16 августа 2021 года Intel анонсировала свою первую линейку дискретных видеокарт Intel Arc на основе архитектуры Xe Alchemist. После очень долгого перерыва (предыдущий 3D-ускоритель компании, Intel i740, вышел аж в 1998 году) Intel планирует вернуться на важнейший для геймеров рынок, причем сразу взять высокий старт: новинка будет поддерживать все функции DirectX 12 Ultimate, включая аппаратное ускорение трассировки лучей, и даже получит собственный алгоритм реконструкции изображения XeSS для увеличения производительности. Тестовых образцов видеокарт пока, увы, нет, но информации о сети достаточно для первого анализа новинки.
Не первая попытка
Intel уже пыталась зайти на рынок игровых видеокарт. В 1998 году она выпустила i740, которая поддерживала DirectX 5.0 и OpenGL 1.1, работала на частоте 220 МГц и шла с памятью от 2 до 8 Мб. К тому времени уже начали появляться карты со значительно большим (до 32 Мб) объемом памяти, но в Intel сделали ставку на новую на тот момент шину AGP, при помощи которой карта должна была использовать системную память как свою. I740 оказалась очень проблемным продуктом — производительность карты страдала из-за недостатка встроенной памяти, производительность центрального процессора страдала из-за необходимости делить оперативную память и ее пропускную способность, и то, и то калечил кривой драйвер, а изображение на экране страдало из-за низкокачественного цифро-аналогового конвертера. Стоит отметить, что в конце 90-х рынок игровых видеокарт еще был сравнительно новым, поэтому многие компании просчитывались с архитектурой, но в Intel посчитали, что одной неуспешной попытки хватит, отменили уже почти готовые адаптеры i752 и i754, и на долгое время забыли о своей затее.
Новая архитектура
«Новейшая» история графических адаптеров Intel началась с Intel Iris Xe DG1, уже выпущенных на рынок. Это решение для бизнесов, которым нужны дешевые видеокарты для простых рабочих станций. Впечатляющих игровых результатов от DG1 ждать не стоит, но для Intel этот продукт важен, чтобы прощупать рынок и начать обкатывать архитектуру.
Теперь Intel анонсировала 4 линейки дискретных видеокарт. К профессиональному сегменту относятся Intel Xe HPC (High Performance Computing) с уклоном на вычислительные задачи и Xe HP с возможностью масштабирования для суперкомпьютеров и серверов. А обычным пользователям компания предложит Xe LP (Low Power) с низким энергопотреблением для компьютеров, которым не нужна мощная графика, и наиболее интересную геймерам Xe HPG (High Performance Gaming).
Интересно, что в анонсе Intel уже рассказывает о планах сразу на четыре поколения архитектуры видеокарт Arc: Alchemist, на которой выйдет первое поколение Arc HPG, Battlemage, Celestial и Druid. Кодовые имена явно отсылаются к классам в D&D, кроме Celestial. «Небожители» — это тип существ в D&D 5e, который включает в себя всех существ верхних планов бытия вроде ангелов.
Пока сложно сказать, насколько «поколения» Intel Arc будут отличаться друг от друга: будут ли это действительно крупные шаги вперед, как, например, от GeForce RTX 20X0 до RTX 30X0, или на старте Intel предпочтет обновлять свои карты чаще — например, добавляя те функции, которые в первую версию просто не успели. Пока что известно, что Alchemist будет поддерживать все современные графические фишки DirectX 12 Ultimate: mesh shading (аналог UE5 Nanite, который позволяет создавать модели более низкого качества из высококачественных), VRS (Variable Rate Shading, которая позволяет рендерить части экрана, которые игрок не может разглядеть, в более низком разрешении, улучшая производительность), аппаратное ускорение трассировки лучей, реконструкцию изображения при помощи нейросетей XeSS и апскейл видео нейросетями AI Video Enhance.
Раз уж мы чуть выше вспомнили NVIDIA, то по слухам, эта компания уже работает над архитектурой Hopper, которая вместо больших монолитных процессоров будет использовать чиплеты — большие кристаллы, набранные из множества модулей, параллельно работающих над разными задачами. Intel Xe HP с самого начала разработана с учетом подобного масштабирования. Но здесь важно помнить, что игры отличаются от вычислительных задач крайне высокой чувствительностью к задержкам, избежать которых при использовании чиплетов будет очень сложно. К тому же почти все современные игры использует историческую информацию о предыдущих кадрах для сглаживания, реконструкции изображения, глобального освещения или шумоподавления, а классическая методика рендеринга кадров по очереди разными ядрами будет мешать этим техникам. Скорее всего, обе компании придумают новый метод распределения графической нагрузки, однако вряд ли мы увидим эту технологию в ближайшие пару лет.
