0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Новые детали Godfall: источники вдохновения, классы, трассировка лучей и прочие технические особенности

Содержание

Трассировка лучей в Control. Разбираемся в нюансах

Все чаще мы слышим о трассировке лучей в играх, и все больше новых проектов получают поддержку этой технологии. Последней крупной игрой с трассировкой стал экшен Control от Remedy Entertainment. И данная игра является отличной демонстрацией новой технологии, поэтому мы рассмотрим нюансы работы трассировки в данном обзоре. Сравним качество изображения в обычном режиме и с трассировкой, попутно оценив изменения в производительности. Также поговорим о технологии NVIDIA DLSS и ее влиянии на данную игру.

Control может работать под DirectX 11 и DirectX 12. Трассировка лучей доступна только в среде DirectX 12 и требует Windows 10 версии 1809 или новее. На данный момент оптимальным решением для игр с трассировкой является серия видеокарт GeForce RTX, хотя в теории вы можете включить новые эффекты и на GeForce GTX, но с очень низкой производительностью. GeForce RTX обладают лучшим быстродействием в обработке ray tracing благодаря аппаратному ускорению и наличию специальных блоков RT в GPU Turing.

Трассировка лучей

В данной игре трассировка лучей используется для построения реалистичных отражений и достоверного затенения с учетом прямого и отраженного света. В настройках графики имеется пять отдельных параметров для трассировки и два предустановленных профиля качества. Высокое качество трассировки предлагает все пять параметров, при среднем качестве включены только два. Описание этих настроек ниже:

  • Трассировка отраженных лучей. Для реалистичной детализации, согласованности и внеэкранных отражений.
  • Трассировка лучей прозрачных отражений. Для прозрачных объектов, например, стекла.
  • Трассировка лучей непрямого рассеянного освещения. Для улучшения прорисовки непрямого освещения.
  • Трассировка лучей контактных теней. Для улучшения детализации и точности теней.
  • Трассировка обломков. Разрешает трассировку для обломков разрушенных объектов.

Первые два пункта можно считать наиболее важными, поскольку они обеспечивают самые явные изменения в графике, добавляя отражения на большинство окружающих поверхностей и улучшая отражения там, где они есть и в обычном режиме. Трассировка непрямого освещения лучше учитывает влияние отраженного света, она будет добавлять цветовые блики от ярких объектов, влиять на освещенность объектов с учетом отраженного света. Трассировка контактных теней обеспечит реалистичные теневые зоны в зонах соприкосновения объектов. Последний пункт активирует все сложные механизмы трассировки для осколков, которые образуются после разрушений объектов. А поскольку в игре высокая разрушаемость окружения, таких осколков много и данный параметр может заметно влиять на производительность в экшен-сценах.

Оценим визуальные изменения на нескольких примерах. Изначально мы работали с игрой в разрешении 4K при максимальных настройках графики со сглаживанием MSAA 2x. Для удобства сравнительные скриншоты уменьшены до разрешения 2560×1440, сравнительное видео доступно в 4K.

В обычном режиме стекло не имеет отражений, но трассировка сразу добавляет их. Причем в отражении виден весь интерьер за спиной героини и находящийся слева от нее другой персонаж. Зона под стеклом становится светлее. И даже на костюме героини появляются блики, что делает его поверхность более фактурным.

Разница между обычным режимом и простой трассировкой серьезная. А вот повышение качества RTX уже не столь явно влияет на общие впечатления, хотя есть изменения в тенях и мелких нюансах. Попытаемся разобраться в этих нюансах на других примерах.

Включаем трассировку и получаем отражения на стекле. Также обратите внимание, что появились отражения на металлических частях красных цилиндров и даже металлический каркас тележки меняет свою фактуру — вместо однотонного материала блестящая поверхность с бликами от светлого пола. Повышение качества трассировки влияет на тени, что хорошо видно по флагу и дальним в правой части кадра. Они все находятся вне зоны прямого освещения и при высоком уровне трассировки темнее, чем при среднем.

Для наглядности представим некоторые изменения в виде анимированных иллюстраций. Вначале сравнение отражений на стекле.

Теперь посмотрим на тени при среднем и высоком качестве трассировки.

Есть изменение в теневой зоне под тележкой и на предметах. Темнее зона за стеклом в левой части фрагмента.

В игре действительно много стекол. Но как трассировка влияет на другие поверхности? Ответ ниже.

Трассировка меняет отражения на полу и блики на ступеньках. Вместо неясных пятен от сосен мы получаем более детализированные контуры с зелеными фрагментами. Появляются блики на перилах по краям кадра. При среднем качестве трассировки нижняя часть ветвей темнеет, высокое качество усиливает эту дифференциацию, помогая лучше подчеркнуть форму ветвей. Также при высоком качестве резко уменьшаются тени от перил по бокам, что более естественно.

Далее еще один показательный пример. Сравним обычное качество с максимальным уровнем трассировки.

Усиливается эффект плотного света за спиной героини. Появляются новые блики на диване, коробках и прочих элементах интерьера. Сочетание этих бликов с изменениями в тенях создают четкое ощущение направленного света.

Ниже эти кадры представлены в виде анимированного сравнения.

Меняется структура отражений на полу — больше деталей, ярче световые пятна от ламп. Это лучше подчеркивает фактуру поверхности и усиливает глубину кадра. Трассировка меняет цвет и освещенность блестящих элементов на центральной колонне. Появляется небольшой блеск от ламп даже на красных поверхностях.

