Теги → directx raytracing

NVIDIA напомнила, что Windows 10 October 2018 приносит поддержку DXR

Игровая индустрия стоит на пороге потенциальных тектонических сдвигов. По крайней мере, так считает NVIDIA, которая представила в сентябре видеокарты серии GeForce RTX 20 на базе архитектуры Turing: впервые разработчики во всём мире получили возможность достаточно быстрого исполнения задач трассировки лучей (точнее — гибридной визуализации) в режиме реального времени.

Теперь, с выпуском крупного обновления Windows 10 October 2018 (каждый желающий уже может установить его через Windows Update), светлое будущее стало ещё ближе: платформа приносит официальную публичную поддержку графического API Microsoft DirectX Raytracing (DXR), на основе которой работает технология NVIDIA RTX.

NVIDIA считает это важным по двум причинам:

  • DXR является стандартным API, который даёт всем разработчикам доступ к аппаратной поддержке трассировки лучей на ускорителях GeForce RTX (ранее это было доступно только в предварительных нестабильных сборках ОС);
  • DXR добавляет поддержку трассировки лучей в операционную систему Windows, поэтому ПК с DirectX 12 теперь могут исполнять приложения и игры, поддерживающие трассировку лучей на GPU.

В технологии трассировки лучей нет ничего нового: она десятилетиями применяется для рендеринга реалистичных сцен в кино и других задачах на основе моделирования поведения света. Но до сих пор в реальном времени она была недоступна.

Технически и сейчас речь не идёт о полноценной трассировке лучей: DXR позволяет использовать в играх и 3D-приложениях технологию со сниженным на порядок или даже больше количеством лучей для создания реалистичных отражений и теней поверх обычной растеризации с помощью особых методик. Такая гибридная визуализация наряду с новыми GPU позволяет достичь принципиально нового уровня реализма.

Ряд разработчиков игр уже заявили о поддержке в той или иной мере трассировки лучей в реальном времени на графических ускорителях NVIDIA GeForce RTX. В частности, технологию будут поддерживать Battlefield V, Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider и Control. Также заявлена реализация RTX в отечественных Atomic Heart и Enlisted. Впрочем, пока это похоже скорее на лишнюю надстройку для энтузиастов, а не оптимизированное игровое окружение. Популярный пакет 3DMark тоже вскоре получит тест для проверки работы видеокарт в DXR. После официального запуска крупного обновления Windows можно ожидать новую волну соответствующих анонсов.

Видео: UL выпустит в этом году два новых теста 3DMark, один — с трассировкой лучей

UL (Futuremark стала её частью) рассказала о двух новых тестах 3DMark, каждый ориентирован на системы разных классов. Компания отметила, что с 2013 года она добавила тесты для проверки систем с поддержкой DirectX 12, игровых платформ класса 4K, ноутбуков, планшетов и смартфонов, а также новые функции вроде стресс-тестирования или проверки количества запросов отрисовки в низкоуровневом режиме API.

Теперь компания решила встроить два новых теста, позволяющих проверить системы в новых областях. Один ориентирован на графический API DirectX Raytracing, позволяющий путём объединения трассировки лучей в реальном времени и традиционного растрирования повышать реализм теней и отражений в играх. А другой рассчитан на проверку мобильных систем начального уровня.

Первым, в начале октября, выйдет тест 3DMark Night Raid. Он создан для тестирования ПК с интегрированной графикой класса DirectX 12. Это идеальный вариант для ноутбуков, планшетов и других мобильных вычислительных устройств, в том числе новейших маломощных и энергоэффективных ПК, основанных на Windows 10 и чипах ARM.

Ещё в этом году UL выпустит новый тест 3DMark, который позволяет проверить любую систему с поддержкой API DirectX Raytracing. Он объединяет трассировку лучей в реальном времени с существующими технологиями для улучшения отражений и других эффектов. Тест будет работать в любой системе, поддерживающей API DirectX Raytracing. Он разработан в тесном сотрудничестве с Microsoft и при участии членов программы Benchmark Development, куда входят AMD, Intel, NVIDIA и другие ведущие технологические компании.

Этот новый тест выйдет в последнем квартале 2018 года, а пока можно ознакомиться с приведённым коротким его тизером. Будет ли показанный в марте отрывок его частью — пока не ясно. UL уже разослала различным заинтересованным компаниям и СМИ технологическую демонстрацию трассировки лучей, но для её запуска нужно не только совместимое оборудование, но также драйверы с поддержкой DXR и Windows 10 April 2018 в режиме разработчика.

