Mesa 3D

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La pile graphique de Linux comprend Mesa 3D
L’implémentation de EGL plus libwayland-EGL in Mesa 3D et Wayland

Mesa 3D est une bibliothèque graphique libre, initialement développée par Brian Paul, à partir d'août 1993, qui fournit une implémentation générique d'OpenGL pour réaliser des rendus graphiques tridimensionnels en temps réel, et ce sur de multiples plates-formes. Bien que Mesa 3D ne soit pas une implémentation officielle d'OpenGL, les structures, syntaxe et sémantique de son API sont celles d'OpenGL.

En juillet 2007, Mesa 3D est la seule[réf. nécessaire] implémentation d'OpenGL complètement open source. Elle est principalement utilisée par l'implémentation X.Org du système de fenêtrage X, qui l'utilise pour le rendu OpenGL pour les pilotes open-source DRI X.Org/OpenGL. X.Org fournit les fonctionnalités essentielles à la plupart des applications graphiques fonctionnant sous les plates-formes de type Unix, comme GNU/Linux.

Une mise à jour importante a été faite en juillet 2009 avec l'incorporation du travail réalisé sur Gallium3D, développé principalement par la société Tungsten Graphics (rachetée par VMware) et initialement prévu pour remplacer Mesa 3D. Cette nouvelle version simplifie le développement des pilotes graphiques en proposant un niveau d'abstraction unique sollicité par les pilotes graphiques et qui peut lui-même recourir à différents procédés d'accélération basés sur OpenGL, OpenGL ES, OpenCL[4] voire Direct3D (auquel Wine pourrait avoir recours). D'une manière générale, elle doit permettre une meilleure exploitation des capacités des processeurs graphiques actuels et peut fournir un procédé de décodage vidéo universel[5]. Enfin, Gallium3D rend possible l'utilisation du processeur graphique (GPU) pour des tâches de calcul, autrefois dévolues au processeur central (CPU) (on parle alors de General-Purpose computation on GPUs ou GPGPU).

Support des différentes architectures[modifier | modifier le code]

Sur l'architecture x86, les pilotes libres pour processeurs graphiques AMD (pilotes R300, R600, Radeon et RadeonSI) et Nvidia (pilote Nouveau) utilisent Gallium3D. Chez Intel en revanche seul les processeurs de la génération i915 utilisent Gallium[6] les processeurs plus récents (architecture/pilote i965), continue de recourir à Mesa pour les pilotes libres. Du code assembleur pour l'accélération des calculs via SIMD x86 et x86_64 (AMD64) sont également présents.

Sur l'architecture ARM, du code assembleur pour l’accélération SIMD (NEON) a été intégré à partir de 2012.

Des pilotes libres, utilisant Gallium , sont disponible dans le mainline de Mesa, pour différentes architectures :

Du côté des processeurs graphiques Mali d'ARM, une première version du pilote Lima, pour les Mali-400, dont le développeur préférait rester en dehors de Mesa, à stagné à partir de 2012, puis été abandonné en 2013. Une nouvelle version a été entreprise en juin 2017, gère les processeurs de série Mali-400 et 450 de l'architecture Utgard, et devrait être intégré à Mesa dans le courant 2018. 2 autres pilotes, Chai pour l'architecture Midgard (Mail-Txxx) et ?? pour l'architecture Bitfrost (Mail-Gxx), sont démarrés à peu près en même temps, et sont sur la voie de l'unification début 2018, sous le nom de Panfrost.

L’accélérateur de rendu purement logiciel LLVMpipe, du projet Gallium3D a été adapté à l'architecture x86 et à l'architecture ARM. Il est lié à Mesa 3D par défaut, depuis la version 10.2, sortie en juin 2014. Les auteur du pilote Panfrost, prévoient de l'utiliser afin, de permettre un rendu sur les fonctions non implémentées pendant la phase de développement.

