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Speciale NVIDIA Revolution

Le tecnologie NVIDIA che hanno cambiato il gaming su PC e console.

speciale NVIDIA Revolution
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Alessandro Sordelli inizia la sua avventura videoludica ereditando un leggendario Commodore 64 a cassette magnetiche, computer che gli apre le porte ai giochi di ruolo e tutto ciò che è fantascienza. Pur nutrendo da sempre un particolare amore per la piattaforma PC, non disdegna il panorama console. E' in giro su Facebook, su Twitter e su Google Plus.

In qualità di videogiocatori, certamente vi sarà capitato di trovarvi di fronte allo schermo pensando "ma questo gioco è incredibile!" oppure "come si può ottenere un risultato migliore di questo?". Tralasciando per un momento la "cecità del fan" di fronte ad un videogioco tanto atteso, o all'immancabile sospensione dell'incredulità che ci permette di accantonare le facoltà critiche allo scopo di ignorare incongruenze o mancanze; negli ultimi anni il panorama videoludico ci ha effettivamente goduto di prodotti tanto belli da sembrarci quasi veri, come Crysis 3, Arma 3, Ryse: Son of Rome o Metro: Last Light. Tutto questo è dovuto al costante impegno di chi lavora intorno al software e all'hardware, ricercando incessantemente il margine di miglioramento. Solo qualche anno fa era impensabile godere di uno scenario ricco di vegetazione, con foglie, alberi e un manto erboso sospinti dal vento come in Crysis 3; nessuno avrebbe mai osato immaginare le battaglie navali di Assassin's Creed IV, cavalcando le onde di un mare burrascoso. Oggi tutto questo è possibile e, se non fosse abbastanza, anche alla portata di tutti. Un grande contributo lo ha dato NVIDIA, da sempre in prima linea nell'ambito dell'evoluzione della computer grafica.

LE ARMI SEGRETE: TESSELLATION, TXAA, HBAO+ E PHYSX

Abilitando la tessellation avanzata, i modelli poligonali godono di maggior realismo e profondità.

Nel corso degli ultimi anni, NVIDIA ha contribuito a migliorare le tecniche di rendering grafico lavorando a stretto contatto con sviluppatori e designer videoludici. Il risultato ottenuto si traduce in una serie di strumenti, filtri e feature, capaci di raccontare i nostri mondi virtuali con sempre maggior profondità e realismo. La qualità dei modelli poligonali è, nella moderna industria videoludica, uno dei principali parametri di valutazione per il comparto grafico di un videogame. Sin dal lancio della serie 400 di GeForce GTX e grazie a DirectX 11, la Tessellation ha raggiunto livelli qualitativi prima impensabili, e questo è stato possibile grazie ad un aumento del count poligonale, N-patches e alle nuove tecniche di Displacement Mapping capaci di renderizzare superfici ruvide e crespe con eccellenti risultati. Le nuove tecniche si traducono in modelli estremamente dettagliati e realistici, avvicinandosi sempre di più al fotorealismo che possiamo già saggiare in ambito cinematografico.

Il calcolo dell'occlusione ambientale nell'ultimo capitolo di Assassin's Creed.Per creare ombre realistiche intorno agli oggetti, gli sviluppatori di videogame utilizzano un effetto chiamato Ambient Occlusion. A differenza dei tradizionali sistemi di ombreggiatura, l'AO tiene in considerazione l'occlusione dei raggi di luce, creando ombre non uniformi, capaci di aggiungere profondità alla scena. HBAO+ di NVIDIA migliora le tecnologie di Ambient Occlusion già esistenti così da aggiungere ombre più ricche, dettagliate e realistiche intorno agli oggetti e agli elementi dello scenario, ovviando al fastidioso problema di flickering causato dai processi di rendering a risoluzione dimezzata tipici dell'HBAO tradizionale. Rispetto alle tecniche precedenti, HBAO+ è più efficiente e significativamente migliore. Rispetto a SSAO+, che renderizza anch'esso a risoluzione piena, l'efficenza è più che doppia (16 samples contro 36) mentre il carico sulla GPU è praticamente dimezzato.