Сравним небольшой фрагмент при среднем и высоком качестве трассировки.

Основное изменение при высоком качестве — красный оттенок на объектах, который образует отраженный от пола света. Во втором режиме тени от урны и под стульями темнее, а растения светлее.

Следующий пример покажет изменения только в затенении объектов. Особенность сцены в наличии нескольких светильников на потолке и множестве объектов в кадре.

Трассировка добавляет неравномерность в освещенности для многих объектов. Появляются блики на вентиляторе, ящиках и некоторой аппаратуре, а тени в местах соприкосновения становятся интенсивнее. Большая тень в левой части кадра немного светлее, но попутно проявляется эффект «шума», и эта зернистость выглядит неприятно.

Появление четко выраженной светлой и темной стороны позволяет лучше выделить разные объекты.

Сглаживание NVIDIA DLSS

Теперь посмотрим на особенности работы DLSS. Технология DLSS (Deep Learning Super Sampling) использует глубокое обучение для интеллектуального масштабирования и сглаживания, замещая другие варианты сглаживания и ускоряя производительность. Позволяет компенсировать падение быстродействия после включения трассировки, но при этом может страдать детализация картинки.

Изначально сглаживание DLSS ориентировано на высокое разрешение 4K. В Control после активации данной технологии вы можете регулировать входное разрешение. Лучшим вариантом является выбор максимально доступного входного разрешения 2560×1440 для итогового 4K DLSS (3840×2160). С такими настройками мы и провели сравнение. Ниже полноформатные изображения в родном разрешении 3840×2160.

Даже при детальном сравнении мы заметили явные изменения только в текстуре пола и фигурке героини — без DLSS они немного четче.

Далее сравнение идентичных фрагментов.

Все выглядит очень позитивно для DLSS. Разницу с оригинальным 4K трудно заметить даже при детальном сравнении. И очертания некоторых предметов с DLSS более плавные, чем в обычном режиме с MSAA 2x (обратите внимание на спинку кресла).

Взглянем на другое сравнение.

Никаких заметных изменений! Даже бахрома на флажке не теряет свои очертания.

Видеосравнение

Дополним приведенные скриншоты сравнением в видеоформате.

Видео доступно в 4K. Записано на NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti.

Теперь разберемся с производительностью.

Тестовый стенд

Конфигурация тестового стенда следующая:

  • процессор: Intel Core i7-6950X (3,0@4,2 ГГц);
  • кулер: Noctua NH-D15 (два вентилятора NF-A15 PWM, 140 мм, 1300 об/мин);
  • видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition;
  • материнская плата: MSI X99S MPower;
  • память: G.Skill F4-3200C14Q-32GTZ (4×8 ГБ, DDR4-3200, CL14-14-14-35);
  • системный диск: Kingston SSDNow KC400 (512 ГБ, SATA 6Gb/s);
  • дополнительный диск: WD Red 3TB WD30EFRX (3 ТБ, SATA 6Gb/s, 5400 об/мин);
  • блок питания: Raidmax Cobra RX-800AE;
  • операционная система: Windows 10 Pro x64;
  • драйвер GeForce: NVIDIA GeForce 436.30.

Для тестирования выбрана локация «Центр исследований», поскольку на ней наблюдалась самая низкая производительность. Выполнялась пробежка от лифта до лестницы с перестрелкой и метанием предметов во врагов. Тесты проведены в разрешениях 2560×1440 и 3840×2160.

Результаты тестирования

Видеоадаптер GeForce RTX 2080 Ti хорошо справляется с разрешением 2560×1440, обеспечивая более 60 fps со средним качеством трассировки, но дальнейшее повышение настроек снижает производительность до 50 fps и ниже. Падение производительности относительно начального уровня 35% при среднем качество RTX и до 80% при высоком качестве. Активация DLSS обеспечивает ускорение в 45–62%.

В разрешении 4K ситуация более печальная. Уже при среднем качестве трассировки средняя производительность едва превышает 30 fps, а при высоком качестве это менее 24 fps. Зато DLSS обеспечивает ускорение около 80% в самом тяжелом режиме. И с DLSS в 4K мы получаем вполне приемлемые результаты.

Ниже демонстрация игры в 4K DLSS с эффектами трассировки среднего уровня.

Выводы

На данный момент Control является одной из лучших демонстраций трассировки лучей в играх. Эта технология добавляет детализированные отражения там, где их не было, и улучшает там, где они были. Трассировка меняет фактуру некоторых объектов, добавляя им отражающие свойства. Поэтому металлические элементы выглядят более реалистично. Меняется общее затенение. В зависимости от освещенности и влияния отраженного света мы видим дополнительные блики и тени на объектах, что лучше подчеркивает их объем и структуру. Есть цветовое влияние одних поверхностей на другие. Все это усиливает ощущение направленного объемного света и повышает реализм картинки. И это отлично вписывается в общую стилистику игры с обилием блестящих интерьеров и сложным освещением. Новые отражения и теневые нюансы делают картинку более насыщенной и красивой. После того, как поиграешь с трассировкой, возвращаться к простому режиму совершенно не хочется.