Драйвер
Давайте будем честны друг с другом: первые годы драйвер будет самым слабым звеном в видеокартах Intel Xe.
NVIDIA и AMD десятилетиями полируют свое программное обеспечение, постоянно улучшая производительность и стабильность. Что не менее важно — в обеих компаниях работают команды с большим опытом оптимизации драйверов, а сами драйверы содержат огромные библиотеки оптимизаций для старых игр, на создание которых ушли годы. У Intel пока такой базы нет, что открыто признала глава Intel Xe по софту Лиза Пирс в интервью Digital Foundry. Сейчас ее команда занимается оптимизацией драйверов под современные графические API — DirectX 11 и 12 и Vulkan, оставляя старые игры на DX9 и 10 и OpenGL работать на generic-шейдерах. Не идеальный вариант, но в условиях ограниченного количества инженеров и времени это — самый разумный из возможных подходов. Ведь именно новые игры будут выжимать все соки из железа, а разницу между 600 и 500 FPS в CSGO почувствуют только избранные киберспортсмены. Однако Лиза обещала, что ее команда доберется и до самых популярных старых игр.
Другой важный вопрос — графический интерфейс драйвера. В 2019 году Intel выпустила новый «Центр управления графикой». Он красивый и современный, но в нем не хватает многих функций, которые давно есть в драйверах NVIDIA и AMD вроде выбора типа вертикальной синхронизации (двойная, тройная или, что очень важно для многих консольных портов и слабого железа, в половину частоты развертки монитора), управление VRS и уровнем сглаживания, что особенно важно для старых игр. Драйверы AMD и NVIDIA позволяют записывать или стримить геймплей напрямую при помощи встроенных инструментов, а утилита GeForce Experience может накладывать на игру уникальные фильтры и фильтры ReShade напрямую без сторонних утилит, а также снимать скриншоты в HDR. Драйвер NVIDIA, хоть и использует интерфейс времен Windows XP, позволяет изменять огромное количество настроек рендеринга для каждой игры, а Radeon Crimson идет со встроенным софтом для разгона, управления кулерами и андервольтинга.
Intel точно работает над многими из этих функций, но, если какие-то из них можно будет ожидать вместе с запуском Xe HPG, то многие наверняка останутся в разработке на долгие годы. Конечно, производительность важнее дополнительных переключателей, которыми никогда не воспользуются большинство игроков. Программные инженеры Intel очень серьезно подошли к созданию новых драйверов для дискретной графики, уже несколько лет разрабатывая масштабируемую платформу, которая останется с Intel на много лет и архитектур. Лиза Пирс пока не признается, какие изменения коснутся записи и стриминга геймплея, но хочется надеяться, что Intel подготовит решение, сравнимое с последними поколениями кодировщиков видео от NVIDIA, которые с легкостью побеждают конкурентов по качеству изображения, уступая только программному кодированию на процессоре.
Нейросети и лучи
Intel недаром много лет готовилась к выходу на рынок дискретной графики — это позволило ей разглядеть тренды и посмотреть, чей подход победит — уникальный софт и кремний NVIDIA или открытый код и неспециализированные железо AMD — и выбрать самый оптимальный вариант. Intel Xe Alchemist берет у конкурентов лучшее: трассировку лучей, открытый софт и хитрые фишки с машинным обучением.
Несмотря на то, что план архитектуры Intel Xe Alchemist делает упор на производительность с растеризацией, т.е. на классическую графику игр, на новых видеокартах все равно будут аппаратные блоки ускорения трассировки лучей. Конечно, как и в случае с NVIDIA, трассировка в реальном времени требует еще две близкие технологии — шумоподавление или реконструкцию изображения.
Шумоподавление необходимо, потому что трассировка лучей всегда создает изображение с шумами (зерном), от которых можно избавиться увеличивая количество лучей брошенных на каждый пиксель (для кино и 3D-мультфильмов уровня Pixar это, обычно, больше 8 лучей на пиксель). С такой нагрузкой в реальном времени не справятся даже самые мощные и быстрые видеокарты, поэтому в играх сейчас используют значения от 1 луча на пиксель и меньше, а от шума или не избавляются, или используют шумоподавление. У NVIDIA есть свой алгоритм, использующий нейросети и работающий на тензорных ядрах. Intel пока ни о чем подобном не говорила, но очень вероятно, что такие разработки ведутся, потому что во всех интервью и презентациях команда Intel Xe очень любит рассказывать о том, как нейросети станут важны для игр в будущем.
