Uningine Demo

Luca Barbieri, uno de los desarrolladores de la arquitectura gráfica Gallium3D, publicó el código necesario para disponer de Direct3D 10/11 en Linux sin pasar por ningún tipo de intermediario, accediendo directamente a los drivers de video.

Hasta la fecha, el soporte de Direct3D en Linux era limitado: básicamente se trataba de una capa construida sobre OpenGL, el sistema gráfico 3D nativo en Linux, lo que tenía el problema de que cada operación sobre Direct3D necesitaba convertirse en operaciones equivalentes de OpenGL, para recién llegar a los drivers y luego al hardware.  Si bien en la práctica esto no significa degradar el rendimiento de una forma notoria, tenía la complejidad de cualquier tipo de traducción de este tipo, en donde no hay una equivalencia uno a uno, lo que significa mantener miles de líneas de código y aplicar un considerable esfuerzo para implementar cada versión del API.

Gallium3D busca la independencia de los distintos actores de un sistema gráfico, estos son las aplicaciones, API’s como OpenGL y Direct3D, Sistemas de Ventanas (X o Windows), drivers y finalmente hardware.  En la actualidad todos estos componentes están fuertemente ligados y por ejemplo en Windows prácticamente no hay alternativas viables entre usar OpenGL o Direct3D, y en el caso de Linux lo único garantizado hasta el momento era el soporte de OpenGL.

Con Gallium3D no hay que casarse con ninguna tecnología en particular, y el trabajo de Luca justamente apunta a convertir a Direct3D en una gráfica API nativa en Linux, al mismo nivel de lo que hoy en día es OpenGL.  Es más, según los entendidos, el diseño de Direct3D 11 es superior en cuanto a potencia y simplicidad el compararse con OpenGL, lo que significará una alternativa de primer nivel para los desarrolladores de aplicaciones gráficas sobre sistemas no-Windows:

El tercer objetivo es proveer una alternativa para programación gráfica superior a OpenGL en sistemas no-Windows, particularmente en Linux y otros sistemas abiertos. Gracias a un limpio diseño planteado desde cero, las APIs Direct3D 10/11 son superiores a OpenGL y pueden ser soportadas por menos código y tiempo de desarrollo, tal como se puede ver al comparar las lineas de código de esta implementación (Direct3D sobre Linux) respecto a la implementación actual de OpenGL a través de Mesa. Finalmente, una implementación madura de Direct3D 10/11 va a ser intrínsecamente más rápida y confiable que las implementaciones de OpenGL, gracias a un API significativamente más pequeña y la forma en que se divide el trabajo entre el API y las aplicaciones.

En el caso de los drivers de código cerrado de ATI y NVIDIA no se cuenta con acceso directo a las funciones de aceleración sin antes pasar por OpenGL, pero aún así la situación de Gallium3D es muy superior al estado actual de las traducciones ente Direct3D y OpenGL, esto debido a que la implementación de Direct3D sólo depende de Gallium3D y es éste quien usará en forma nativa los servicios del hardware a través de un API basado en OpenGL, sin forzar una traducción entre API’s.

¿Qué significa para los juegos en Linux?

La implementación de Direct3D es una parte del problema, también se encuentra el desafío de tener API’s adecuadas para sonido y manejo de dispositivos de entrada, realidad que ha mejorado bastante en los últimos años. Pero esto es sólo si pensamos en juegos nativos para Linux usando Direct3D, porque en realidad los primeros beneficiados con este avance son las implementaciones del API de Windows en Linux, como es el caso de wine y productos derivados como Cedega.

Tanto wine como sus derivados usan el actual mecanismo de transformación de invocaciones desde Direct3D a OpenGL, y con un gran esfuerzo se había logrado implementar hasta Direct3D 10.  Con Gallium3D se podrá optar por usar Direc3D 11 directamente, sin pasar por OpenGL y es cosa de tiempo de que esta alternativa se encuentre disponible para todo el mundo.

Link: Direct3D 10/11 is now natively implemented in Linux (Phoronix)

Recordemos que WebGL se basa en un subconjunto del API OpenGL llamado OpenGL ES, el mismo subconjunto que están usando los dispositivos móviles para sus aplicaciones 3D.  El problema es que en Windows el soporte por excelencia en los drivers es para Direct3D y no OpenGL, por lo que WebGL podría sufrir por culpa de malas o inexistentes implementaciones de OpenGL ES en los drivers para Windows.

Para evitar este problema, Google anunció el proyecto ANGLE, que significa Almost Native Graphics Layer Engine, o “motor de capa gráfica casi nativa”.