Fonctionnalités[modifier | modifier le code]

Mesa 3D implémente les Interfaces de programmation graphiques suivantes :

  • OpenGL, rendu 3D temps réel
  • OpenGL ES, rendu 3D temps réel pour système embarqué, également utilisé par WebGL.
  • EGL, lien entre les API de rendu et le système de fenêtrage.
  • GLX, lien entre OpenGL et le serveur X.
  • OpenCL interface dédiée au calcul numérique
  • Vulkan est partiellement implémenté sur le pilote Intel pour les systèmes récents (Ivy Bridge et supérieur) depuis Mesa 3D version 12[13].
  • NIR (New Intermediate Representation) est un langage de représentation de shaders intermédiaire unifié, qui a pour but de simplifier et d'optimiser la compilation dans les langages des différentes unités matérielles de shaders[14].

et pilotes pour matériel graphique.

  • Dans sa forme actuelle, Mesa 3D est disponible et peut être virtuellement compilée sur toutes les plates-formes modernes.
  • Bien que n'étant pas une implémentation officielle d'OpenGL pour des raisons de licence, les auteurs de Mesa 3D ont travaillé à garder l'API conforme avec les standards d'OpenGL et de ses tests de conformité, comme définis par l'OpenGL Architecture Review Board (ARB).
  • Bien que Mesa 3D supporte l'accélération graphique de plusieurs cartes, elle peut aussi être compilée comme un moteur de rendu uniquement logiciel. Comme son code source est également disponible, il est possible d'en étudier le fonctionnement interne pour réaliser un rendu de type OpenGL.
  • Il est parfois possible de trouver des bogues dans les applications OpenGL en liant l'application avec Mesa 3D et en utilisant un débogueur pour pister les problèmes au niveau des couches internes de la bibliothèque.
  • Il a géré le rendu vectoriel 2D, OpenVG 1.1[15], utilisé principalement dans les interfaces embarquées à partir de la fin des années 2000, cette API a finalement été abandonnée et retirée en juin 2014, lors de la sortie de Mesa 10.6.0[16].
  • Depuis la version 10.1, Mesa 3D implémente la version 3.3 d'OpenGL. À noter que Mesa doit être compilé avec le paramètre --enable-texture-float pour pouvoir bénéficier des floating-point texture compte tenu d'une revendication de brevets faite par Silicon Graphics[17].

Historique[modifier | modifier le code]

Initialement, Mesa 3D réalisait tout le rendu des graphismes 3D au niveau du processeur central (CPU), mais l'architecture de Mesa 3D s'est ouverte pour implémenter le rendu en accélération matérielle au niveau du processeur graphique (GPU) afin de décharger le processeur central de cette tâche. Un des premiers pilotes à supporter l'accélération matérielle a été le pilote 3dfx pour l'API Glide pour les cartes graphiques très populaires Voodoo I/II et autres. Tout le rendu était fait de manière indirecte dans le serveur X, ce qui n'était pas optimal en termes de vitesse de rendu.

Le Direct Rendering Infrastructure (DRI) a finalement succédé à l'ancienne architecture au sein de Mesa 3D en fournissant une interface de rendu 3D direct pour les applications OpenGL.

La version 7.4 a permis aux matériels supportés (Intel d'abord, ATI et NVidia ultérieurement) de tirer profit des évolutions du système graphique de Linux que sont le Graphics Execution Manager (GEM) et DRI2, puis le code de Gallium3D a été intégré dans la version 7.5[18].

La version 7.5 sortie le implémente la version 2.1 d'OpenGL[19].

La version 7.6, sortie le 28 septembre 2009, inclut le support OpenVG et une implémentation alpha de llvmpipe (Low-Level Virtual Machine) développée par José Fonseca et Zack Rusin pour VMware[20], permettant d'accélérer certaines parties du code lors d'interprétation purement logicielle en pré-compilant le code.

La version 7.7, sortie le 21 décembre 2009, ajoute le pilote Gallium "SVGA" de VMware, permettant de faire bénéficier de l'accélération 3D les systèmes invités dans le cadre de la virtualisation.

La version 8.0 sortie le implémente la version 3.0 d'OpenGL.

La version 9.0, sortie le , apporte le support d'OpenGL 3.1. S'agissant spécifiquement des pilotes libres basés sur Gallium3D, cette version ajoute le support d'OpenCL pour les puces Nvidia et AMD (le pilote R600g semblant toutefois le plus avancé des pilotes libres en la matière)[21], et celui de VDPAU (pour le moment limité à MPEG1 et MPEG2).