4К-версия демонстрации XeSS от Digital Foundry
Зато Intel с удовольствием рассказывает про XeSS (Xe Super Resolution) — алгоритм реконструкции изображения при помощи нейросетей. Если вкратце, это NVIDIA DLSS, только от Intel. Алгоритм рендерит изображение в более низком разрешении (на примере реконструкции 1080p в 4К), собирает исторические данные из предыдущих кадров и векторы движения и на основе этой информации с натренированной на играх нейросети заполняет пробелы в пиксельной сетке. Демонстрация выглядит очень убедительной, но такую демку легко «подкрутить», а медленные, плавные, равномерные движения камеры — это практически идеальный случай для реконструкции. Ну и вспоминая развитие DLSS, можем сказать, что в случае с подобной нейросетью самое важное это практика: чем на большем количестве игр будет обкатываться XeSS — тем лучше окажется ее работа. Так что с нетерпением ждем первых практических результатов.
Гораздо интереснее не сама XeSS, а обещания Intel, что это технология будет открытой и хотя бы в упрощенном варианте будет работать на любой современной видеокарте. В теории это позволит разработчикам внедрять в игру только одну универсальную технологию и не волноваться, что она может не работать на каком-то железе. На практике это заявление оставляет больше вопросов, чем ответов. Что значит «открытая»? Если это значит «open source», когда любой разработчик может посмотреть исходный код, а AMD и NVIDIA — оптимизировать свои видеокарты под работу с XeSS, то все замечательно. Если это подразумевает «будет SDK (Software Development Kit, набор для внедрения технологии в игры) в открытом доступе» и больше ничего, то это уже делает NVIDIA с DLSS SDK. На «полузакрытый» путь намекают и сторонние факты — XeSS использует не общий API для машинного обучения DirectML, а язык, разработанный Intel. В теории есть вероятность, что XeSS SDK может быть общим интерфейсом, который уже будет связываться с драйвером Intel, NVIDIA или AMD, но это маловероятно.
Помощь геймерам или еще одна проблема?
Многие блогеры и геймеры уже предвкушают, что Intel Arc наконец-то положит конец дефициту видеокарт на рынке. Логичное предположение, учитывая, что Intel — одна из редких компаний, которая и создает дизайн, и производит свои чипы. Однако чипы Intel Arc будут производиться тайваньским фабом TSMC на 6 нм техпроцессе и почти наверняка делить производственные мощности с NVIDIA и AMD. У первой помимо видеокарт в портфолио еще и консоли Nintendo Switch, у второй — ее же процессоры, а также консоли PS5, Xbox Series S и X. Затягиваем пояса потуже, дефицит продолжается.
Еще хуже то, что к моменту выхода Intel Arc Alchemist цены на графические и центральные процессоры, контроллеры памяти и вообще любые кремниевые чипы ощутимо подскочат. По информации Wall Street Journal, TSMC планирует поднять цены на 10% на чипы на 7 нм и более новых техпроцессах и на 20% при использовании старых технологий. AMD производит все свои продукты на TSMC, включая чипы для консолей Xbox Series и PS5, NVIDIA тоже была частым клиентом тайваньского производителя, но предпочла производить большую часть GeForce 30-ой серии у корейской Samsung Semiconductor. Теперь Intel тоже привязана к ценам и мощностям TSMC, по крайней мере для своих видеокарт.
С другой стороны — поначалу Intel придется приложить большие усилия, чтобы убедить пользователей покупать свои видеокарты. Вряд ли компания сразу сможет превзойти конкурентов в скорости видеокарт — поначалу хорошим результатом просто будет достигнуть уровня их массовых решений, постепенно дорабатывая драйверы. Поэтому остается один сильный инструмент — демпинг. Intel не самая бедная компания, так что наверняка сможет ради завоевания рынка долгое время держать цены ниже конкурентов. А это уже серьезный аргумент.
Запуская собственную линейку дискретных видеокарт, Intel начинает игру на чужом поле. У компании есть преимущества: известное имя, многолетние связи с партнерами и системными интеграторами, логистические цепочки и огромный капитал. Но все это есть и у двух главных игроков на этом рынке — NVIDIA и AMD (конечно, у AMD капитал существенно меньше, чем у остальных). Чтобы игроки и энтузиасты начали уважать бренд Arc, Intel надо по меньшей мере догнать, а лучше перегнать конкурентов по соотношению цена/производительность.
Графикой в Intel занимается старший вице-президент Раджа Кодури, который был главным архитектором Radeon Technologies Group. Он легендарный инженер с десятками лет опыта в S3, ATI, AMD и теперь Intel, который занимался разработкой новых технологий и архитектур. Никто не сомневается, что он способен сделать видеокарты, которые могут потягаться силами с лучшими продуктами конкурентов. Однако даже самые лучшие технологии могут пасть жертвой маркетинга, рынка, плохого менеджмента, недостатка веры начальства в продуктовую линейку. Пока видеокарты Intel Arc выглядят очень многообещающе. Но сможет ли компания составить реальную конкуренцию на рынке и дать игрокам что-то новое? Узнаем со временем!
