احصل على 30% أداء أفضل لبطاقات نفيديا مع تقنية MFAA الجديدة!

العالم الخاص بمجال الرسوميات والجرافيك يمر حالياً بفترة إنتعاش كبيرة ويتطور بوتيرة سريعة للغاية مقارنة بالسنين الماضية، وربما الأمر واضح للجميع مع كم الألعاب الصادرة خلال العامين الماضيين والتي حتى مع إختلاف أنواعها وتوجهاتها إلا أن معظمها قدم بالفعل مؤثرات بصرية مبهرة ومستويات رائعة لجودة وتفاصيل الرسوميات. وإن أردت رأيي فربما تزامن حدوث ذلك كان مع بدء الإعلان عن الأجيال الجديدة من المنصات المخصصة للألعاب "الكونسول"، ولكن بالرغم من ذلك فمنصات الحاسب أيضاً نالت نصيبا وفيراً من هذا التطور الكبير إن لم تكن فعلاً هي المستفيد الأكبر بعد كل شيء.

على كل حال فمسألة التطور في الرسوميات والجرافيك الخاص بالألعاب يعتمد في الاساس على طرفي المعادلة وهما العتاد الخاص بالمنصات والمتمثل بشكل كبير في المعالجات الرسومية، ومن الجهة المقابلة نجد الطرف الأخر المتمثل في المطورين والمبرمجين...والذي سيتوجب عليهم إستغلال قدرات هذه المنصات بالشكل الأمثل لنصل في النهاية إلى المستويات المطلوبة من المؤثرات البصرية بالألعاب، ولكن في بعض الأحيان قد يلجأ مصنعوا العتاد والمعالجات الرسومية إلى إبتكار تقنياتهم الخاصة التي تساعد جانب المطورين إما في إستغلال قوة العتاد بشكل أفضل أو في تقديم مؤثرات بصرية أكثر إبهاراً....وهو الدور الذي لعبت فيه شركة إنفيديا بشكل ممتاز خصوصاً في السنوات الأخيرة.

طبعاً لاداعي لسرد الكثير للتعريف بشركة إنفيديا فهي أحد القطبين المؤثرين على العتاد الرسومي الخاص بمنصات وأجهزة الحاسب ولديها شعبية طاغية في أوساط المهتمين بعالم الألعاب والجرافيك ويكفي أنها تمتلك حالياً أقوى البطاقات الرسومية أحادية النواة في العالم GTX 970 و GTX 980 والتي قلبت الموازين مؤخراً فيما يخص العتاد الرسومي لمنصات الحاسب، ولكن قد يغفل البعض أنه إلى جانب كون الشركة واحدة من أكبر المصنعين للمعالجات الرسومية أن لها دوراً كبيراً كذلك في عدد من أبرز التقنيات الرسومية المهتمة بالمؤثرات البصرية للألعاب، لعل أشهرها تقنيات مثل Physx الخاصة بجعل حركة المجسمات الفيزيائية أكثر واقعية و HBAO+ المهتمة بمسألة الظلال الساقطة من الأجسام ولدينا كذلك TXAA و HairWorks، ومؤخراً كان الإعلان عن ثلاث تقنيات جديدة بالمزامنة مع أحدث بطاقاتها وهي DSR و VXGI وأخيراً MFAA التي سنركز عليها في مقالنا، وهي تقنية تنعيم الحواف الجديدة Anti Aliasing والقادمة لنحل محل التقنية الأشهر حالياً MSAA.

إذاً فالخلاصة هنا أنه لم يعد أمر التطور في مجال الرسوميات التي نراها من شأن مبرمجي محركات الألعاب وحدهم وأصبح دخول شركات التصنيع للبطاقات الرسومية مثل إنفيديا والمشاركة في عملية التطوير للمؤثرات البصرية أمراً معتاداً، وبالطبع هذا له منافعه الكبيرة من حيث إستغلال قوة البطاقات الرسومية بشكل أفضل ورفع الأداء مع الكثير من الألعاب، فبالعودة لأساس موضوعنا وتقنية MFAA سنجد أن أهم ما حمس الكثيرين بشأن صدورها والإعلان عنها هو مزاعم شركة إنفيديا بأن التقنية الجديدة ستوفر من الجهد الواقع على المعالج الرسومي والذاكرة الخاصة بالبطاقة، والنتيجة.... هو الحصول أداء أفضل من المعتاد بنسبة قد تصل إلى 30% دفعة واحدة. بالتأكيد السؤال الذي يدور في ذهن الكثيرين الأن هو كيف يحدث ذلك؟؟ وهو ما سنحاول توضيحه هنا من خلال التعرف أكثر على تقنية تنعيم الحواف MFAA والكشف عن طريقة عملها.