Процессоры AMD могут оказаться лучшим выбором для трассировки лучей в Battlefield V

Новые графические ускорители NVIDIA GeForce RTX станут, пожалуй, наилучшим выбором для тех, кто захочет насладиться отражениями и тенями, рассчитываемыми с помощью трассировки лучей в будущих играх вроде Battlefield V, Shadow of the Tomb Raider или Metro Exodus. Но графическая архитектура Turing — это не всё, что нужно для новой технологии. Чипы AMD тоже могут оказаться весьма кстати для таких игр.

Речь не идёт о том, что существующие видеокарты Radeon неожиданно продемонстрируют невиданную эффективность в новых видах графической нагрузки, которой является расчёт трассировки лучей в реальном времени. В конце концов AMD в последнее время не так уж много внимания уделяет игровым графическим ускорителям...

Однако процессорная часть бизнеса AMD вполне может оказаться в плюсе из-за роста спроса на чипы Ryzen, если у NVIDIA действительно получится наводнить рынок играми, активно использующими трассировку лучей в реальном времени (гибридную визуализацию) для повышения уровня реализма. По крайней мере, технический директор DICE Христиан Холмквист (Christian Holmquist) в беседе с журналистами PCGamesN разъяснил, что версия Battlefield V с поддержкой RTX для максимальной эффективности требует гораздо больше ядер CPU, чем указано в стандартных системных требованиях.

Напомним: рекомендуемые системные требования для Battlefield V — восьмипоточный Core i7-4790 или аналогичный четырехъядерный Ryzen 3 1300X. Но для версии игры, использующей трассировку лучей, требуется более мощные чипы, умеющие работать минимум с 12 потоками — например, как AMD Ryzen 5 2600.

«В нашей реализации DirectX Raytracing очень активно используется множество ядер CPU, чтобы распределить нагрузку, — отметил господин Холмквист, — поэтому мы, скорее всего, выпустим отдельные минимальные и рекомендованные системные требования для версии игры с поддержкой трассировки лучей... Мы не готовы пока назвать точные требования к системе, потому что всё ещё может измениться, но шестиядерный процессор — частоты не обязательно должны быть высокими, но очень желательна поддержка 12 аппаратных потоков — это то, на что мы рассчитывали при разработке. Впрочем, восьмипоточного CPU с высокой тактовой частотой тоже может оказаться достаточно».

ПК, на котором во время выставки Gamescom 2018 в Кёльне демонстрировалась версия Battlefield V с поддержкой RTX, оснащался старым шестиядерным процессором Intel с 12 аппаратными потоками (это был не относительно свежий Coffee Lake). 12-поточные чипы Intel, как правило, существенно дороже аналогов AMD вроде Ryzen 5 2600. Однако пользователи, которые готовы отдать $1200 за видеокарту NVIDIA RTX 2080 Ti, вряд ли будут экономить на CPU и, как минимум, скорее приобретут Ryzen 7.

Стоит отметить, что будущие видеокарты Radeon тоже вполне вероятно предложат улучшенную поддержку расчётов трассировки лучей в реальном времени: если не готовящееся к выходу в этом году 12-нм семейство, то уж грядущее в 2019 году 7-нм Navi — наверняка. AMD не первый год работает над этим направлением, а в марте сообщила, что её профессиональный визуализатор Radeon ProRender получит новый ускоренный режим, позволяющий даже на современных GPU осуществлять отрисовку в режиме реального времени, совмещающую методы трассировки лучей с традиционной для игр растеризацией (аналог NVIDIA RTX).

Используемый в визуализаторе движок AMD Radeon Rays 2.0 основан на API Vulkan и OpenCL 1.2, а не на DirectX 12 и активно использует такое преимущество архитектуры GCN, как продвинутая поддержка асинхронных вычислений. Более того, тогда же в марте в беседе с немецким ресурсом Golem.de компания рассказала, что уже в текущем году на рынке могут появиться первые игры, использующие гибридную визуализацию на основе Radeon Rays 2.0 и насладиться ими смогут владельцы современных игровых систем с видеокартами Radeon высокого класса.

Впрочем, с того времени никаких дополнительных заявлений AMD или её партнёров по поводу трассировки лучей в играх не звучало. Посмотрим, как будут развиваться события, ведь пока Microsoft ещё даже не осуществила полноценный запуск API DirectX Raytraicng (DXR), так что все игровые демонстрации NVIDIA RTX проводятся на ранних сборках.