La version 9.1, sortie le , apporte le support d'OpenGL ES 3.0.

La version 9.2, sortie le , intègre le pilote Gallium3D des puces Adreno, conçues par Qualcomm pour équiper les SoC ARM Snapdragon.

La version 10.0, sortie le , intègre DRI3 et offre la prise en charge d'OpenGL 3.2 et 3.3.

La version 10.1, sortie le , améliore le support OpenGL 3.3 en y ajoutant certaines puces nVidia et ATI.

La version 10.2, sortie le , est la première à être liée à llvmpipe par défaut. Cela améliore grandement le rendu logiciel (sans accélération par une puce graphique).

La version 10.3, sortie le , améliore le support OpenGL 4.x en y ajoutant des fonctions de cette API.

La version 10.4 est sortie le .

La version 11.0, sortie le implémente OpenGL 4.1[22].

La version 12.0, sortie le implémente OpenGL 4.3, ajoute un support partiel de Vulkan[23].

La version 13.0 sortie le implémente OpenGL 4.4[24].

La version 17.0 sortie le implémente OpenGL 4.5[25].

La version 17.1 sortie le implémente les shaders géométriques dans le rasteriseur logiciel, OpenGL 4.2 sur les architectures Intel i965[26].

La version 17.2 sortie le apporte quelques fonctions en plus en fonction des architectures[27].

La version 17.3 sortie le ajoute libtxc_dxtn, active par défaut les compressions de texture GL_EXT_texture_compression_s3tc et GL_ANGLE_texture_compression_dxt, sur les architectures le supportant[28].

La version 18.0 sortie le implémente OpenGL 4.5[29].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « http://www.mesa3d.org/intro.html »
  2. « https://lists.freedesktop.org/archives/mesa-dev/2018-November/209600.html »
  3. « https://cgit.freedesktop.org/mesa/mesa/tag/?h=mesa-18.0.0-rc5 » (consulté le 22 mars 2018)
  4. (en) Page GalliumCompute sur le wiki dri.freedesktop.org
  5. (en) "The State Of Gallium3D Video Decoding" par Michael Larabel, Phoronix,
  6. (en) « Mesa - root/src/gallium/drivers/i915 », sur cgit.Freedesktop.org
  7. (en) « Mesa - root/src/gallium/drivers/freedreno »
  8. « Mesa - path: root/src/gallium/drivers/etnaviv »
  9. (en) « VC4 », sur Compte Github de Eric Anholt
  10. (en) « Mesa - root/src/gallium/drivers/vc4 »
  11. (en) « Mesa - root/src/gallium/drivers/vc5 »
  12. (en) « Mesa - root/src/gallium/drivers/regra »
  13. (en) Michael Larabel, « Mesa 12.0 Released With OpenGL 4.3 Support, Intel Vulkan & Many Other Features », sur Phoronix.com,
  14. (en) Jason Ekstrand, « NIR: A new compiler IR for Mesa », sur jlekstrand.net
  15. (en) « OpenVG State Tracker »
  16. (en) « Mesa 10.6.0 Release Notes / June 14, 2015 »
  17. (en) ARB_texture_float sur http://cgit.freedesktop.org/mesa
  18. (en) "Mesa 7.5 Finally Released w/ New Features" par Michael Larabel, Phoronix,
  19. (en) "Mesa 7.5 Release Notes"
  20. (en) Mesa 7.6 Release Notes, 28 September 2009
  21. (en) "OpenCL/Clover Is Closer To Mesa Merging" par Michael Larabel, Phoronix,
  22. http://mesa3d.org/relnotes/11.0.0.html
  23. http://mesa3d.org/relnotes/12.0.0.html
  24. https://www.mesa3d.org/relnotes/13.0.0.html
  25. https://www.mesa3d.org/relnotes/17.0.0.html
  26. https://www.mesa3d.org/relnotes/17.1.0.html
  27. https://www.mesa3d.org/relnotes/17.2.0.html
  28. https://www.mesa3d.org/relnotes/17.3.0.html
  29. https://www.mesa3d.org/relnotes/18.0.0.html

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]