессоров (шейдеров), об этом мы уже говорили.

Объем и тип оперативной памяти.

Все современные графические платы оснащены как минимум 512 Мб памяти. Вообще-то для полноценной работы с двухмерным изображением используется лишь четверть этого объема, а вот при работе с трехмерным изображением «коробочка» заполняется до отказа: в памяти видеоплаты хранятся текстуры, которыми обтягивается в играх трехмерный каркас. Чем больше такой дополнительной памяти, тем лучше будут выглядеть монстры в ваших любимых «стрелялках». Да и не только в них: сегодня 256 Мб памяти требует даже трехмерный Рабочий стол Windows 7! Именно поэтому норма 2010 г. для карт среднего диапазона (до 200 долларов) — 1024 Мб, а игровые карты нового поколения несут на борту до двух гигабайт «оперативки». Не менее важен и тип используемой памяти: на недорогие модели видеокарт устанавливается память GDDR3, а на самые «продвинутые» платы — более быстрая GDDR5. Интересно, что даже модели видеоплат, собранные разными производителями на основе одного и того же чипсета, могут оснащаться различными типами оперативной памяти — за счет этого их быстродействие может различаться на десятки процентов.

Поддержка стандартов и технологий.

Обычно для того, чтобы понять, какие игровые спецэффекты и технологии поддерживаются видеокартой, достаточно назвать версию DirectX, под которую она «заточена». Напомним, что DirectX — это встроенный в Windows специальный программный комплекс, который, в частности, отвечает за поддержку всякой мультимедийной дребедени: объемного звука, трехмерных спецэффектов ну и так далее. Большинство массовых видеокарт сегодня поддерживает эффекты DirectX 10, и этого вполне достаточно. Однако в Windows 7 встроен уже DirectX версии 11, стало быть, полезно задуматься над картой с поддержкой этого стандарта (пока что совместимость с ним демонстрируют исключительно новые платы ATI). Впрочем, и «десяточные» карты — отнюдь не криминал, поскольку игры с поддержкой DirectX 11 начнут утверждаться на рынке лишь к концу 2010 года.
Еще одна модная фишка, которой (пока!) могут похвастаться только карточки на чипе NVIDIA — поддержка технологии расчета физических эффектов PhysX. Эта штучка отвечает за ускорение моделирования всевозможных украшалочек типа взрывов, дыма, тумана, а также ряда сложных текстур. Подчеркиваю — именно за ускорение, то есть если ваша карточка PhysX не поддерживает, это не значит, что упомянутые взрывы-туманы из игрушки исчезнут вовсе. Конечно же нет, просто расплачиваться за это придется лишеней толикой производительности. Бесспорный  хит 2010 года — технология объемного изображения «3D Vision» — пока что поддерживается только платами NVIDIA; достойного ответа на нее у ATI все еще нет. Учтите, что для того, чтобы наслаждаться объемными фильмами и играми, вам нужны еще и специальные очки с поддержкой этой технологии (стоят они около 200 долларов), а также соответствующий монитор.

Игрушки нас могут не интересовать вообще, а вот возможность аппаратного ускорения видео и другим мультимедийные «примочки» волнуют наверняка. Проще всего с ускорением: все плтаы как NVIDIA, так и ATI, могут перевалить на свой многострадальный чип часть работы по раскодированию видео в форматах MPEG2 (DVD), DivX и высокочеткого H264. Наконец, обладателям плат от NVIDIA доступна и технология CUDA, о которой мы уже говорили выше — правда, что с этим подарком делать, до сих пор непонятно.

Разъемы.