Видео: трассировка лучей в реальном времени в Metro Exodus

Главным событием Конференции разработчиков игр (GDC 2018) стал анонс корпорацией Microsoft технологии трассировки лучей в реальном времени DXR, которая станет частью DirectX 12. NVIDIA в свою очередь представила собственную эксклюзивную реализацию под именем RTX, которую разработчики, участвующие в программе Gameworks, смогут добавлять в свои игры. Одной из первых станет постапокалиптический боевик Metro Exodus от студии 4A Games.

Компания сообщила, что NVIDIA RTX (будет работать на видеокартах поколения Volta и выше) станет частью Metro Exodus и позволит реализовать в движке 4A Engine качественное глобальное освещение с помощью трассировки лучей в реальном времени. В отличие от других показанных до сих пор демонстраций, команда решила показать не теоретическую демонстрацию RTX, а реальное применение технологии в игре.

Результатом стал ролик, записанный на движке 4A Engine на базе контента из показанного на E3 2017 трейлера будущего шутера. Как отмечают разработчики, в связке с традиционной растеризацией используется трассировка лучей для более качественной реализации ambient occlusion и непрямого освещения (Indirect Lighting).

«Динамическое освещение всегда было приоритетом для серии Metro. Мы намеренно избегали предварительно визуализированных данных и полагались на методы реального времени для создания наших визуальных эффектов и внедрения более гибкого и динамичного игрового процесса. Глобальное освещение очень важно для правильного „заземления“ объектов и восприятия фигур, что, в свою очередь, упрощает навигацию и усиливает визуальное воздействие на игрока.

Раньше мы использовали комбинацию нескольких собственных технологий для удовлетворения нашего запроса на динамический контент разного масштаба. Теперь мы можем заменить его единой системой, которая покрывает все наши потребности и позволяет добиться качества картинки на уровне с предварительно обсчитанными сценами», — отметил технический директор 4A Games Александр Шишковцо́в (Oleksandr Shyshkovtsov).

Видео: Epic Games показала трассировку лучей в сцене «Звёздных войн» на своём движке

Epic Games провела презентацию The State of Unreal на Конференции разработчиков игр (Game Developers Conference) в Сан-Франциско, которая в значительной степени была посвящена технологиям трассировки лучей в реальном времени. Epic Games уже несколько лет находится на переднем крае развития технологий рендеринга в реальном времени. Её движок Unreal Engine 4 (наряду с несколькими другими в отрасли) постоянно раздвигает границы графической достоверности в играх.

И, естественно, Epic Games находится в числе нескольких команд, уже экспериментирующих с трассировкой лучей в реальном времени (напомним: на днях Microsoft представила стандарт DirectX Raytracing, сокращённо DXR). Доказательством служат весьма впечатляющие видеоролики, использующие помимо прочих технологий трассировку лучей в реальном времени.

О демонстрации с участием известного актёра Энди Серкиса (Andy Serkis) мы уже писали — там видео посвящено, скорее, реалистичному захвату лицевых эмоций человека и наложению их на 3D-модель персонажа в реальном времени. Но были и другие демонстрации, с бо́льшим упором на графику. Например, компания показала сцену с персонажем VII и VIII эпизодов «Звёздных войн» Фазмой, а также несколькими штурмовиками Первого ордена.

Хромированные доспехи Фазмы позволяют наглядно показать преимущества трассировки лучей: в них преломляется и отражается каждый источник света движущегося лифта и окружение. Также можно отметить отличные эффекты затенения и глубины резкости — всё выглядит очень достоверно, так что результат непросто отличить от картинки из фильма. Epic уверяет, что сцена, созданная в сотрудничестве с ILMxLAB, исполняется в реальном времени на ускорителях NVIDIA Volta (видимо, речь идёт об одном или нескольких Titan V за $3000 каждый) с применением технологии RTX. Epic обещает ближе к концу года дать такие возможности разработчикам, использующим Unreal Engine, путём интеграции в движок технологии DXR.

Если демонстрационная сцена из «Звёздных войн» сознательно избегает лиц актёров, это не значит, что Epic не смогла подготовить впечатляющий ролик, пытающийся максимально реалистично отобразить человека. Демонстрация Siren была разработана Epic Games в партнёрстве с Tencent, Cubic Motion и 3Lateral. Здесь упор сделан на захвате движений — разработчики называют проект созданием «цифрового человека». Выглядит всё действительно близко к реальности, но всё же пока чего-то не хватает для полной достоверности.

Также разработчики выпустили видео, посвящённое процессу создания Siren.