Se trata de una pequeña capa de traducción que convertirá las llamadas OpenGL ES a llamadas Direct3D, de la misma forma en que en sistemas Unix se ocupa WINE para convertir llamadas Direct3D en llamadas OpenGL. Ya que OpenGL ES es sólo un subconjunto de las API’s DirectX y OpenGL, el trabajo no debería ser titánico.

El código de ANGLE será distribuido como código abierto bajo licencia BSD y sólo tiene utilidad en sistemas Windows, ya que otras plataformas como Mac OSX y Linux usan OpenGL como API principal:

Las implementaciones actuales de WebGL necesitan enviar comandos gráficos al escritorio basado en OpenGL para dibujar el contenido. Este requerimiento no es un problema en computadores corriendo OSX o Linux, donde el API principal es OpenGL y por lo tanto cuentan con un soporte sólido.  En Windows, sin embargo, la mayoría de las aplicaciones de gráfica potente usan Direct3D en vez de OpenGL, por lo que no siempre están disponibles los drivers de OpenGL.

Links:
- Introducing the ANGLE Project (blog de Chromium)
- Chrome tendrá aceleración por GPU (CHW.net)

El héroe se llama Chia-I Wu, y tiene bastante experiencia en Mesa gracias a su trabajo para implementar OpenGL ES, que es la especificación de OpenGL dirigida a dispositivos móviles.

En su estado actual, Mesa para Android  es capaz de acelerar el compositor de Android, equivalente funcional al famoso Compiz de Linux, y también ya permite que las aplicaciones actuales para Android puedan correr con aceleración 3D por hardware sin que se les tenga que hacer ningún cambio.

Básicamente el trabajo de Chia-I ha sido mejorar el soporte de OpenGL agregando nuevas extensiones y escribiendo un nuevo driver EGL llamado egl_android.  EGL es básicamente el driver de bajo nivel que se encarga de conectar Mesa con el hardware y la plataforma subyacente.

El trabajo de Chia-I incluso va más allá de Android, ya que ha tenido que hacer modificaciones para que Mesa funcione correctamente en sistemas que no usan X.org, por lo que sus cambios también beneficiarán al sistema gráfico Wayland.

Link: Mesa comes to Android-bases x86 netbooks (Phoronix)

La última versión de Firefox disponible como nightly build ahora incluye la implementación de WebGL del proyecto Mozilla.  En el video que acompaña este artículo se puede ver Firefox sobre Mac OSX mostrando un visor de modelos del juego Spore, implementado con WebGL.

Este nuevo estándar para manejar gráficos 3D en la web aun está en etapa de definición, pero algunos proyectos ya están creando las primeras implementaciones, tal como lo hizo WebKit hace unos días.

Aquellos que deseen probar la implementación de Mozilla, pueden descargar el último nightly build y activar la opción webgl.enabled_for_all_sites a través de la URL especial about:config. Esta nueva funcionalidad está disponible para los usuarios de Mac, Linux y Windows, pero estos últimos necesitan descargar un archivo DLL adicional y habilitar otras opciones.  Se pueden encontrar las instrucciones completas en el blog de Vladimir Vukićević.

La implementación de WebGL está basada en OpenGL, pero en el caso particular de Windows, esta API no siempre está disponible.  En forma temporal se está usando un port para Windows del proyecto de código abierto Mesa, pero hay planes de soportar Direct3D en el futuro, de tal forma que funcione en Windows nativamente.

Links:
- WebGl in Firefox (Ars Technica)
- WebGL for Firefox (blog de Mozilla)

(c) Unigine

Unigine Corp es una compañia Rusa que ha creado un motor gráfico comercial de alto grado de realismo para el desarrollo de videojuegos y aplicaciones de visualización en general.  Ya hay varios estudios que lo están usando e incluso en la misma compañia están desarrollando un juego con él para “probar de su propia medicina” y asi comprender mejor a sus clientes.

Además de la calidad técnica, un aspecto interesante es que este motor es multiplataforma y puede funcionar sobre Windows (incluyendo Vista) y Linux, lo que ha puesto un nuevo estándard sobre lo que se puede esperar del desarrollo gráfico en el sistema operativo libre.

Unigine soporta arquitecturas Intel de 32 y 64 bits o PowerPC de 64 bits, hace uso de las capacidades de los procesadores multicore y es compatible con al menos tres familias de compiladores : Microsoft Visual C++ 2005/2008, Intel Compiler 10.1 y GNU Compiler Collection (GCC) versiones 3.4.x y 4.x.x.