تقنيات تنعيم الحواف Anti Aliasing

ربما نتحدث عن تقنية MFAA بكونها واحدة من الحلول الجديدة لتقنيات تنعيم الحواف بالألعاب ولكنها ليست الأولى من نوعها في الحقيقية، فمسألة ظهور هذه التقنيات ترجع إلى مشكلة التعرجات التي تظهر في معظم الألعاب تقريباً والتي تحيط بالمجسمات المعروضة، وهذا الأمر يحدث في الأساس بسبب أن أجهزة العرض تتعامل بمنطق البكسلات Pixels وهي أشكال دقيقية للغاية مربعة الشكل تتجمع مع بعضها البعض لتكون في النهاية الصورة الكاملة، ولكل بكسل من هذه البكسلات لون واحد فقط يمكن أن يتم وضعه فيه، وبالتالي فعند عرض منطقتين على سبيل المثال مختلفتين في اللون وملتحمتان معاً بشكل مائل أو منحني فإن منطقة التلاحم بينهما تتشكل أيضاً في صورة مربعات صغيرة الحجم، وبما أن لكل مربع أو بكسل من هذه البكسلات المتلاصقة لون واحد فقط كما ذكرنا فهي تأخذ بشكل تلقائي أحد الألوان الموجودة بكل منطقة وهو ما يسبب الشكل المتحرج عن حافة الجسم المعروض في النهاية

هذه المشكلة دفعت بالشركات إلى توفير عدد كبير من التقنيات المخصصة لمكافحة هذا التعرج وهو ما تسبب في إصدار هذه التقنيات تحت مسمى Anti Aliasing والتي تعني إصطلاحاً "ممانعات التعرج"، ومع التنوع الكبير في هذه التقنيات كانت تتعدد وتختلف فكرة العمل الخاصة بها، إلا أن أشهرها وما كان يَعتمد عليه معظمنا هو تقنية MSAA أو ما تعرف بـ Multi Sampling Anti-Aliasing والتي إستطاعت إيجاد حل ملائم لهذه المشكلة.

ولشرح فكرة العمل الخاصة بهذه التقنية يتوجب أولاً أن نعرف كيف يقوم المعالج الرسومي بتحديد أي الألوان التي يجب إختيارها لكل بكسل في المنطقة التي تتلاحم فيها مجموعة من البكسلات ذات ألوان مختلفة، فلو فرضنا مثلاً أن تلاقت مجموعة من البكسلات البيضاء مع مجموعة من البكسلات سوداء اللون فكيف يتم إختيار اللون الخاص بالبكسلات الواقعة في المنتصف بين كلا المجموعتين.

هذا الأمر هو ما يقوم بتحديده المعالج الرسومي من خلال ما يعرف بعملية الـ Sampling، والتي يتم فيها تحديد اللون المناسب لكل بكسل من خلال وضغ نقطة صغيرة على سطح البكسل وحساب مدى إقتراب هذه النقطة من كل منطقة، فإن كانت أقرب لمنطقة ذات اللون الأبيض إكتسب هذا البكسل لون أبيض كذلك، أما إن كانت هذه النقطة قريبة من المنطقة ذات اللون الأسود يتحول هو الأخر إلى بكسل صغير بلون أسود.