Видео: эксперименты студии Remedy с трассировкой лучей DXR

На конференции разработчиков игр GDC 2018 в Сан-Франциско Remedy Entertainment рассказала о своих экспериментах и исследованиях, которые касаются трассировки лучшей в реальном времени. А если говорить точнее — нового API Microsoft DirectX Raytracing (DXR) и эксклюзивного пакета NVIDIA GameWorks RTX для видеокарт с архитектурой Volta и выше.

Студии был предоставлен ранний доступ к этой технологии для проведения исследований в области применимости технологий трассировки лучей RTX и DXR в своём игровом движке Northlight. Remedy в своей последней игре Quantum Break старалась добиться максимально реалистичной графики, чтобы переход от сериала с живыми актёрами к игре был по возможности бесшовным. Вдобавок игра остаётся эксклюзивом платформ Microsoft (Xbox One, Windows). Неудивительно, что студия оказалась в числе немногих компаний, получивших ранний доступ к Microsoft DirectX Raytracing.

Ведущий программист Remedy в области графики Тату Аалто (Tatu Aalto) продемонстрировал ранние результаты экспериментов во время своей презентации «Эксперименты с DirectX Raytracing на движке Northlight от Remedy» на GDC 2018. Сама видеодемонстрация затем была опубликована на официальном Youtube-канале компании.

Remedy отмечает, что её реализация DXR для исполнения в реальном времени предусматривает смешанное использование традиционных методов растеризации вместе с трассировкой лучей — последняя позволят добиться более реалистичной картинки. Среди улучшений упомянуты более точные мягкие тени, обтекающее затенение, отражения и глобальное освещение. На представленном видео включены все эффекты трассировки лучей, добавленные разработчиками в движок Northlight.

«Интеграция технологии NVIDIA RTX в наш движок Northlight прошла относительно просто. Опираясь исключительно на графические процессоры NVIDIA, мы были поражены, как быстро смогли создать прототипы новых методов освещения, отражения и обтекающего затенения со значительно повышенной визуальной точностью по сравнению с традиционной растеризацией», — отметил руководитель технической команды Remedy Микко Орренмаа (Mikko Orrenmaa).

Разработчики отметили, что технология находится на стадии исследования и далека от интеграции в реальные игровые проекты. Судя по видео и скриншотам (как демонстрации Remedy, так и Futuremark), реалистичность освещения и отражений действительно ощутимо возрастает, однако появляются новые артефакты, выражающиеся в своеобразных точках и шумах, чем-то сходных с гребёнкой (наиболее заметны на границах объектов). Возможно, для борьбы с ними понадобятся новые алгоритмы полноэкранного сглаживания.

Видео: Futuremark показала трассировку лучей в реальном времени на базе DX12

Большой новостью Конференции разработчиков игр GDC 2018 стал анонс Microsoft технологии трассировки лучей в реальном времени — DirectX Raytracing (DXR). Она открывает двери для нового класса графических эффектов в играх, призвана сделать освещение, затенение и отражения более реалистичными с точки зрения физики.

Одной из компаний, которая участвовала в анонсе вместе с Microsoft, была финская Futuremark, известная прежде всего своими тестовыми пакетами 3DMark. Она наряду с другими разработчиками уже опробовала DXR и даже выпустила видеозапись своей демонстрации, использующей метод трассировки лучей в реальном времени.

«Визуализация точных отражений в режиме реального времени затруднительна. При использовании традиционных методов растеризации возникает множество проблем и ограничений. В течение последних нескольких месяцев мы изучали способы комбинирования DirectX Raytracing с существующими методами для решения некоторых из этих проблем», — отметил коммерческий директор Futuremark Яни Джоки (Jani Joki).

Результатом этих исследований и стала демонстрация. Как видно на представленных примерах, DXR среди прочего позволила компании визуализировать в реальном времени реалистичные отражения на динамических объектах, а также выводить отражения предметов, находящихся за пределами поля зрения камеры.

DXR даёт возможность использовать для большей части рендеринга обычные методы растеризации, а трассировку лучей применять для расчётов теней, отражений и других эффектов, которые трудно реализовать традиционным конвейером рендеринга GPU. Futuremark подчёркивает, что её демонстрация DXR работает в режиме реального времени на существующих GPU класса DX12 (на каком именно ускорителе осуществлена запись, не сообщается) и её было относительно легко интегрировать в существующий движок 3DMark.

Компания гордится тем, что одной из первых применила на практике технологию и обещает, что DirectX Raytracing будет использоваться в её новом тесте 3DMark, который должен выйти до конца года (очевидно, к полноценному запуску DXR).