Читать еще:  Dragon Ball FighterZ — не в бровь, а в глаз

Основной проблемой трассировки остается сильное падение производительности. Флагманский видеоадаптер GeForce RTX 2080 Ti позволяет играть с трассировкой в разрешении 2560×1440, но при дальнейшем повышении разрешения частота кадров падает до неприемлемого уровня. На помощь приходит технология NVIDIA DLSS. Если в некоторых играх это замыливает картинку, то в Contrrol изображение в 4K DLSS минимально отличается от оригинального 4K. Поэтому смело включайте данный режим для максимального разрешения. И пока кто-то спорит о целесообразности трассировки в играх, счастливые обладатели GeForce RTX 2080 Ti уже могут играть в Control при разрешении 4K с графикой максимального уровня, недоступной на видеокартах старого поколения.

Если говорить о разнице между средним и высоким качеством трассировки, то первый вариант является более практичным — вы получите красивые отражения и изменения в затенении при более щадящем падении производительности. Дальнейшее повышение качества трассировки влияет только на затенение и осколки, что не так бросается в глаза, а по производительности бьет очень сильно.

Трассировка лучей: что, как и почем

С самого первого своего публичного явления на Gamescom 2018 архитектура Nvidia Turing стала предметом всеобщего обсуждения. Этот метод рендеринга уже давно был недостижимой мечтой графических технологий и вот, наконец, видеокарты вроде Nvidia GeForce RTX 2080 научились с ним работать с приемлемой производительностью.

Трассировка лучей, пожалуй, самое значительное улучшение графики в игровом мире за последние годы. Во всяком случае, в ПК-гейминге.

Так что же такое рейтрейсинг (ray tracing)? Это продвинутый и очень реалистичный способ рендеринга света и теней, благодаря которому компьютерная графика в фильмах и сериалах выглядит столь правдоподобно. Но есть одно «но» (на самом деле, конечно же, не одно): поскольку трассировка работает посредством симуляции и отслеживания каждого луча света от источника, технология крайне требовательна к мощности железа. В этом кроется главная причина, по которой мы не видели рейтрейсинга в играх. До сих пор.

В наши дни трассировка уже доступна на ПК, хотя пока лишь самые крупные тайтлы рискуют пользоваться ей, и то в ограниченном виде, довольствуясь лишь реалистичными отражениями или тенями. Игр, созданных при полной поддержке ray tracing, еще не существует.

Впрочем, благодаря творческому конкурсу DXR Spotlight, проводимому при поддержке Nvidia, Epic и Microsoft, разработчики игр и создатели контента со всего мира могут показать, чего можно достичь при помощи этой технологии от теней и отражений до реалистичного глобального освещения в реальном, конечно же, времени.

Самое время разобраться, что такое трассировка лучей, как она работает и что дает нашим играм. Учитывая тот факт, что технология новая и почти каждый день появляется какая-нибудь новая информация о ней, мы постараемся своевременно обновлять эту статью.

Что такое трассировка лучей?

Это метод рендеринга изображения, позволяющий создавать потрясающе реалистичные световые эффекты. По сути, алгоритм отслеживает путь каждого луча от источника и симулирует способ, с которым свет взаимодействует с каждым виртуальным объектом на своем пути.

В последние годы мы наблюдали, как внутриигровое освещение становится все более и более правдоподобным, но преимущества новой технологии касаются больше не самого света, а того, каким образом он применяется в игровом мире.

Благодаря трассировке мы с вами сможем увидеть гораздо более реалистичные тени и отражения, а также продвинутые эффекты просвечивания и рассеивания света. Алгоритм принимает во внимание то, каким образом лучи падают на объект, просчитывает их взаимодействие и выдает изображение, подобное тому, что увидел бы человеческий глаз в схожих условиях в реальном мире. При этом влияние на результат оказывает множество деталей, включая даже видимые в сцене цвета.

При наличии достаточной вычислительной мощности можно создавать невероятно реалистичные изображения, практически неотличимые от реальности. Проблема заключается лишь в том, что подобной производительностью на сегодняшний день могут похвастать лишь дорогие ПК, а никак не консоли нынешнего поколения.

При создании визуальных эффектов для кинофильмов и сериалов трассировка лучей используется в несравнимо большей степени, и причина у этого все та же: для такой работы студии могут позволить себе целые серверные фермы. И даже в таком случае применение технологии остается длительным и кропотливым процессом, не говоря уже о заоблачной стоимости подобного оборудования.

В видеоиграх же традиционно применяется растеризация (или растрирование, если угодно), как гораздо более быстрый способ рендеринга. Это процесс превращения трехмерной графики в двухмерные пиксели на вашем экране, для отображения реалистичного освещения использующий программы-шейдеры. К счастью, появляется все больше игр с поддержкой специального железа от Nvidia, способного управиться с применением трассировки в реальном времени. Да, растрирование по-прежнему преобладает в игрострое, но это будет продолжаться до тех пор, пока разработчики, следуя за распространением RTX видеокарт, не станут внедрять в свои проекты освещение на основе рейтрейсинга.

И, если прямо сейчас мы с вами не наблюдаем чего-то крышесносящего, фундамент для появления действительно потрясающей картинки уже заложен. С учетом того факта, что в консолях нового поколения уже заявлена поддержка трассировки, нас ждет революция в гейминге.