Il filtraggio produce immagini più morbide rispetto a quelle della tecnologia MSAA.

Da non dimenticare la tecnica anti-aliasing proprietaria di NVIDIA, il TXAA (o Temporal Anti-Aliasing). TXAA è la nuova tecnica che combina filtri temporali, anti-aliasing hardware e una risoluzione personalizzata come avviene in alcune tecniche usate in ambito cinematografico. Il filtraggio produce immagini più morbide rispetto a quelle della tecnologia MSAA. I numerosi benchmark da noi effettuati ci dicono che l'anti-aliasing di NVIDIA offre una qualità paragonabile a quella di MSAA, mutando però a seconda dello shading implementato nel gioco. La tecnica della casa verde, infatti, sortisce talvolta un leggero effetto di blur, con dei bordi privi di scalettature ma avvolti da una tenue sfocatura. All'atto pratico, la scelta tra MSAA e TXAA è soggetta al gusto di chi sta seduto di fronte allo schermo del PC, fermo restando che la tecnologia proprietaria NVIDIA è in rado di ottimizzare le risorse della GPU, permettendo prestazioni superiori e quindi framerate più elevati e stabili.

Abilitando gli effetti PhysX, giochi come Hawken o Borderlands 2 risultano più immersivi che mai.PhysX, d'altro canto, non ha quasi bisogno di introduzioni. L'engine grafico di NVIDIA è ampiamente utilizzato non solo in ambito PC ma anche su console e periferiche portatili. Sebbene sia capace di offrire massimo solo in presenza di GPU della casa verde di Santa Clara, il middleware originariamente sviluppato da Ageia è, allo stato attuale, uno dei migliori engine fisici usati in ambito videoludico (ma non solo). Funge da complemento ai più comuni motori grafici, dimostrandosi ampiamente versatile ed estremamente più potente della concorrenza (tra cui spicca indubbiamente Havok). Sin dal lancio dell'engine, avvenuto nel 2008, il codice è stato migliorato significativamente, diventando così più leggero e adeguandosi anche a standard più modesti, come le console e i gaming PC low profile. Le principali feature dell'engine sono gli effetti particellari (destruction, particles), abiti e panneggi (clothing), e infine gli effetti ambientali (turbulence). Del clothing effect ne abbiamo visto un ottimo esempio in Batman: Arkham Origins, con un mantello del Cavaliere Oscuro che si muoveva in maniera incredibilmente realistica, assecondando le movenze del personaggio, in balia del vento che soffia sui tetti di Gotham City. Per godere di un eccellente fisica dei tessuti si può anche tornare indietro di qualche anno, per l'esattezza nel 2009, con l'ottimo Mirror's Edge: il titolo di Electronic Arts fu uno dei primi a integrare l'engine nella sua versione "full optional", e il primo ad utilizzare la normale GPU per effetti fisici di tale complesità (in assenza quindi di una scheda fisica dedicata). Hawken mette invece in chiara evidenza incredibili effetti particellari, ottenuti grazie alla tecnologia APEX di NVIDIA GameWorks. Un ottimo riscontro lo possiamo avere anche con Borderlands 2. Turbulence abilita invece le strutture poligonali del gioco all'interazione con effetti particellari, fumo, nebbia e fluidi. Grazie ai complessi script di PhysX, gli ambienti virtuali risultano ora più dinamici e profondi che mai, capaci di donare ulteriore tridimensionalità agli scenari, sia interni che esterni. In questo caso è doveroso citare Assassin's Creed IV, con le sue incredibili battaglie navali tra fumo di cannone e tempeste tropicali.

