Aufgebohrte 3D-Schnittstellen für Desktops und Smartphones

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Aufgebohrte 3D-Schnittstellen für Desktops und Smartphones Die geballte Ladung OpenGL gab es zur diesjährigen Siggraph-Konferenz – und gleichsam zwanzigjährigem OpenGL-Jubiläum – in Los Angeles: Das verantwortliche Khronos-Konsortium...

Die geballte Ladung OpenGL gab es zur diesjährigen Siggraph-Konferenz – und gleichsam zwanzigjährigem OpenGL-Jubiläum – in Los Angeles: Das verantwortliche Khronos-Konsortium veröffentlichte die Version 4.3 der 3D-Grafikschnittstelle und stellte auch die finalen Spezifikationen des Mobil-Pendants OpenGL ES 3.0 vor. OpenGL ES ist die dominierende 3D-Schnittstelle bei Smartphones und Tablets – in über 90 Prozent der 2011 verkauften Mobiltelefone kommt sie laut den Marktforschern von Jon Peddie Research zum Einsatz und wird unter anderem von Googles Android und Apples iOS unterstützt.

Die Schnittstellen rücken mit den neuen Versionen noch enger zusammen: Beide unterstützen nun die Texturkompressionsformate EAC und ETC2. Mobile OpenGL-ES-3.0-Anwendungen lassen sich auf dem Desktop mittels OpenGL 4.3 ausführen.

OpenGL ES 3.0 bringt eine ganze Reihe neuer Funktionen mit und bleibt dennoch abwärtskompatibel. Besonders Spiele sollen durch die zahlreichen Verbesserungen an der Render-Pipeline zukünftig mit noch hübscheren Effekten auf mobilen Geräten aufwarten. Außerdem geschieht die Bildsynthese durch Occlusion Queries, Transform Feedback und Instanced Rendering wesentlich effizienter – das soll auch die Leistungsaufnahme drücken und folglich die Akkulaufzeit erhöhen.

Via Occlusion Queries erfahren 3D-Anwendungen, ob Pixel von noch zu zeichnenden Objekten verdeckt würden. Ist dies der Fall, werden sie nicht gezeichnet – das spart Funktionsaufrufe und Rechenzeit. Durch Instanced Rendering lassen sich zahlreiche Kopien eines Objekts mit nur einer Anweisung zeichnen. So sind beispielsweise weitläufige Wälder oder große Armeen einfach umsetzbar. Mit Hilfe von Multiple Render Targets (MRT) lassen sich mehrere Oberflächen mit einem Zeichenbefehl rendern – OpenGL ES 3.0 unterstützt mindestens vier MRTs. Durch Transform Feedback sind beispielsweise aufwendigere Partikeleffekte als bisher möglich. Denn die Funktion greift bereits verarbeitete geometrische Daten ab und schreibt sie in einen eigenen Speicherbereich, sodass sie nicht für jedes Einzelbild wieder neu durch die gesamte Pipeline geschleust werden müssen. Durch die Funktion Primitive Restart lassen sich mehrere Triangle Strips, also miteinander verbundene Dreiecke, mit einem Befehl zeichnen. Auch 3D-Texturen und die etwa zur Schattendarstellung wichtigen Depth Textures sind nun mit an Bord.

Eine Vorschau auf die mögliche Darstellungsqualität durch OpenGL ES 3.0 bietet ein Video mit einer Szene der kommenden Version 3.0 des Benchmark-Tools GLBenchmark. Sie verwendet Instanced Rendering für die Fahrzeuge, Occlusion Queries und Deferred Rendering mit MRTs und Depth Textures. Eine neue Version der OpenGL Shading Language ES (GLSL|ES 3.0) bringt nun volle Unterstützung für 32-Bit-Integer- sowie 32-Bit-Gleitkomma-Operationen mit und beseitigt viele Beschränkungen der Vorgängerversion.

Auch bei der Desktop-Schnittstelle OpenGL 4.3 löst sich eine bis dato limitierende Kette: Denn die gewichtigste Neuerung ist zweifelsohne die Einbindung von Compute Shadern. Ihr Funktionsumfang ist laut Khronos vergleichbar mit den Compute Shadern aus DirectX 11. Damit sind nun universelle Berechnungen innerhalb der Grafik-Pipeline möglich. Ursprünglich exklusiv von den Prozessorkernen übernommene Aufgaben lassen sich so auf die Grafikkerne auslagern und parallel verarbeiten – angepasste Software ist dafür allerdings zwingend erforderlich. Khronos führt dabei Fotobearbeitung und Geometrieberechnungen als Anwendungsbeispiele auf. Überdies seien in Spielen aufwendigere Effekte möglich.

Neben zahlreichen weiteren Funktionen will Khronos auch die Render-Performance bei OpenGL 4.3 gesteigert haben. Die GPU-Hersteller AMD und Nvidia haben bereits kompatible Grafiktreiber veröffentlicht. Die kompletten Spezifikationen mit sämtlichen Neuerungen sind auf der OpenGL-Webseite einsehbar (siehe c’t-Link). (mfi)

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