Игры с поддержкой рейтрейсинга

Прямо сейчас 6 игр поддерживают технологию трассировки лучей Nvidia, из которых лишь три относятся к ААА. Это легко объясняется новизной, так что в ближайшие год-два стоит ждать вторую волну подобных проектов. В 2020 году ждем PS5 и Xbox Project Scarlett, ради которых многие разработчики будут выкладываться на полную. А пока вот список нынешних игр с поддержкой RTX на ПК:

  • Battlefield V – отражения
  • Metro Exodus – глобальное освещение
  • Shadow of the Tomb Raider – тени
  • Stay in the Light – глобальное освещение и отражения
  • Quake II RTX – глобальное освещение
  • Control – глобальное освещение, отражение и тени

Не так уже и много, но на Gamescom 2019 уже было объявлено о множестве новых игр с поддержкой рейтрейсинга. И не просто объявлено, мы получили возможность увидеть новую технологию в действии. Nvidia никоим образом не сдерживает разработчиков и это уже начинает приводить к интересным результатам. К примеру, Minecraft обзаведется полной поддержкой освещения.

Взгляните на перечень игр, которые в будущем должны получить поддержку рейтрейсинга. Учитывая новизну технологии, можно быть уверенными, что разработчики сумеют нас удивить.

  • Cyberpunk 2077
  • Call of Duty: Modern Warfare – тени и освещение
  • Enlisted
  • JusticeOnline
  • MechWarrior V
  • Wolfenstein: Youngblood – отражения
  • Vampire: The Masquerade – Bloodlines 2 – отражения
  • Watch Dogs: Legion – отражения
  • Minecraft – полная поддержка освещения
  • Synched: Off Planet – отражения, тени

Видеокарты с поддержкой трассировки лучей

В этом году трассировку лучей в реально времени поддерживают только видеокарты Nvidia. AMD заявила, что вплотную займется рейтрейсингом в будущем, а пока что эта технология работает на их видеокартах лишь номинально, превращая любую игру в слайдшоу.

Само собой получается, что для получения удовольствия от трассировки лучей вы должны быть обладателем как минимум Nvidia GeForce RTX 2060. Если же у вас найдутся дополнительные деньги на RTX 2080 Ti, то вы не будете разочарованы картинкой. Правда, эта видеокарта пробьет в вашем кошельке огромную дыру.

Ниже вы найдете список всех современных видеокарт, аппаратно поддерживающих рейтрейсинг. Спойлер: все они носят гордое «RTX» в названии.

  • Nvidia GeForce RTX 2060 — 30 RT ядер, 6GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2060 Super — 34 RT ядра, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2070 — 36 RT ядер, 8 GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2070 Super — 40 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2080 — 46 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2080 Super — 48 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2080 Ti — 68 RT ядер, 11GB GDDR6
  • Nvidia Titan RTX — 72 RT ядра, 24GB GDDR6

Кроме того, трассировка лучей в реальном времени программно поддерживается на видеокартах поколения Pascal (GTX 10xx), начиная от GTX 1060 6 GB, но, ввиду отсутствия RT ядер включение RTX в настройках приведет к существенному падению производительности — вплоть до полной неиграбельности.

Производительность

Даже не вдаваясь в цифры и графики (хотя мы планируем дополнить ими эту статью в ближайшем будущем) становится видно, как эти завораживающие визуальные эффекты печальнейшим образом сказываются на производительности ПК. Частота смены кадров падает просто катастрофически.

К примеру, Metro Exodus, запущенная в разрешении 3440х1440 с «экстремальными» настройками графики, выдает на RTX 2080 Ti в среднем 41 кадр в секунду. Однако, стоит только включить трассировку лучей, как fps падает до среднего значения в 23 кадра. Разумеется, играть можно, но… вы понимаете. К счастью, эта игра поддерживает технологию DLSS, использующую интеллектуальный апскейл разрешения. С ней вы сможете выжать из игры больше: к примеру, во время теста Metro Exodus с «экстремальной» графикой и «ультра» рейтрейсингом показала в среднем 44 кадра в секунду.

Следовательно, в погоне за трассировкой лучей вам придется быть более консервативным в выборе разрешения, ведь для более или менее комфортной игры в 4К вам определенно не обойтись без RTX 2080 Ti. Для привычного же 1080р с рейтрейсингом вполне будет достаточно RTX 2060.

Трассировка лучей на картах GTX — золотая середина графики

Трассировка лучей на картах GTX — золотая середина графики

Nvidia объявила сегодня, что открывает возможности DirectX Raytracing в своих графических процессорах Pascal последнего поколения. Функции трассировки лучей в реальном времени, такие как глобальное освещение, отражения и тени, были эксклюзивными для графических процессоров RTX от Nvidia. Но теперь вы можете включить эти функции на видеокартах, таких как GTX 1080.

Читать еще:  Гильермо дель Торо и Норман Ридус сообщили об отмене Silent Hills

Об этом сообщил исполнительный директор Nvidia Дженсен Хуанг во время своего основного выступления на технологической конференции GPU в Сан-Хосе. Но компания проинформировала прессу о деталях этой новости ранее в тот же день.

В ходе этой сессии Nvidia объяснила, что хочет расширить потенциальную аудиторию для DXR. Он признал, что RTX-карты по своей природе быстрее отслеживают лучи. Это благодаря своим специализированным ядрам. Но он хочет дать людям возможность запускать эти функции, даже если это снижает производительность.