UNREAL ENGINE 4 E CRY ENGINE

Seppur in maniera semplice ed essenziale, Daylight mette in mostra le grandi potenzialità del nuovo Unreal Engine 4.L'hardware di NVIDIA ha recentemente dato prova di forza anche grazie ai più recenti engine grafici presenti sul mercato. Stiamo parlando di Unreal Engine 4 - recentemente visto in azione con alcuni incredibili benchmark e con il survival horror Daylight - e il CryEngine di nuova generazione, motore grafico che presto raggiungerà il pubblico con la prima alpha giocabile di Star Citizen, la space simulation di Chris Roberts (su console lo abbiamo già visto in azione grazie a Ryse, Son of Rome).
Unreal Engine 4 apporta numerosi miglioramenti all'engine di precedente generazione, soprattuto in ambito PC, dove la potenza grezza dell'hardware è in grado di elaborare una mole massiccia di dati, nel caso di NVIDIA anche grazie alla potenza di CUDA. Come prima cosa l'engine è stato sottoposto ad un lungo processo di ottimizzazione, rendendo così compatibile il motore con un più ampio ventaglio di altri software, middleware ed engine fisici. Gli sviluppatori sono ora avvantaggiati grazie al nuovo debugger "Blueprints" che permette di visualizzare direttamente il codice durante le fasi di testing; il programmatore può quindi passare alla sorgente e modificarla on-the-fly. Allo stesso modo, un editor navigabile con mouse e tastiera permette l'editing degli elementi grafici e scenografici, andando così a snellire i processi produttivi e spezzando in parte il divario che risiede tuttora tra artista, designer e coder, una cosa che tornerà particolarmene utile anche alle software house indipendenti (e non è certo un caso che il primo gioco a sfruttare UT4 sia proprio Daylight).

La complessità grafica della nuova space simulation di Chris Roberts è sbalorditiva.La gestione in tempo reale dell'illuminazione basata sul cone tracing è stata soppiantata da un nuovo e più leggero algoritmo concepito per una più vasta gamma hardware (compatibile anche con le nuove console Sony e Microsoft). Su un PC equipaggiato con le ultime schede NVIDIA della famiglia Kepler (780, 780 Ti e serie Titan) è naturalmente possibile ottenere un'immagine eccezionale dal punto di vista del realismo grafico. La cosa è già ben visibile nel survival horror Daylight, sebbene gli ambienti non siano ricchi di punti luce ma, al contrario, relativamente semplici sul fronte della global illumination. Ciò che invece spicca notevolmente sono ambient occlusion e anti-aliasing, con pieno supporto alle tecnologie poc'anzi citate, come HBAO+, TXAA, PostWorks e PhysX. All'atto pratico, l'utente finale godrà di un'esperienza massimizzata, con risoluzione di 1080p o superiore.
Non ci sono ancora molte info tecniche relative al nuovo motore sviluppato da Crytek, abbiamo però avuto un piccolo assaggio delle sue potenzialità grazie all'hangar module di Star Citizen. Sebbene non sia ancora possibile godere dell'accurato engine fisico - a causa delle ridotte possibilità d'interazione del modulo ora disponibile - scorgiamo un'eccellente implementazione di tutte le tecniche NVIDIA già citate, tra cui le nuove tecnologie anti-aliasing e ambient occlusion.

NVIDIA GAMEWORKS

Dalla collaborazione tra ingegneri NVIDIA e gli sviluppatori di tutto il mondo nasce GameWorks, una serie di applicazioni e servizi pensati appositamente per spingere al limite il gaming su Windows e su Android, oltrepassando gli attuali confini e barriere del realismo grafico. I development tools del progetto GameWorks si integrano ai software già adottati dall'industria videoludica, e sono quindi compatibili con DirectX, OpenGL e gli altri standard attualmente in uso per lo sviluppo, engine, middleware, PhysX, strumenti di ottimizzazione dedicati, il tutto tenendo inconsiderazione la tecnologia computazionale CUDA delle GPU NVIDIA. Tra le tecnologie già menzionate è doveroso citare FaceWorks per l'animazione facciale, HairWorks per la fisica dei capelli e fur animation, WaveWorks per la dinamica dei fluidi e FlameWorks per fiamme e fuoco.