На любой современной видеоплате вы найдете несколько разъемов для подключения монитора:
• Аналоговый разъем VGA для подключения к внешнему монитору. Используется только для подключения мониторов с маленькой диагональю (до 19 дюймов) и, в общем-то, особо нам не нужен.
• Цифровой разъем DVI — он идеален для подключения современных мониторов с диагональю от 19 дюймов. На современных видеоплатах обычно устанавливается сразу два разъема DVI, хотя нам нужен всего один. А вот если вы вдруг решите прикупить монитор-гигант с диагональю свыше 30 дюймов, вам понадобятся сразу оба разъема, поскольку один DVI-канал просто не справится с передачей нужного объема данных. В этом случае второй придет ему на выручку (напоминает технологию SLI, не так ли?). Если Single-Link DVI обеспечивает передачу сигнала с разрешением до 1920×1080 (1080p) пикселей, при использовании Dual-Link максимальное разрешение увеличивается до 2560×1600 точек.
• Модный и суперпродвинутый разъем DisplayPort, который теоретическии уже давно должен был вытеснить все остальные виды разъемов... Но пока что он прижился исключительно на компьютерах Apple, чем последние страшно гордятся. К сожалению, в мире PC этот интерфейс так до сих пор и не прижился. Максимальное разрешение для DisplayPort 1.0 — 2560×2048 пикселей (60 Гц), а новая версия этого стандарта DisplayPort 1.2 обеспечит достаточную пропускную способность для работы с разрешением 3840×2160 в 30-разрядном цвете. Но если вы вдруг решите шикануть и купить монитор Apple (дорого, стильно и чертовски качественно), прикупите заодно и карточку с DisplayPort.
• Цифровой выход HDMI для подключения к плазменным панелям и большим ЖК-телевизорам. Разъем HDMI на видеоплате теоретически можно использовать для вывода не только изображения, но и звука — как известно, HDMI позволяет передать и звук, и видео по одному кабелю! Увы, этот фокус прокатит далеко не со всеми видеокартами. Платы NVIDIA звук выводят через пень-колоду, и то после серьезного левшачества — их надо долго и мучительно соединять с цифровым звуковыходом на системной плате с помощью специального переходника. Поэтому для домашнего кинотеатра однозначно делайте выбор в пользу плат на базе чипа ATI Radeon HD последнего поколения: они, как правило, снабжены собственным звуковым чипом. Правда, в любом случае качественного объемного звука вы таким образом не получите — только стерео. Так что без хорошей аудиоплаты (и отдельного кабеля HDMI) нам, увы, не обойтись…

Цена.

Конечно, давать рекомендации по выбору конкретных чипсетов и моделей карт в рамках этой книги бессмысленно — они меняются каждый месяц. Но какойто принцип отбора, пусть и условный, сформулировать можно, подобно тому, как это мы сделали с процессорами.

1. При выборе видеоплаты старайтесь ориентироваться на самое свежее поколение видеоплат.
2. В рамках поколения выбирайте плату по цене:
• До 100 долларов, если игрушки вас вообще не волнуют или вы довольствуетесь детскими и не слишком требовательными к графике играми.
• От 100 до 150 долларов — в том случае, если вы изредка запускаете на компьютере новые игрушки.
• От 150 до 250 долларов, если игры для вас — обычный способ скоротать вечерок.
• От 250 долларов, если без игрушек вы просто жить не можете!
Да, и еще один совет: вместо самой слабенькой платы нового семейства можно выбрать самую крутую модель предыдущего семейства. Особенно — подержанную:
игроманы часто распродают их за бесценок, а «износа» у видеокарт практически не наблюдается.

Разгон видеоплаты.

А что делать, если ваша дешевая видеокарта плетется по жизни медленнее, чем издыхающая черепаха, а вам хочется выжать из нее прыть арабского скакуна? Скажу сразу — поменять видеокарту, ибо чудес не бывает. Хотя чуток «пришпорить» любую карту и выжать лишний десяток процентов производительности все же можно — с помощью «разгона», то есть настройки платы на работу в «авральном» режиме на повышенных частотах. Чаще всего существенного прироста производительности удается достичь при комбинации увеличения частоты ядра и видеопамяти. Сделать это можно с помощью специальных программ — RivaTuner или EVGA Precision. Разгон на 10—15 процентов для плат чаще всего безопасен — эти утилиты работают не напрямую с «железом», а на уровне драйверов, поэтому в случае сбоя будет достаточно просто восстановить исходные установки и переустановить драйвер.

Помните, что львиная часть возможностей видеоплаты определяется не только ее ап- паратной начинкой, но и драйверами. Их необходимо обновлять как можно чаще — во всяком случае, прикупая новую модную плату, не спешите устанавливать драйвер с приложенного компакт-диска или DVD. Правильнее будет сразу же зайти на сайт фирмы производителя платы и скачать с него новый драйвер самой последней модификации. Лучше всего поискать драйвер на сайте даже производителя не ПЛАТЫ, а ЧИПСЕТА — то есть NVIDIA или ATI.