عالم المؤثرات اصبح عالم مهم جدا للشركات المنصعة للبطاقات الرسومية مثل انفيديا وايه ام دي اللتان تحاولان بشتى الطرق تقديم افضل ما لديهما من حلول عملية ومميزة في عالم المؤثرات البصرية التي نراها تستخدم في الألعاب من اجل زيادة مبيعات بطاقاتهم الرسومية. طبعا انفيديا كانت السباقة مع حلول تقنية PhysX التي قامت بشرائها وتطويرها ولقد دفعت عليها الكثير من الأموال حتى وصلت اليوم الى ما هي عليه, حيث اصبح بشكل سنوي اكثر من 4 العاب مشهورة تستخدم هذه التقنية المميزة والتي تعطي مؤثرات فيزيائية ديناميكية في عالم الالعاب للسوائل او للملابس, الدمار او حتى للرياح وغيرها الكثير. اضف انها اصبحت تستخدم على صعيد اكبر في المحركات المشهورة وايضا في افضل برامج التصميم. وايضا تمتلك انفيديا ما يعرف بمؤثرات GameWorks التي ايضا قدمت حلول مذهلة في عالم المؤثرات البصرية التي تجمع العديد من التقنيات الحديثة لتقدمها مع احدث الألعاب.

ايه ام دي بالمقابل كانت في البداية لا تعطي اهتمام لتقنية PhysX عندما وجدت وكانت دائما تقول انها تقنية لن تعيش طويلا ومصيرها الزوال ولكن ذلك لم يحدث, إنما بالعكس كبرت التقنية واصبحت تستخدم مع عدد لا بأس به من الالعاب مما جعل ايه ام دي تعمل على ما يعرف بمحرك هافوك الفيزيائي مفتوح المصدر ان كنا نذكر ولقد قدم مؤثرات جيدة ولكنه كان ضعيفا من ناحية الدعم الذي ادى به الى خروجه من المنافسه التي وضع من اجلها.

بعد ذلك حاولت ايه ام دي تقديم حلول اخرى تمثلت بما يعرف بتقنية  TressFX Hair من اجل تقديم شعر للشخصية الرئيسية للعبه تتمثل بحركة الشعر بشكل واقعي فعلا. ولقد لاقت هذه التقنية إعجاب الكثير من محبي عالم الألعاب والمؤثرات البصرية, ولكن للأسف استخدمت مع عدد محدود جدا جدا من الالعاب, بعد ذلك شاهدنا ما يعرف بتقنية المانتل والتي قدمت حلول فعالة من اجل تخفيف الضغط عن المعالج المركزي لتقديم إطارات افضل مما نشاهده مع DX....ووفقا للتجربة كان ذلك عمل ممتاز من ايه ام دي تقدمه لنا. بعد ذلك وفي نهاية عام 2013 سمعنا عن ان ايه ام دي تعمل حاليا على تقنية  TressFX Hair ولكن إصدار 2.0 حيث من المتوقع ان تحمل لنا الكثير من المؤثرات التي يجب ان تنافس بها انفيديا ومؤثراتها الخاصه التي تقدمها في عالم الألعاب, وذلك يعني ان يتجاوز ذلك حدود مؤثرات الشعر ليصل الى مؤثرات العشب الى الرياح وغيرها حتى تصبح قادرة على المنافسة وايضا حتى تصبح قابلة ومحمسه للمطورين في عالم الألعاب من استخدمها.

تقنية TressFX Hair كيف بدأت؟

لنعود ونتحدث بشكل اكثر تفصيلا عن تقنية TressFX Hair التي شوهدت مع اللعبة الضاربة Tomb Raider السنة الماضية. ان تقنية TressFX Hair تعتبر بنظر ايه ام دي أول محاكاة فيزيائية للشعر في الوقت الفعلي في العالم في اللعبة. الـ TressFX وضعت نهاية لعصر الشعر القصير، تسريحات الشعر الثابتة، الخوذ وغيرها من حلول الغير لائقة والمصاغة لتمويه الطبيعة المحدودة لتقنية الشعر.