А трассировка лучей в режиме реального времени подорвет вашу производительность даже на самых мощных картах. Но некоторые версии DXR будут хорошо работать даже на картах Pascal. Battlefield V — идеальный пример. Стрелок Второй мировой войны DICE использует трассировку лучей для создания точных отражений. Мощная карта Паскаля может относительно быстро рассчитать количество лучей, необходимое для такого отражения при низких настройках.

Но Nvidia также подтвердила, что даже GTX 1080 Ti будет кряхтеть с Metro Exodus. Этот шутер с открытым миром использует глобальное освещение трассировки лучей. Эта реализация требует значительно большего количества расчетов.

В тестировании Nvidia, 1080 Ti запускает Metro Exodus со средней скоростью 18 кадров в секунду при 1440p. Для сравнения, 2080 может запускать те же настройки со скоростью 60 кадров в секунду.

В то время как это собирается расширить потенциальную аудиторию для игр с трассировкой лучей, это потенциально стратегический шаг со стороны Nvidia.

Причина, по которой существует средний попкорн

Вы купили попкорн в кинотеатре? Если да, то вы наверняка заметили странную цену между средним попкорном и большим попкорном. Обычно это выглядит примерно так: small — 4 доллара, средний — 7.25 долларов, большой — 7.75 долларов. Странно, что большой всего на 50 центов дороже, чем средний, верно?

Но в этом все дело. Существует средний попкорн, поэтому вы не задумываетесь об общей стоимости перекуса. Или о том, сколько вам нужно попкорна. Вместо этого вы думаете только о том, насколько выгодно получить намного больше еды за дополнительные 50 центов.

Проблема Nvidia в последнее время заключается в том, что на ее RTX-картах нет среднего попкорна. Его ценообразование фактически имело противоположный эффект.

RTX 2080 и GTX 1080 Ti довольно близки по производительности в традиционных играх, но 2080 немного дороже. Это сравнение, которое каждый клиент будет ненавидеть.

Конечно, 2080 может работать с функциями RTX в Battlefield V и Metro Exodus. А 1080 Ti — нет (до сих пор). Но тогда большинство людей не будут думать об этом как о прямом сравнении.

Но, разблокировав функции RTX для карт Pascal, Nvidia может лучше предложить ценность для карт RTX. Прямо сейчас рассказывается о том, что Nvidia продает RTX-карты, которые в некоторых играх даже не поддерживают некоторые интенсивные функции трассировки лучей со скоростью 60 кадров в секунду.

Но как только люди смогут включить эти функции на своем 1080 Ti, Nvidia может перевернуть этот сценарий и начать говорить: «Посмотрите, насколько быстрее карты RTX запускают эту игру, чем карта, которую вы сейчас имеете».

Это эффект среднего попкорна. И это умный способ одновременно дать людям выбор и в то же время показать что то иное…

Трассировка лучей и трассировка путей — что это такое и в чем различия

С прошлого года Nvidia запустила новый тренд с использованием трассировки лучей для повышения реалистичности игр. Новости о лучах, видео о лучах, презентации с лучами — Nvidia настолько активно продвигала метод рендеринга, словно сама изобрела его, что не так.

Такой активный фон трассировки лучей завис в головах геймеров, что привело к неприятным конфузам, когда речь заходила об отдельной технологии трассировки путей. Многие из наших читателей неоднократно полагали, что мы ошибаемся, упоминая трассировку путей в новостях об играх с технологией. Однако трассировка лучей и трассировка путей — не одно и то же. Поэтому сейчас мы постараемся доступно объяснить, в чем суть.

Все новые трейлеры Nvidia с трассировкой лучей в играх

Трассировка Лучей

Трассировка лучей — это общий термин, который включает все методы просчета движения, отражения и преломления лучей света, исходящих от камеры и прослеживающих путь к источнику света для создания физически корректной картинки.

Суть технологии заключается в том, что вместо просчета всего света в сценах, движку необходимо рассчитывать только те лучи, которые будут попадать в камеру, так как сцену мы видим только с этой позиции. Поэтому лучи изначально генерируются из самой камеры, «отскакивая» и преломляясь от объектов, пока не находят источник света, что позволяет значительно повысить эффективность визуализации.

Технология трассировки лучей для визуализации впервые была представлена Тернером Уиттедом в работе 1979 года под названием «Улучшенная модель освещения для затененного отображения». В своей публикации исследователь отмечает, что его идея применения трассировки в графике основана на работах таких людей, как Роберт Голдстин, который использовал трассировку лучей для расчета радиационного воздействия в танках. Также он упоминает Артура Эппла, который в 1968 году описал технику прослеживания лучей между поверхностью и источником света для создания освещения с тенями — эту работу нередко упоминают, как первое применение трассировки лучей в рендеринге.

В то же время публикация Уиттеда включала не только трассировку лучей для генерирования теней, но и для вторичного влияния света от отражений и преломлений. Такой метод значительно повысил реализм, но был лишен вторичного рассеянного освещения или так называемого «глобального освещения».

В 1984 году была опубликована работа Роберта Кука «Распределенная трассировка лучей», в которой была открыта важная концепция случайного распределения лучей во времени и пространстве для достижения размытия в движении, полуглянцевых отражений, освещения по площади и глубины резкости. И все это при помощи тех же лучей, которые необходимо генерировать для работы со сглаживанием.