THE SHIELD

Una delle più recenti aggiunte all'ecosistema NVIDIA è Shield. Si tratta di una console portatile Android Based dotata di schermo OLED da 5" e controlli fisici con stick analogici, al pari di un controller Microsoft Xbox 360. Il dispositivo equipaggia un processore quad-core Tegra 4 da 1.9GHz con 72 CPU core, 2GB di memoria DDR3L e 16 GB di storage. Le feature della console portatile di NVIDIA sono innumerevoli, a partire dalla possibilità di giocare ai titoli del mercato Android con l'ausilio degli ottimi controlli fisici, usufruire dello streaming da PC per i giochi dei cataloghi Steam e Origin, ottima versatilità sul fronte emulazione/retrogaming, possibilità di collegare input device esterni quali mouse, tastiere e joypad, interfaccia HDMI con supporto a risoluzione 1080p. A tutto ciò si aggiunge il network GRID, che permette di giocare ad alcuni titoli del recente panorama videoludico attraverso quelle tecnologie di cloud computing che rappresentano un importante futuro nel mondo dell'intrattenimento digitale.
NVIDIA Shield si rivela un'ottima console portatile, snobbata da un'utenza che non è riuscita a intravederne le innumerevoli sfaccettature ludiche e multimediali, ampiamente sottovalutata da dei publisher che non hanno voluto investire con del software apposito. L'errore però è anche di NVIDIA, che ha rilasciato la console nel solo territorio nord americano (US e Canada) ad un prezzo lievemente superiore alla media. Ora è reperibile a 199$, ma la particolare natura ibrida dell'hardware sembra ancora poco affine al grande pubblico e all'attuale mercato. L'azienda di Santa Clara potrebbe aver anticipato eccessivamente i tempi, ecco perché da tempo si vocifera circa una versione rivista e corretta di Shield.

NVIDIA EXPERIENCE

Insieme alle innovative tecnologie hardware poc'anzi elencate, non dobbiamo dimenticare il software NVIDIA Experience pensato tanto per i gamer neofiti quanto per quelli esperti. La funzione primaria del software è quella di configurare il terminale informatico ottimizzando il parco ludico in esso installato. Con un semplice click del mouse il file di configurazione del gioco verrà editato, così da adeguarsi alle specifiche del computer e spremendo al massimo le potenzialità di CPU e GPU. Il tool è semplice e versatile, e sebbene non sia compatibile con tutti i giochi dei vari cataloghi digitali, i costanti update continuano ad aggiungere nuovi titoli alla lista.
NVIDIA Experience non è però solo un tool di ottimizzazione, ma anche un software che permette di effettuare registrazioni e streaming video, il tutto grazie alla feature ShadowPlay capace di rendere il procedimento e la configurazione semplice e indolore (specialmente quando parliamo di Twitch). Il software funziona con tutte le schede video della famiglia GeForce GTX e GT (quindi PC desktop e laptop), sebbene alcune funzionalità siano disponibili solo in presenza di schede di ultimissima generazione. Potete scaricare qui la versione 2.0 di GeForce Experience.

NVIDIA Spesso si è discusso circa le motivazioni che hanno spinto NVIDIA a restare fuori dal “conflitto” combattuto da Sony e Microsoft con la nuova generazione di hardware casalingo. La casa verde californiana ha semplicemente scelto di giocare la partita su un diverso campo da gioco, quello del PC gaming, che oggi più che mai volge lo sguardo al rinnovamento e all’innovazione, grazie alla ricerca di una sempre maggiore perfezione grafica, verso il nuovo standard del 4K, l’avvento della realtà virtuale e infine il cloud computing. Sebbene l’universo console sia il centro nevralgico della scena videoludica mondiale, la ricerca e lo sviluppo tecnologico restano indissolubilmente legati alla piattaforma PC, ed NVIDIA ha preferito sicuramente concentrare impegno e risorse laddove si gioca la vera sfida al futuro del gaming. Insieme a tutto quello che è già stato elencato nell’articolo non dobbiamo dimenticare il costante impegno di NVIDIA nel settore dell’immagine stereoscopica con 3D Vision, SLi, CUDA e le tecnologie GRID per il cloud computing.