تضيف ايه ام دي قائله "ان تقنية TressFX Hair مثلت المرة الأولى التي تظهر فيها تقنية فيزيائية الشعر على الحاسوب على الاطلاق خارج النماذج التقنية المحدودة. تعاونت AMD و Crystal Dynamics بشكل شامل لتطوير وتحسين التقنية من أجل ألعاب الحاسوب، ومنحوا شخصية لارا كرافت المظهر المعاصر الغير مربك والذي تستحقه كفصل جديد في قصتها".

"على مر السنة الماضية، نحن في ايه ام دي صرحنا في أكثر من حدث أن تقديم تقنيات Radeon Graphics و APU إلى الحياة على منصات لعب متعددة سيحقق أرباح للاعبين. ذلك التنبؤ تحقق مع لعبة Tomb Raider: Definitive Edition على جهاز Xbox One و PS4. في هذه العودة القوية لنا، حققت تقنية TressFX Hair ظهورها خارج مجال الحاسوب للمرة الأولى على الاطلاق".

قال غاري سينثين، المدير الفني لـ Crystal Dynamics" جعل تقنية TressFX Hair تعمل على اجهزة الكونسول PlayStation 4 و Xbox One استفاد من واقع أن معمارية ايه ام دي (Graphics Core Next (GCN تشغل الرسوميات لتلك المنصات. تلك التجربة كانت مفيدة حينما أتى وقت تقديم TressFX Hair إلى عالم أجهزة الكونسول مع Tomb Raider: Definitive Edition".

الإشارة إلى معمارية GCN يؤكد بالممارسة على ارض الواقع فكرة أن هكذا معمارية شائعة تجعل من السهل مشاركة الأكواد عبر المنصات المستهدفة من قبل استوديو التطوير. من منظور آخر، إنه يظهر للاعبين أن بساطة هذه المنصة المشتركة تتيح مساحة جديدة لاكتشاف المؤثرات في اللعبة التي قد تكون مرت دون استخدام في الأجيال السابقة بسبب الـ ROI الغير كافي. كانت TressFX Hair مذهلة بالتأكيد من المنظور البصري، لكن على صعيد الكفاءة التشغيلية كان هناك حديث اخر من ايه ام دي حيث قالت "لتحديد الأمر بدقة، أردنا أن نستعرض أثر الأداء الفعلي لتقنية TressFX Hair مقارنة مع انفيديا Hairworks".....طبعا ننوه ان هذا اختبار من مختبرات ايه ام دي وليس من مصدر محايد.

في الرسم البياني أدناه، تقول ايه ام دي "عزلنا الروتين المعين الذي يصير تقنيات الشعر المنافسة وأظهرنا النتائج. تشير الخطوط للوقت المطلوب في جزء من الثانية، لتصيير الشعر من البداية حتى النهاية ضمن إطار واحد من معدل الإطار الأجمالي للمستخدم. في هذا السيناريو، الشريط الأقل هو الأفضل حيث أنه يستعرض وقت أسرع لإتمام العمل عبر كود أكثر كفاءة"..." في الرسم البياني، يمكنك رؤية TressFX Hair يستعرض أثر أداء أقل على نحو مشابه على كلا من هاردوير ايه ام دي و انفيديا بفقط خمس أجزاء من الثانية. بالعمل مع الجميع مع كود مفتوح وقابل للتعديل سمح لمطوري Tomb Raider بتحقيق تطبيق فعال بغض النظر عن هاردوير اللاعب المستخدم".

"بعكس ذلك، تقنية انفيديا Hairworks، أبطأ بسبع مرات على هاردوير ايه ام دي دون أي مسار واحد لتحقيق تحسينات مشتركة كما هو متاح لوصول مفتوح إلى مصدر TressFX. حيث أن الكود لـ Hairworks لايمكن تحميله، تحليل أو تعديله، فإنه لابد من أن المطورين والمتحمسين على حد سواء يعانون عبر أداء ضعيف بشكل غير مقبول".