Microsoft анонсировала API трассировки лучей для DirectX 12

Microsoft с партнёрами, как и ожидалось, сделала важный анонс в рамках мероприятия NVIDIA GDC 2018 — в графическом API DirectX 12 появится новая функциональность в лице DirectX Raytracing (DXR). Речь идёт о стандарте программной и, что куда интереснее, аппаратной трассировки лучей (ray tracing) в рамках DirectX.

До сих пор трассировка оставалась областью, малопригодной для игр и иных графических приложений реального времени из-за обилия расчётов и в конечном счёте невысокой производительности. Тем не менее, она в отличие от обычного растровой визуализации современных видеокарт, которая эмулирует тени и отражения с помощью шейдеров и других уловок, позволяет создавать более физически точную модель отражений и затенений путём отслеживания обратной траектории распространения лучей света.

Что такое DirectX Raytracing (DXR)? На самом высоком уровне речь идёт о четырёх новых концепциях API DirectX 12:

  1. Структура ускорения (acceleration structure) — объект, представляющий полную 3D-среду в формате, оптимальном для обработки графическим ускорителем. Представленная в качестве двухуровневой иерархии, структура обеспечивает как оптимизированное отслеживания лучей с помощью GPU, так и эффективную модификацию динамических объектов со стороны приложения.
  2. Новый метод списка команд DispatchRays, который является отправной точкой для трассировки лучей в сцене. Именно с его помощью игра фактически передаёт рабочие нагрузки DXR на GPU.
  3. Набор новых шейдерных типов HLSL, включая ray-generation, closest-hit, any-hit и miss. Они определяют, какими именно вычислениями затенения нагружает DXR ускоритель. Когда вызывается DispatchRays, запускается шейдер генерации лучей ray-generation. Используя новую внутреннюю функцию TraceRay в HLSL, этот шейдер отслеживается в сцене. В зависимости от того, куда луч направлен, в точке пересечения может быть вызван один из нескольких шейдеров hit или miss. Это позволяет игре назначать каждому объекту свой собственный набор шейдеров и текстур, что приводит к уникальному материалу.
  4. Режим конвейера трассировки, совпадающий по духу с сегодняшними режимами графического или вычислительного конвейеров, подразумевает использование шейдеров трассировки лучей и прочие соответствующие вычислительные нагрузки.

Проект PICA PICA от команды EA SEED показывает, как трассировка лучей в реальном времени при помощи DXR может выглядеть в будущих играх

DXR не требует наличия новой видеокарты — по словам Microsoft, рабочие нагрузки DXR могут возлагаться на любой из существующих движков DX12. Дело в том, что по своей сути DXR является нагрузкой вычислительного типа. По словам Microsoft, современные аппаратные графические ускорители становятся всё более универсальными, и в конечном итоге большинство блоков фиксированной функциональности будут заменены на универсальный HLSL-код.

Microsoft вместо традиционного подхода, предусматривающего создание для режима трассировки лучей нового метода CreateRaytracingPipelineState, предпочла более общий и гибкий метод CreateStateObject. Он может использоваться как для активации конвейера трассировки, так и для графического, вычислительного или любого другого будущего конвейера GPU. Теоретически это означает, что разработчики смогут создавать свои DXR-рейтрейсеры, в той или иной степени смешанные с традиционной растеризацией, чтобы достигать приемлемых результатов с точки зрения качества и производительности.

Любопытно, что опробовать DXR разработчики могут уже сейчас. Microsoft выпустила пакет экспериментальных SDK-инструментов с примерами кода. Для работы с ним требуется участие в программе Windows Insider и грядущий весенний пакет обновлений Windows 10 Redstone 4 (RS4). Полноценный же запуск API DXR запланирован на осень.

Впрочем, судя по всему, пока единственной по-настоящему оптимизированной под DXR аппаратной архитектурой является NVIDIA Volta, которой пока нет на игровом рынке. AMD ещё работает над драйвером, который обеспечит поддержку технологии. Возможно, с выходом DXR на рынок использование анонсированного ещё на GDC 2014 низкоуровневого графического API DirectX 12 станет более широким.

Стоит отметить, что некоторые известные компании и игровые студии, как отмечает Microsoft, уже около года знают о создании DXR и в той или иной степени работают над разработкой стандарта и внедрением его в свои графические движки. Среди прочих названы имена Epic Games, Electronic Arts и DICE, Unity, Remedy, 4A Games, Allegorithmic и Futuremark.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