Para acceder al hardware de video se apoya en la API Direct3D 9 o 10 dependiendo del caso, y en la API OpenGL en los sistemas Linux.  Respecto al hardware requiere al menos un chip NVIDIA 6xxx,  ATI Radeon R5xx o superiores. También tiene soporte para las tecnologías NVIDIA SLI y ATI CrossFire en caso de estar disponibles y puede hacer render stereo en sistemas dual screen.

El manejo de luces es bastante impresionante, basta ver cómo despliega objetos como los focos de un automóvil o el mismísimo sol.  En los videos que hay en la página web de Unigine se puede ver cómo se maneja el aspecto de la luz para crear distintos ambientes dependiendo de la hora del día.

Entre otras características, tiene manejo de materiales, sistemas de partículas, luces y sombras volumétricas, lensflare, refracción y profundidad de campo.  Es capaz de manejar tanto modelo estáticos como dinámicos (creados al vuelo), generación de terrenos, agua y vegetación. También es capaz de manejar escenas complejas tanto puertas afuera como puertas adentro, aplica técnicas de LOD (Level Of Detail) para tratar con grandes cantidades de objetos de forma micro o macro, al igual que con los terrenos.

Unginie implementa modelado físico con detección de colisiones, física de cuerpos sólidos, física de partículas, soporte de destrucción parcial, motores y cuerpo elásticos.

Para facilitar la vida de los programadores tiene un sistema de scripting que es capaz de interactuar con extensiones construidas en C++, uso de multithreading, compilador y optimizador de bytecode, entre otros.

El motor no se detiene en los límites del aspecto gráfico y también incluye soporte para sonido con fuentes de sonido 3D ilimitadas, sonidos de ambiente, emulación de efecto doppler, ocultación de fuentes sonoras y ambientes con reverberación

El modelo de negocio de Unigine está enfocado a la gran industria audiovisual y de videojuegos en general, pero también tienen estrategias para trabajar junto a estudios independientes.  Ya hay varios estudios que están trabajando con esta tecnología y probablemente pronto comenzaremos a ver aplicaciones que usen este motor.  Esperemos que esto se traduzca en una excusa menos para que los juegos comerciales también estén disponibles en Linux.

En el sitio de Unigine se pueden encontrar videos demostrativos y si cuentas con el hardware, puedes bajar demos de este motor para ver cómo se comporta en vivo.

Links :
- Unigine Engine (Unigine Corp)
- Unigine tropics sets Linux OpenGL precedent (Phoronix)
- New Unigine project will work on Linux (Phoronix)

Este estándar será libre de royalties e independiente de la plataforma tal como se ha hecho previamente con OpenGL.  El equipo formado por Khronos y Mozilla ya está invitando a otras compañías para participar en este esfuerzo con la meta de tener lista una especificación funcional dentro de un año.

Mozilla, quien encabeza este equipo de trabajo, propone que este nuevo estándar esté basado en la API OpenGL ES 2.0, OpenGL for Embedded Systems (OpenGL para dispositivos empotrados). Se trata de la misma API que ya se está usando en plataformas como iPhone, Android y Symbian.

Chris Blizzard de Mozilla Corporation indica que esta nueva API se integrará a Firefox apenas esté lista

Nuestra intención es incluirla como una funcionalidad base en el release posterior a Firefox 3.5, asumiendo que todo salga bien por el lado de los estándares.

Tener Gráficos 3D acelerados junto con la nueva generación de motores JavaScript ultra rápidos que tendrá cada navegador, significa que comenzaremos a ver aplicaciones cada vez más avanzadas escritas en tecnologías web abiertas.

A pesar de que la API propuesta provee una base sólida para el desarrollo 3D, es de bajo nivel y significa un desafío para los desarrolladres que quieran darle un uso práctico.  Se cree que otros desarrolladores crearán bibliotecas y otras capas de abstracción sobre esta API estándar que provean interfaces de alto nivel para los desarrolladores, tal como ya ha sucedido con JQuery y Prototype en el lado de JavaScript.

Adaptar OpenGL parece ser el camino correcto, porque se trata de un estándar consolidado y que ya tiene bastante uso en la industria de los juegos y otras que dependen fuertemente de gráficos 3D.  Al usarla com una base de una API 3D neutral y abierta asegurará que los creadores tengan una gran cantidad de alternativas para contar con herramientas que ayuden a crear esta nueva generación de aplicaciones web.

¿Será esta la base de una nueva web?  ¿Será literalmente una Web 3.0?

Links:
- Khronos launches initiative to create open royalty free standard for accelerated 3D on the Web (Khronos Group)
- Mozilla and Khronos to bring standards-based 3D to the web (Ars Technica)
- Bringing accelerated 3D to the web (Chris Blizzard)