إذا مع TressFX Hair، قيمة كود اللعب المشترك والمفتوح واضحة فعلا للجميع وفقا لإختبار ايه ام دي الخاص. أن Crystal Dynamics عملت لجلب TressFX إلى منصات أخرى، حيث في نوفمبر أعلنت عن TressFX 2.0 كما نعلم جميعا، وهو التحديث الذي يقدم تغيرات ملحوظة أخرى لهذه التقنية لتشمل:

• وظيفة جديدة لدعم العشب والفراء.
• مستويات مستمرة من التفاصيل مصممة لتحسين الأداء عبر تعديل ديناميكي لتفاصيل بصرية حيث تتحرك الأغراض المهيأة لـTressFX نحو وبعيدا عن POV اللاعب.
• كفاءة محسنة مع مصادر ضوء وتظليل عديدة عبر تصيير في وقته.
• تظليل ذاتي فائق من أجل عمق وبنية أفضل في الشعر. 
• تدرج أكثر قوة عبر البطاقات الرسومية من أجل حزم أداء متباينة (vs. TressFX 1.0).
• كود مرن
• التمدد الآن يحترم قوانين الفيزياء المعروفة.
• والعديد من إصلاحات الأعطال التي وجب إصلاحها.

ان تحدثنا بداية عن العشب والفراء، فإن تطبيق الفيزياء الواقعية من أجل تلك الأغراض هي بالأحرى مشابهة للشعر، بمعاملة كل عنصر كسلسلة ، وجمع السلاسل مع بعضها، ومن ثم تطبيق قوة خارجية عليها لكي تتحرك بالشكل المطلوب. أكيد هناك بعض العمل السحري لجعل العشب والفراء يتصرف كما هو في الواقع، دون أن يتصرف كشعر طويل، لكن المبادئ مشابهة لدرجة أنها امتداد منطقي لقدرات TressFX.

في تصميم TressFX 2.0 تقول ايه ام دي "عالجنا مشكلة ملحوظة في المحاكاة الفيزيائية للشعر: وهو التمدد. لكن التسريع الخطي لشخصية سريعة الحركة أو الدوران قد يسبب بمحاكاة الشعر أن تبدو كتمدد غير طبيعي. في حالات نادرة جدا، النموذج الفيزيائي قد يجنب الشعر من العودة حتى لطوله الطبيعي". في حين أن ايه ام  دي و Crystal Dynamics كانت قادرة على تجاوز هذه المشكلة إلى حد كبير بأداء تكرار تدويري لنظام length constraint في Tomb Raider، وايضا اكدت ايه ام دي رغبتها في إصلاح هذه المشكلة نهائية وبشكل أكثر كفاءة. الـ TressFX 2.0 يعالج هذه المسألة عبر الأبحاث والتطوير وتكوين صياغة قيود عامة جديدة، المصممة لتكون أكثر دقة إلى حد كبير من النموذج القديم.

إضافة لذلك، اكدت ايه ام دي انها اصلحت بشكل شامل العملية الحسابية (الرياضيات)خلف بنية سلسلة الشعر، العشب والفراء. حيث حاليا نستخدم خوارزمية توماس لتقييم أسلوب تلك الأغراض، وهذا ملحوظ لأن خوارزمية توماس خفيفة الوزن وكفؤة جدا فيما يخص عدد المعالج الرسومي المستخدم. النتيجة النهائية بالنسبة لك هي شعر يتصرف على نحو أكثر واقعية. وفي الصورة الثانية تستعرض ايه ام دي تأثير التظليل الذاتي (على اليمين) على البنية والعمق الموجود على رأس الشعر.

أخيرا، سنلقي نظرة على مستويات TressFX 2.0 LOD. كما ذُكر سابقا في هذا المقال وما اكدته ايه ام دي بنفسها، ان مستوى LOD يقدم تفصيل متدرج لنظام أغراض ثلاثية الأبعاد. حيث أن الأغراض المهيأة لـ LOD تتحرك بعيدا عنك، فإن التفاصيل تقل بنظام يحافظ على جودة المظهر من أجل اللاعب, تنوه ايه ام دي "طبعا لاينبغي لك أن تلاحظ شيئا إذا كنا نقوم بعملنا بشكل صحيح! بشكل عكسي، حينما يقترب الغرض منك، فإن مستويات التفاصيل تتصل ببطئ للحد الأقصى ، مرة أخرى، ينبغي له ألا يكون محسوسا إلى حد كبير بالنسبة للاعب".

