Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/1102/81663.html    Veröffentlicht: 24.02.2011 11:29    Kurz-URL: https://glm.io/81663

Intel

Raytracing-Spielegrafik aus der Cloud

Intel experimentiert weiter mit Echtzeit-Raytracing-Grafik aus dem Netz. Während selbst die leistungsfähigsten PCs noch nicht genügend Leistung bieten, könnten Streamingdienste wie Onlive mit der höheren Grafikqualität punkten.

Cloud Computing könnte aufwendige Echtzeit-Raytracing-Grafik für Spiele möglich machen. Welche Herausforderungen und Vorteile sich daraus für Streamingdienste wie Gaikai und Onlive ergeben könnten, beschreibt Intel-Mitarbeiter Daniel Pohl in seinem Paper "Experimental Cloud-based Ray Tracing Using Intel MIC Architecture for Highly Parallel Visual Processing". Für das Experiment nutzte Intels Raytracing-Team einen Cluster aus vier schnellen PCs, wie er von Pohl auch schon anlässlich des Intel Developer Forum 2010 vorgestellt wurde.

In jedem der vier PCs arbeitet Intels DX58SO-Mainboard ("Smackover"), eine Sechskern-CPU vom Typ Core i7- 980X mit 3,2 GHz und Intels Knights-Ferry-Steckkarte. Diese aus der Larrabee-Entwicklung hervorgegangene PCI-Express-Karte verfügt über 32 x86-Kerne mit je 1,2 GHz Taktfrequenz und basiert auf Intels "Many Integrated Core Architecture" (MIC). Die Rechner sind über Gigabit-Ethernet angebunden. Mit Knights Corner und 22-nm-Fertigung soll die Zahl der Kerne auf mehr als 50 ansteigen.

Als Thin Client - der Rechner des Spielers - wurde ein Notebook mit Intels Dual-Core-CPU Core 2 Duo P9600 (2,66 GHz), 13-Zoll-Bildschirm (1.280 x 800 Pixel) und Gigabit-Ethernet gewählt. Das Notebook dient nur dazu, Tastatur- und Mauseingaben zu den Servern weiterzuleiten - und die von den Servern berechnete und als Stream mit 1.280 x 720 Bildpunkten bei 60 Bildern/s gelieferte Spielgrafik darzustellen. Im Test wurde die Gigabit-Bandbreite ausgenutzt und auf eine DXT1-Kompression gesetzt. Sie bietet ein festes 8:1-Kompressionsverhältnis, weist nur geringe Kompressionsartefakte auf und wird sonst für Texturen genutzt.

Wolfenstein: Ray Traced in der Cloud

Auf den Servern läuft eine modifizierte deutsche Version des Shooters Wolfenstein, Wolfenstein: Ray Traced, die eine experimentelle Raytracing-Engine von Intel Labs und detailliertere 3D-Modelle und eigene Shader verwendet. Die eigentliche Grafikberechnung erfolgt dabei auf den Knights-Ferry-Steckkarten. In den Tests hat sich laut Intel herausgestellt, dass es für kommerzielle Projekte am besten wäre, den Servern die Berechnung unterschiedlicher Bildbereiche (Tile-based Rendering) zu übertragen.

Bisher hat Intels Raytracing-Team nur die verteilte Berechnung aufeinanderfolgender Einzelbilder (Alternate Frame Rendering) realisiert. Das ist zwar einfacher als die gemeinsame Berechnung eines Einzelbildes, führt aber zu merklichen Verzögerungen beim Spielen. Bei vier Servern führt das laut Pohl zu einer Latenz von drei Bildern, was sich bei einer Bildrate von 60 Hz auf 50 ms addiert. Durch Double-Buffering steigt die Verzögerung sogar auf 117 ms an.

Pläne für die Zukunft

Eine verbesserte Version von Intels cloudbasiertem Raytracing müsste deshalb auf Tile-based-Rendering setzen. Pohl zufolge würde dabei die Berechnung der Einzelbilder in kleine Kacheln mit 32 x 32 oder 64 x 64 Bildpunkten aufgeteilt. Das erfordert dann einen ausgeklügelten Algorithmus, um ein genaue Lastverteilung (Load Balancing) zwischen den Servern zu erzielen. Dabei ist dann etwa zu berücksichtigen, dass nicht alle Bildbereiche gleich schnell berechnet werden können. Der Aufwand lohnt sich jedoch, da die Latenz dann deutlich geringer ist und die Spielsteuerung präziser wird.

Post-Processing-Effekte wie HDR oder Schärfentiefe fehlen noch, könnten aber ebenso wie eine Kantenglättung noch hinzugefügt und auf den Knights-Ferry-Karten berechnet werden.

Für einen kommerziellen Einsatz über das Internet muss laut Pohl wegen der geringeren Netzwerkbandbreite auf Codecs wie H.264 gesetzt werden. Ab einer Bandbreite von 5 MBit/s kann Pohl zufolge bereits eine vernünftige Bildqualität erzielt werden. Bei höheren Bandbreiten würden die meistens Codecs auch problemlos eine bessere Bildqualität erzielen. Mit H.264-Kompression wären zudem auch Tablets, Netbooks oder einfache Set-Top-Boxen als Spielclients geeignet.

Auf dem Mobile World Congress 2011 zeigte HTC sein Android-Tablet HTC Flyer, auf den mittels Onlive auf dem 7-Zoll-Touchscreen unter anderem der PC-Shooter Unreal Tournament 3 gestreamt werden kann - allerdings noch mit herkömmlicher Rasterizer-Spielgrafik, nicht mit Raytracing. Mit der Spielerfahrung auf einem hochgezüchteten Spiele-PC wird das nicht zu vergleichen sein.  (ck)


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