تقنية MSAA إستخدمت هذه الفكرة في طريقة عمل المعالج الرسومي لتصحيح مشكلة التعرج التي تظهر في الجزء الواقع بين مجموعتين من البكسلات مختلفة في الألوان، فهي تعطي للمعالج الرسومي أمراً بتحديد نقطتين على سطح كل بكسل وليس نقطة واحدة كما كان يحدث في الحالة العادية، وبعدها يتم حساب مدى إقتراب كل نقطة من المنطقة المجاورة تماماً كما ذكرنا منذ قليل ولكن الإختلاف الذي سيحدث هنا الأن هو إحتمالية أن تكون كل نقطة لديها المنطقة الخاصة بها، بمعنى...أن كل بكسل الأن لديه نقطتين تم تحديدهما نقطة ستكون أقرب للمنطقة البيضاء والنقطة الثانية ستكون أقرب للمنطقة سوداء اللون، وعند حدوث ذلك بالفعل يبدأ المعالج الرسومي في تحديد اللون الخاص بهذا البكسل من خلال إنتاج لون جديد يكون عبارة عن ناتج الدمج لهذين اللونين معاً، ومن مثالنا هنا فإن أنسب لون يمكن أن يتم تحديده لهذه البكسلات هو اللون الرمادي الناتج من دمج كلا اللونين الأبيض والأسود.

طبعا هذا الشرح لكيفية عمل تقنية MSAA ربما هو في أبسط صوره والعملية قد تكون أعقد بكثير ولكن المهم ذكره هنا أن التقنية عملت بشكل ممتاز على حل مشكلة التعرجات وإظهار الحواف بالمجسمات ثلاثية الأبعاد بشكل رائع ودون تشوهات، إلا أنها في المقابل قدمت معها تضحية كبيرة بإستنزاف جزء كبير من أداء البطاقة الرسومية. فكما ذكرنا أثناء الشرح أصبح الأن على البطاقة الرسومية أن تبدأ في حساب اللون الخاص بكل بكسل تقريباً مرتين وهو ما يؤثر على أداء البطاقة الإجمالي بشكل كبير ويخفض من عدد الإطارات التي تنتجها البطاقة في الثانية الواحدة FPS، ولكن مع عدم توافر حلول أخرى في جودة MSAA لحل مشكلة التعرجات ظل معظم اللاعبين يعتمدون عليها بشكل أكبر.

تقنية MFAA من إنفيديا... النتيجة نفسها بأداء أفضل

هنا قررت معامل إنفيديا الهندسية إيجاد حل مبتكر من أجل توفير تقنية لتنعيم الحواف بنفس كفاءة التقنية الاساسية MSAA ولكن مع ترك مساحة أكبر للبطاقة الرسومية وعدم إجهادها بشكل كبير ، وهو ما نتج عنه في النهاية تقنية MFAA أو تعرف كذلك بـ Multi Frame Anti-Aliasing. والتي تؤكد بها إنفيديا قدرة إعطاء نفس النتائج لتقنية MSAA مع توفير جهد البطاقة الرسومية بشكل ملحزظ ينتج عنه أداء أفضل للبطاقة في النهاية بنسبة ستتراوح ما بين 10%-30%

والفكرة الأساسية هنا في طريقة عمل تقنية MFAA مستوحاة بشكل كبير من التقنية السابقة ولكن مع إختلاف طريقة التطبيق لتجنب إجهاد البطاقة الرسومية بقدر الإمكان، فقامت إنفيديا هنا ببرمجة المعالج الرسومي ليقوم بحساب وتحديد اللون الخاص بالبكسلات المشتركة بين المنطقتين مختلفتي الألوان من خلال دمج إطارين متتاليين تم في كل منهما حساب اللون الخاص بهذه البكسلات بطريقة مختلفة.

ولتوضيح الأمر بشكل أفضل فيمكن تخيل الوضع وكأن التقنية قامت بتقسيم الخطوات التي يقوم بها المعالج في حالة تقنية MSAA لينفذها على مرحلتين وليست بمرحلة واحدة، فأولاً يقوم المعالج الرسومي بعرض الإطار الأول وتحديد الألوان الخاصة بكل بكسل من خلال عملية الـ Sampling كما ذكرنا وتحديد النقاط على سطح كل بكسل، وبعدها يقوم المعالج برسم الإطار الثاني وعرض البكسلات نفسها مرة أخرى وتكرار نفس العملية ولكن مع إختلاف طريقة توزيعه النقاط هذه المرة مما يجعل تحديد المعالج للون الخاص بالبكسلات المشتركة بين اللونين يتغير عن المرة الأولى.