Проблема такого подхода в экспоненциальной природе трассировки. Можно запустить один луч и он вычислит путь к основному источнику света. Обычно это самый важный и самый значимый источник освещения в сцене. Однако для вторичных отражений необходимо запускать все больше и больше лучей. Начав с 1 луча, он становится еще 10 лучами, каждый из которых выделяет еще 10 лучей, получая уже сотню. Еще по 10 лучей и уже 1000, еще 10 и вот 10 тысяч — процесс может продолжаться бесконечно. Сложность в том, что уже на третьем «отскоке» луча от объектов необходимо использовать в 1000 раз больше производительность, даже если этот «проход» влияет на 1/100 от качества финального освещения. Другими словами, весь процесс трассировки лучей по своей сути крайне неэффективен, даже если он эффективен в сравнении с иными методами физического рендеринга. Несмотря на оптимизацию метода в работе Кука, экспоненциальная характеристика трассировки оставалась фундаментальной преградой для применения технологии.

Трассировка Путей

В 1986 году Джеймс Кажийя опубликовал «Уравнение рендеринга» и предложил новую, скоростную форму трассировки лучей, которую назвал «трассировка путей». Трассировка путей предоставляет решение проблемы экспоненциального роста количества лучей. Вместо постоянно расширяющегося древа путей, трассировка путей ведет себя подобно распределенной трассировке лучей, но выделяя лишь один луч на «отскок». Рандомизируя тип луча и направление на каждый «отскок», вместо экспоненциальной генерации лучей, значительно снижается время просчета и необходимую вычислительную мощность, позволяя работать со всеми источниками освещения, в том числе с глобальным освещением.

Таким образом, фактической разницы между трассировкой лучей и трассировкой путей нет. Это как сравнивать собаку и чихуахуа. Даже сам автор трассировки путей описывает технологию как «новый, ускоренный метод трассировки лучей».

В современных движках рендеринга с трассировкой лучей разработчики обнаружили, что трассировка путей включает свои недостатки. Особенно это касается поздних «отскоков», которые начинают требовать гораздо больше лучей для просчета. В связи с этим разработчики постепенно оптимизируют эффективность рендеринга с использованием традиционной ветвящейся системы трассировки.

Gamescom 2019: 48 минут геймплея Minecraft с трассировкой лучей

Что в итоге

Сейчас «трассировку путей» часто применяют ошибочно, ассоциируя с распределенной трассировкой лучей, чтобы отделить их использование в интегрированном глобальном освещении от таких решений как Radiosity и Photon Mapping, даже если технически это не трассировка путей.

Теперь вы знаете, что Трассировка Лучей — это общее название технологии рендеринга, которая прослеживает пути от камеры до источников света, тогда как трассировка путей — это одно из решений в рамках трассировки лучей, позволяющее оптимизировать процесс визуализации, снижая объем генерируемых лучей при каждом столкновении с объектом на пути к свету.

Больше интересных статей на Shazoo

  • Видео: Как бы выглядел трейлер Minecraft 2011 года с трассировкой лучей
  • Энтузиаст запустил Uncharted: Drake’s Fortune на PC с трассировкой лучей
  • AMD рассказала подробнее про видеокарты на базе RDNA 2
  • Doom Eternal получит трассировку лучей только после релиза
  • Трассировка лучей в ремейке Gothic, Assassin’s Creed Origins и Red Dead Redemption 2

Видео от Shazoo

Обзор GeForce RTX 20: архитектура Turing с RTX, трассировкой лучей и новыми функциями

Страница 5: Трассировка лучей и NVIDIA RTX

Полная трассировка лучей со всеми функциями, описанная выше, остается очень сложной задачей. Поэтому технология NVIDIA RTX выполняет трассировку лучей лишь частично. Цель заключается в оптимизации вычислительной нагрузки. Но технология RTX — это интерфейс разработчика. Поэтому расчет лучей в реальном времени через Direct Compute и Microsoft DXR будет работать и на других GPU. Microsoft с обновлением Windows 10 April 2018 Update (Redstone 4) представила соответствующую версию DirectX 12 с поддержкой DXR.

Примерно пять лет назад NVIDIA решила взять направление аппаратной трассировки лучей. Компания решила разработать аппаратные блоки, которые будут ускорять расчеты трассировки. И сегодня мы как раз их получаем в виде ядер RT.

Для уменьшения вычислительной нагрузки трассировки лучей используются различные техники. Все они опираются на тот принцип, что удаленные от луча примитивы не могут с ним пересекаться. Поэтому и смысла их просчитывать нет. Экспоненциальное увеличение числа лучей приводит к тому, что на каждый луч следует обрабатывать как можно меньшее число примитивов, чтобы не увеличивать вычислительную нагрузку.

Читать еще:  Openmediavault, или Как сделать NAS самому?

Один из способов выборки примитивов — Bounding Volume Hierarchy (BVH). В случае BVH сцена разбивается на все меньшие по размеру блоки, в которых присутствуют примитивы. Луч следует обрабатывать только с теми блоками, которые он проходит на пути к примитиву. Подход несколько напоминает воксели, которые NVIDIA использует для Voxel Global Illumination (VXGI). BVH представляет собой дерево, в котором можно видеть, какой именно блок и, в конечном итоге, примитив следует учитывать для расчета трассировки лучей.