الفائدة الرئيسية لنظام LOD هي تحسين في أداء النظام الإجمالي. مع مستويات LOD، فإن البطاقة الرسومية لاتحتاج لتصيير الشعر بتفاصيل كاملة حينما تكون تلك التفاصيل ماوراء حدة البصر لموقع اللاعب. العديد من اللاعبين طرحوا على ايه ام دي أسئلة حول اللعبة القادمة التي تستخدم TressFX Hair....انها لعبة Lichdom: Battlemage التي اطلقت مؤخرا.

https://www.youtube.com/watch?v=33_EeWyGViU https://www.youtube.com/watch?v=ziKKo27mEE0

قال مايكل ماكاين، المدير التنفيذي ومؤسس Xaviant " إن TressFX Hair هو التقديم الأكثر إذهالا في الدقة البصرية على مدى الـ24 شهر الماضي. أثبت TressFX أن قفزات هامة في استخدام المؤثرات الواقعيه ماتزال ممكنة، رغم إعراب كثيرون عن شكوكهم حول احتمالية حدوث هكذا قفزة. الأداء، البساطة والجمال لـ TressFX – خاصة بالمقارنة مع نظائرها – جعلها خيار واضع لزيادة الالتزام نحو جودة الصورة التي لدينا من أجل Lichdom".

الـ Lichdom: Battlemage يستخدم بشكل بارز الـ TressFX Hair لتصيير النسخة الأنثوية لـ Gryphon، وهي مرافقة مساعدة للاعب حينما يتم اختيار بطل رواية ذكر. قصة شعرها القصيرة تتحرك وتلمع كما تتوقعه تماما مثل الشعر الحقيقي. تقنية TressFX Hair أخذت عالم ألعاب الحاسوب بزوبعة من العاصفة، لأنها استعرضت أن الرسوميات ثلاثية الأبعاد لاتحتاج إلى تحسينات تدريجية.

اضافت ايه ام دي "بالتعاون على نحو وثيق مع Crystal Dynamics على تقنية TressFX Hair، فقد كنا قادرين على جعل التقنية فعالة من أجل كل الهاردوير، وإدراج سريع للدروس والمراجعات من لعبة Tomb Raider إلى داخل إصدار TressFX 2.0 وجعل تلك التحسينات علانية متوفرة في صيغة كود في ألعاب مثل Lichdom: Battlemage"...."أخيرا وعلى نحو مشوق للاعبين في كل مكان، فإن قرار Crystal Dynamics لاعتماد TressFX من أجل لعبة Tomb Raider: Definitive Edition يظهر أن المعل المشترك بين أجهزة الكونسول والحاسوب ليس ممكنا فقط، بل يحدث الآن ويحسن التجربة الإجمالية على كل المنصات".

هل نحن امام مجموعة من الالعاب الدعامة للتطور التي حصلت عليه تقنية TressFX Hair؟

صراحة سؤال من الصعب ان اجزم به ولكن استطيع ان اقول اننا حتى الأن نرى من تقنية TressFX Hair امور إجابية وجيدة جدا على صعيد المؤثرات وايضا على صعيد منافسة المنافس, ولكن حتى الان ايضا تعتبر الألعاب الدعامة قليلة جدا ونأمل ان يتم العمل عليها من قبل مطوري الألعاب بشكل اكبر, فليس معقولا ان كانت هذه التقنية كما تقول ايه ام دي انها اصبحت اكثر سلاسة وقدرة وقوة وعطاء ان لا نراها تستخدم من قبل مطوري الألعاب! ربما هناك ما نجهله مع هذه التقنية من ناحية قدرة المطور على العمل عليها, ربما هناك بعض التفاصيل التي مازالت مزعجه بالنسبة للمطورين....كل هذا كلام نستنتجه وليس بالضرورة ان يكون صحيحا ولكن احاول ان ابحث عن السبب الفعلي لقلة المطورين العاملين على هكذا تقنية تبدو واعدة جدا. امل فقط ان تستمر ايه ام دي بالتطوير المستمر لهذه التقنية وانا لا تقف مكتوفة الأيدي بعد هكذا تطوير يبدو واعد, لأن هكذا تقنيات تحتاج الى تطوير مستمر لا حدود له كما تفعل انفيديا مع تقنياتها المختلفة.