فمثلاً لو فرضنا بأن المعالج في المرة الأولى عند قيامه بعملية ال Sampling قام بتحديد النقاط والتي نتج عنه إختيار اللون الأسود للبكسلات، ففي المرة الثانية يتم تغير موضع النقاط على سطح كل بكسل ليعطي قيمة لون مختلفة وتأخذ مجموعة البكسلات المشتركة هذه المرة اللون الأبيض. ومن خلال دمج هذين الإطارين معاً يتم دمج الألوان أيضاً ليقع نفس التأثير الخاص بتقنية MSAA وتكتسب البكسلات المشتركة لون جديد مكون من دمج اللونين الأبيض والأسود معاً.

البطاقات الداعمة لتقنية MFAA وكيفية تفعيلها

ربما كنت أمتدح في شركة إنفيديا منذ قليل بتوفيرها لهذا الكم الكبير من التقنيات المساعدة على إثراء جودة الرسوميات بالألعاب وتعزيز أداء البطاقات الرسومية في الوقت ذاته، إلا أن المشكلة هنا هو أن إنفيديا تحب أن تُبقى هذه المزايا لنفسها فقط وبالتالي نجد أن جميع التقنيات الخاصة بالشركة هي حصرية دائماً لبطاقات إنفيديا الرسومية وأن تمتلك إحداها هو شرط أساسي للحصول على التقنيات الخاصة بالشركة، أما الجانب الأكثر صعوبة هو أن كل جيل من هذه التقنيات لاينظر في العادة إلى البطاقات الرسومية الأقدم ويتم دعمها فقط من خلال البطاقات الرسومية الصادرة حديثاً من الشركة.

هذه النقطة الأخيرة تنطبق تماماً على التقنية التي إستعرضناها MFAA بحيث تؤكد إنفيديا أن دعمها لن يكون سوى لبطاقاتها الرسومية الصادرة حديثاً وهي حتى الأن GTX 980 و GTX 980M و GTX 970 و GTX 970M، وبالرغم من ذكر الشركة أن التقنية في أساسها معتمدة على معمارية Maxwell المستخدمة قي معالجات هذه البطاقات إلا أنها إستبعدت كلا من بطاقتي GTX 750Ti و GTX 750 بالرغم من حملهما لمعالجات رسومية بمعمارية Maxwell كذلك.

على كل حال فالأمر ذاته كان مذكوراً في البداية عن تقنية DSR الصادرة حديثاً هي الأخرى مع بطاقات إنفيديا الجديدة، وكانت التأكيدات وقتها بعدم إتاحة هذه التقية سوى للجيل الجديد من البطاقات الرسومية GTX 900 إلا أن الشركة أتاحت الأمر فيما بعد لكل البطاقات الرسومية القائمة على معمارية Kepler مثل بطاقات GTX 600 و GTX 700.... لذا لا أرى مانعا من تكرار الأمر ذاته مع تقنية MFAA.

أما بخصوص تفعيل التقنية فالأمر يتم بسهولة تامة من خلال برنامج القيادة الخاص بالبطاقة الرسومية والذي سيتيح خيار تفعيل أو غلق التقنية MFAA، ولكن هذا الخيار لن يظهر إل مع التعريف القادم لبطاقات إنفيديا والذي يحمل رقم الإصدار 344.75 وهو متاح الأن للتحميل من الموقع الرسمي للشركة كما نشرنا في الخبر منذ قليل.

وأخيراً فإنفيديا أيضاً تؤكد بأن التقنية ليست بكامل جاهزيتها بعد للعمل مع كل الألعاب وأن قائمة الألعاب السابقة هي فقط ما سيدعم التقنية في الوقت الحالي مع الوعود بالتأكيد بدخولها شيئاً فشيئاً ضمن معظم الألعاب الحديثة المنتشرة حالياً