BVH на классических архитектурах GPU может выполняться только программно. Таким образом, потоковым процессорам приходится на каждый луч выполнять несколько тысяч инструкций, в том числе многочисленные циклы для поиска блоков и, в конечном итоге, примитива. Только после нахождения примитива можно выполнять шейдинг луча.

Именно здесь на помощь приходят ядра RT. Они содержат специальные функциональные блоки SFU (Special Function Units), оптимизированные под поиск нужных блоков и примитива, с которым пересекается луч. Потоковый процессор принимает задачу, после чего передает ее ядру RT, которое возвращает результат потоковому процессору — и последний может выполнять рендеринг дальше по конвейеру.

Нормализованная производительность трассировки лучей

Вместе с трассировкой лучей NVIDIA представила новый способ расчета производительности, названный гигалучи в секунду. Который показывает количество рассчитанных лучей в единицу времени. Теперь вы знаете, что, в отличие от тех же TFLOPS, данное значение не фиксировано для GPU, а зависит от типа и сложности сцены.

Для сравнения NVIDIA использует видеокарту GeForce GTX 1080 Ti, которая обеспечивает вычислительную производительность 1,1 гигалуч/с. GeForce RTX 2080 Ti показывает не меньше 10 гигалучей/с, иногда даже более 12. Но как можно сравнить эти значения? Ответ прост: никак! Даже на идентичных сценах результат немного варьируется, поэтому можно говорить лишь о приближенном значении. NVIDIA также указывает, что трассировка лучей на архитектуре Pascal в описанном выше виде вообще невозможна.

Небольшой пример: на сцене Claybook, которая была рассчитана с помощью трассировки лучей, Radeon RX Vega 64 показывает производительность 4,88 гигалучей/с. Однако выполнялся только расчет Primary Ray Tracing, при добавлении теней (Shadow Rays) результат будет чуть ниже. Игра в случае Primary Ray Tracing в разрешении 4K шла плавно — 60 fps, но то же самое верно и для GeForce GTX 1080 Ti. Однако в данном случае результат 5 гигалучей/с не имеет смысла сравнивать со спецификациями NVIDIA. Добавьте еще лучи для расчета отражений и преломлений, которые тоже изменят производительность в гигалучах/с.

Гибридный конвейер рендеринга

С архитектурой Turing NVIDIA не стала представлять чистую трассировку лучей, выбрав гибридный конвейер рендеринга. Он предусматривает разные технологии для расчета прямых и непрямых теней, отражений, окружающего освещения, прозрачности и т.д.

Некоторые методики опираются на хорошо известный процесс растеризации, часть используют трассировку лучей или опираются на вычисления. Поэтому нагрузку уже нельзя полностью распределить по потоковым процессорам. NVIDIA приводит следующие результаты.

Процесс рендеринга сцены состоит из множества вычислений. Которые распределяются по блокам FP32, INT32, ядрам RT и Tensor. В среднем, задействуется примерно 80% ресурсов FP32, 28% ресурсов INT32, 40% ресурсов ядер RT и 20% ядер Tensor. В результате мы получаем 78 RTX OPS — если принять подобную меру производительности гибридного рендеринга.

Техника для масс. Особенности технического обеспечения российских фестивалей

Поделиться

Климатические особенности центральной части нашей страны стимулируют проведение крупных мероприятий, коими являются фестивали, в период с мая по октябрь. Ввиду ограниченности периода календарь событий становится крайне насыщенным, а их направленность, жанровость и целевая аудитория — разнообразными. Предлагаем разделить все фестивали по типам и разобраться, какие требования выдвигаются к каждому из них. Во-первых, фестивали бывают городские (концертные залы и крытые площадки, площади, улицы и дворы городов) и на пленэре (парки и пригороды), во-вторых, музыкальные, театральные, цирковые, спортивные — в общем, разножанровые, которые требуют различного оборудования как по числу, так и по комплектации. Какого? Давай узнаем вместе!

Тип 1.

Фестивали, проходящие в крытых помещениях: кино- и театральные фестивали, фестивали классической музыки и бальных танцев

Примеры: Московский международный кинофестиваль, Театральный фестиваль им. А. П. Чехова, фестиваль «Черешневый лес», «Зеркало» (г. Плес), конкурс молодых исполнителей им. П. И. Чайковского, «Кинотавр».

Особенности. Обычно проведение таких фестивалей требует отточенной логистики приехавших художественных коллективов (участников фестиваля) вне зависимости от жанра искусства, который они представляют. Как правило, прорабатывается размещение не только артистов и технического персонала, но и размещение костюмерных, складов, в первую очередь реквизитного и т.д. Также предварительно в райреде оговариваются требования к техническому оснащению площадки для выступления, поскольку одним коллективам не требуется большого количества подвесов, механики сцены, светозвуковых приборов и они могут работать на относительно технически бедных сценах. Другим же необходимо для передачи всех творческих задумок максимально задействовать сценические и светозвуковые возможности. При составлении графика выступлений в рамках таких фестивалей организаторы нередко ведут переговоры как с самими коллективами по вопросам доставки необходимого оборудования, так и по возможности аренды дополнительных модулей в месте проведения мероприятий. На сегодняшний день в Москве имеются в наличии сценические подъемные платформы, раздвижные и отстреливающиеся занавесы (система Kabuki), разнообразные машины для создания спецэффектов, которые позволяют организаторам и коллективам сэкономить на трафике громоздких конструкций и при этом не выйти за рамки планового для гастролей бюджета. К чести большинства российских городов-миллионников стоит сказать, что количество залов, техническое состояние которых позволяет предоставлять все необходимые технические возможности, постоянно растет. Такой подход позволяет расширить круг приглашаемых коллективов для участия в фестивалях, поскольку сокращает расходы коллективов на доставку реквизита, делает возможным выполнение любого по сложности райдера, а также стимулирует постановщиков сложных в сценографическом и технологическом плане спектаклей и представлений показывать их «вживую» российскому зрителю.

