MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Компания AMD продемонстрировала технологию Tetrahedral cages (тетраэдральные клетки или каркасы) в области компьютерной графики, способную в некоторой степени снизить затраты памяти при трассировке лучей в сложных анимированных сценах, в частности, с большим количеством растительности.
Источник изображений: AMD
Метод тетраэдральных каркасов позволяет в реальном времени выполнять трассировку лучей для сотен миллионов независимо анимированных треугольников, избегая при этом огромных накладных расходов на структуры ускорения, известные как иерархия ограничивающих объёмов, или BVH, которые обычно сопровождают подобные задачи.
Разработчики продемонстрировали подход на сцене с примерно 25 тыс. анимируемых растений, суммарно содержащих до 2,8 млрд треугольников. После выбора уровня детализации (LOD) в каждом кадре трассировались около 500 млн треугольников с использованием первичных и теневых лучей. На видеокарте Radeon RX 9070 XT такая сцена работала со скоростью более 60 кадров/с при разрешении 1920 × 1080 пикселей. В качестве примера AMD использовала растительность, отдельные экземпляры которой должны независимо реагировать на локальные изменения направления ветра.
Однако главным результатом AMD называет не само количество обрабатываемых треугольников, а сокращение объёма памяти, необходимого для структур ускорения трассировки лучей (BVH), и времени их обновления. В традиционном подходе каждый независимо анимируемый объект требует собственного набора изменяющихся вершин и соответствующей структуры ускорения. При работе с той же сценой из растительности обычные плотные BLAS-структуры потребовали бы до 80 Гбайт видеопамяти, а их обновление занимало бы более 300 мс на кадр на Radeon RX 9070 XT.
AMD предлагает вместо этого заключать детализированную геометрию в значительно менее сложный деформируемый тетраэдральный каркас. Сама геометрия и связанные с ней BVH остаются статичными и могут повторно использоваться. Во время работы меняется только каркас, а лучи перед пересечением с исходной геометрией преобразуются обратно в статическую систему координат. Поэтому вычислительная стоимость анимации определяется сложностью каркаса, а не количеством треугольников внутри него.
В представленном AMD тесте такой подход позволил сократить объём памяти под BVH до примерно 1,7 Гбайт, а суммарное время обновления структур ускорения — до около 3,3 мс на кадр. Таким образом, по сравнению с традиционным вариантом речь идёт примерно о 47-кратном уменьшении потребления памяти и более чем 90-кратном сокращении времени обновления BVH.
Однако у этого метода есть и свои ограничения. Использование тетраэдральных каркасов не позволяет детально управлять анимацией отдельных вершин, поэтому технология лучше всего подходит для густой листвы, травы, толпы и удалённых персонажей, а не для анимации, требующей точной деформации или изменения топологии сетки. По этой причине метод малопригоден для детализированной анимации лиц персонажей или деформации объектов на крупном плане.
Лежащее в основе технологии исследование, подробно описанное в докладе AMD «Ray Tracing Massive Amounts of Animated Geometry» («Трассировка лучей для огромных объёмов анимированной геометрии»), взяло третий приз на конференции и было удостоено награды Wolfgang Straßer Best Paper Award на конференции High-Performance Graphics 2026. Компания AMD также разрабатывает примеры использования технологии для DirectX Raytracing (DXR) и библиотеку на C++, состоящую только из заголовочных файлов (header-only), чтобы помочь разработчикам внедрить эту технологию в свои конвейеры рендеринга.
На данный момент это лишь демонстрация результатов исследования, а не функция, уже реализованная в выпущенных играх. Но она потенциально открывает возможность для определённых сцен оставить основную геометрию и её структуры ускорения неизменными и потенциально позволяет снизить требования к видеопамяти и время подготовки каждого кадра.
Источник:
