VR, RTX, FSR i DLSS

W ostatnich latach branżom związanym z produkcją materiałów w obrębie renderowania przyszło mocno ewoluować. Powstało oprogramowanie pozwalające na stworzenie obrazów, nie tylko statycznych, które ciężko rozróżnić i wskazać na te prawdziwe, a te wygenerowane przez artystów 3D. Obecnie jedynie potrzeby osadzenia treści w środowisku imitującym rzeczywistość lub w abstrakcyjnym, jest kwestia podjęcia decyzji reżyserskiej, ponieważ istnieją odpowiednie technologie i narzędzia. Za co odpowiadają i jak mogą się przysłużyć branży VR?

Ray Tracing

To technologia, o której zaczęto na szerszą skalę mówić trzy lata temu, z powodu premiery kart NVidii otwierających serię RTX 20×0. Samo pojęcie śledzenia promieni w grafice jest znane od dawna, jednak z powodu skomplikowania obliczeń stojących za uzyskaniem wynikowej klatki, można było tej techniki użyć jedynie w zaawansowanych animacjach. Ponieważ „wynik” w postaci dwuwymiarowego obrazu był nieinteraktywny z perspektywy osoby oglądającej, trzeba było poświęcić nawet kilka tygodni na wykonanie obliczeń.

W takiej formie Ray Tracing pozostawał poza zasięgiem graczy. Wejście tej technologii do produkcji treści cyfrowych musiało nadejść. Nowy produkt NVidii wprowadził do układów graficznych również nowy rodzaj jednostek obliczeniowych, które pozwoliły na zrealizowanie obliczeń związanych ze śledzeniem promieni w czasie rzeczywistym. Odpowiednia implementacja tej technologii w grach komputerowych to kwestia zarówno realizacji technicznej (niebawem więcej o produkcji gier!) i wizji artystycznej.

Czy to sprawi, że gry VR będą fotorealistyczne?

W dłuższej perspektywie — tak. Jednak na chwilę obecną jesteśmy na wczesnym etapie i branża gier jeszcze uczy się odpowiedniego stosowania tego rozwiązania. Tymczasem w branżach związanych z grafiką bardziej z punktu widzenia wizualizacji i projektowania, jest to przełom dostępny i stosowany już dzisiaj. Więcej o udziale VR w biznesie i wizualizacjach niebawem. Od wprowadzenia zmian w podejściu do kwestii światła w cyfrowych produkcjach nie ma odwrotu i rozwój w zakresie wsparcia sprzętowego i oprogramowania dla twórców będzie tylko postępował. Dla użytkowników oznacza to nową jakość oprawy wizualnej, pozwalając na jeszcze głębszą imersję i wpływając na satysfakcję ze zwiedzania wirtualnych światów.

DLSS

Deep Learning Super Sampling. Technologia weszła na rynek razem z RT. Z perspektywy gracza, to rozwiązanie jest dużo ważniejsze. Upraszczając, pozwala ono na uzyskanie obrazu o jakości zbliżonej do oryginalnej przy jednoczesnym zwiększeniu płynności wyświetlanej animacji. Pozwala to na obniżenie progu wydajności sprzętu, potrzebnej do uzyskania odpowiedniej ilości fps dla naszego headsetu. Jeżeli przed wprowadzeniem DLSS do ogrywanego tytułu mogliśmy mieć stabilne 72 fps, tak po stosownym updacie można pozwolić sobie na rozrywkę w 90, lub 120 klatkach na sekundę.

Dlatego jest to rozwiązanie idealne dla użytkowników VR, ponieważ pozwala łączyć obrazy wysokiej rozdzielczości z odpowiednio płynną animacją. Na ten moment technologia jest dostępna jedynie na PC VR, jednak w przyszłości może się to zmienić.

AMD FidelityFX Super Resolution (FSR)

To nie jest tytuł nowego filmu o superbohaterach, chociaż rozumiem, czemu niektórzy mogą czuć się zagubieni. Jest to technika stworzona przez firmę AMD, która stanowi odpowiedź na DLSS rozwijany przez NVidie. Jej działanie ma przynieść podobny efekt — układ początkowo ma wygenerować scenę w niższej rozdzielczości, by następnie za pomocą specjalnych algorytmów odtworzyć i przekazać użytkownikowi w wyższej rozdzielczości. Zatem jak w przypadku konkurencji, posługując się hiperbolą – z obrazu 240p odtworzyć 4k i to w dodatku z większą ilością klatek na sekundę!

Rozwiązanie firmy AMD działa w inny sposób od strony technicznej, ponieważ nie jest realizowane przez osobne jednostki obliczeniowe zaszyte w rdzeniu karty. W dodatku jest to rozwiązanie udostępnione w ramach otwartego standardu, co pozwala w przyszłości korzystać z niego innym producentom sprzętu (np. Intelowi), ale wpływa też pozytywnie na branże, ponieważ kod źródłowy jest ogólnodostępny dla deweloperów.

Porównanie obrazu generowanego z użyciem powyższych technologii przedstawiam poniżej i pozostawiam do samodzielnej oceny.

W najbliższych latach wyklaruje się, który standard uzyska przewagę, jednak niezależnie od wyniku, dla graczy oznacza to (r)ewolucję o skali zbliżonej do przejścia z grafiki 2D, do 3D.

Do tego czasu entuzjaści VR muszą cierpliwie czekać na odpowiednie wdrożenie tych rozwiązań w produkcjach dla nich przeznaczonych, a dostępne obecnie są:

Szeroko używane silniki do tworzenia gier tj., UnrealEngine oraz Unity, już posiadają odpowiednie narzędzia oraz wsparcie dla deweloperów. Ponadto niedawno Epic, odpowiedzialny za środowisko UE, wprowadza z nową wersją swojego silnika dwa bardzo ciekawe rozwiązania.

Pierwsze z nich to Nanite. Pozwala on zarządzać geometrią, w taki sposób, by ostatecznie z pomocą kompresji danych doprowadzić do wzrostu złożoności geometrii, liczby trójkątów i obiektów, a to wszystko w czasie rzeczywistym. To znacznie przyspiesza proces prac nad zaawansowanym wizualnie światem wirtualnym. Na materiałach promocyjnych wygląda to bardzo imponująco. Dzięki Nanite Mesh możliwe jest 7,6 krotne zmniejszenie zapotrzebowania na pamięć, zachowując tę samą ilość trójkątów i wierzchołków. Wynik imponujący, gdyż mówimy tutaj o różnicy w wielkości paczki pomiędzy 150mb, a 20mb.

Drugi to Lumen, czyli system odpowiedzialny za generowanie oświetlenia. Dobre oświetlenie jest jednym z kluczowych elementów dobrej grafiki. Lumen łączy różne metody śledzenia promieni i odbić, oraz Global Illumination. Sprawia to, że np., jako postać w grze możemy wchodzić w interakcje ze światłem – o ile można tak nazwać wpływanie na geometrie (np. biurko), otoczenia i natychmiastowe zmiany w oświetleniu i cieniach 🙂

Wydawać się może, że stoimy u progu, za którym czeka rozwiązanie dwóch problemów związanych z rozrywką i imersją – generowanie fotorealistycznej grafiki w czasie rzeczywistym z odpowiednią wydajnością. Oby tylko tempo wdrażania przeskoczyło to znane z samochodów elektrycznych, czy silników wodorowych :).