Тип 2.

Уличные фестивали: цирковые, уличный театр, музыкальные, световые, фестивали фейерверков и уличного искусства, спортивные

Примеры: «Круг света», «Белые ночи», «Лучший город Земли», фестиваль военных оркестров «Спасская башня», Flower Show, цирковой фестиваль

Особенности. Уличные фестивали зачастую многожанровые (они предлагают гостям разнообразную программу: и музыкальную, и танцевальную, и игровую, кулинарную, мастерскую и т.д. Такой подход требует дополнительной подготовки как в части обеспечения работы сценического оборудования, так и обеспечения безопасности всех участников процесса. Для проведения уличных фестивалей практически всегда требуется проведение монтажа сцены и зоны режиссерского пульта. Если фестиваль массовый или городской, ландшафт требует дополнительного обзора, то возводится техническая башня с использованием системы лесов Layher Allround. Трибуны если и требуются, то собираются обычно из конструкций Nivtec. Для обеспечения бесперебойной и качественной работы техники стоит предварительно согласовать и просчитать возможности подключения к энергомощностям. Если на стадии подготовки становится понятно, что мощности для работы приборов и механизмов недостаточно, то стоит рассмотреть возможность доставки к месту проведения дополнительно генерирующих энергию мощностей. Требования к светозвуковой технике предъявляются соответствующие месту проведения — все приборы должны выдерживать достаточно большие перепады температур (ночные и дневные температуры летом могут колебаться на 20–23 °С), работать в обстановке повышенной влажности (проливной дождь), обеспечивать качественное распространение звука (без эффекта эха). Почти все современные приборы могут использоваться в любую погоду благодаря терморегулирующим колпакам, которые обеспечивают бесперебойную работу техники (повышают температуру вокруг прибора, если на улице холодно, и понижают, если жарко). Какие именно приборы — беспроводные или проводные — использовать для обеспечения работы того или иного мероприятия, организаторы решают исходя из вопросов возможности обеспечения их сохранности. В настоящее время на сценическом пространстве и на высоких фермовых конструкциях все чаще стали использовать приборы с Wi-Fi-поддержкой (например, световое оборудование Clay Paky Glow Up, Alpha Profile 1500, A.Leda Wash K20), однако в тех случаях, когда невозможно обеспечить сохранность каждого прибора (например, поставить по человеку на прибор), применяется оборудование компаний Clay Paky, Martin и Vari Lite.

Тип 3.

Фестивали на пленэре: музыкальные многодневные фестивали

Примеры: «Рок над Волгой», «Нашествие», «Кубана», «Максидром», «Пикник Афиши», Cosmoid Fest, World Music, «Дикая мята», «Аэрофест», «Макс-шоу»

Особенности. Глобальные многодневные фестивали требуют долгой предварительной работы, порой в течение года, для обеспечения как логистической, технологической, так и содержательной составляющей. Все, что мы писали выше про уличные фестивали, относится и к организации мегафестивалей, только с поправкой на масштаб. Так, в фестивале «Рок над Волгой» приняли участие свыше 580 тысяч зрителей, что потребовало мобилизации большого числа сотрудников охраны правопорядка, постоянного дежурства ряда пожарных нарядов и бригад скорой помощи, обеспечения доставки питания и напитков в соответствующем количестве, а также организации санитарной зоны. Что же касается организации собственно сцены и технического обеспечения этого фестиваля, то они также были представлены в максимальной комплектации. Сцена была оборудована при помощи системы лесов Layher Allround, щитовых конструкций Nivtec, трансляцию «в зал» осуществляли большие светодиодные экраны, помимо партера были организованы три спецзоны (трибуны Nivtec, фермовые конструкции Prolyte). Техническая зона и палатки артистов были расположены за сценой, образовав своеобразный городок. Три технические башни обеспечивали работу и трансляцию происходящего. Большой паркинг, продажа прохладительных напитков, закусок и организация кафе в спецзонах, штаб и кареты скорой помощи, дополнительные генераторы мощностей — все это позволило сделать незабываемым глобальный рок-фестиваль, который ежегодно проходит в Самарской области. Стоит также отметить, что безопасность обеспечивали как службы безопасности, так и полицейские — они контролировали доступ в зоны перед сценой и спецзоны, что позволило провести мероприятие без эксцессов. Службы ДПС и военная авиация также осуществляли контроль за происходящим и обеспечивали движение трейлеров и легковых автомобилей. Мы сознательно дали подробное описание лишь одного мероприятия такого типа, чтобы создать наглядное понимание количества работ и различных согласований для организации подобного рода мероприятия. Такие же принципы организации фестивального пространства на пленэре применяются на всех больших фестивалях как музыкального, так и технологического плана.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector