Трассировка лучей и DLSS в играх. Разбираемся в нюансах на примере Battlefield V, Shadow of the Tomb Raider и Anthem

С выпуском видеокарт Ge.

Force RTX компания NVIDIA открыла эру трассировки лучей в играх.

И это стало поводом для продолжающихся споров о самой целесообразности данной технологии в играх.

Однозначно можно сказать, что трассировка не стала массовым явлением, и список совместимых игр пока небольшой.

Вскоре его пополнит боевик Control, а далее начнется осенний игровой сезон, который тоже принесет что-то интересное.

В преддверии новых игр мы решили поговорить о трассировке в уже доступных проектах.

Посмотрим, как лучи влияют на графику и производительность в Battlefield V и Shadow of the Tomb Raider.

Заодно изучим особенности технологии NVIDIA DLSS, которая кроме указанных игр доступна также в Anthem.

Что такое трассировка лучей? Это метод рендеринга с построением и отслеживанием траекторий лучей света к каждой точке пространства.

Такой метод позволяет точно определять освещенность объектов, отраженный свет и взаимное затенение.

Это еще одна ступенька к реализму виртуального изображения.

Но трассировка (ray tracing) крайне ресурсоемка, поэтому ранее была недоступна в играх.

И сейчас этот метод не может использоваться в полной мере.

На данный момент речь идет о гибридном рендеринге, который сочетает стандартную растеризацию с трассировкой.

Последняя используется для реализации отдельных эффектов, например, для просчета корректных отражений и теней.

Трассировка лучей работает в среде Windows 10 (начиная с версии 1809) через API DirectX Raytracing (DXR), который является расширением DirectX 12.

На данный момент трассировка доступна в Battlefield V, Shadow of the Tomb Raider, Metro Exodus, Stay in the Light и китайском MMO Justice.

Также эффекты на базе этой технологии обещают добавить в Wolfenstein: Youngblood, где все реализовано в среде API Vulkan.

Оптимальным решением для ray tracing являются видеокарты NVIDIA Ge.

Force RTX, которые имеют аппаратные улучшения для ускорения соответствующих операций, в частности, дополнительные блоки RT.

И при разговоре о трассировке часто оперируют определением RTX, что намекает на технологию и соответствующие видеокарты.

При этом все функции API DXR поддерживаются и старыми видеокартами архитектуры Pascal, что позволяет включить новые эффекты на Ge.

Force GTX 1080 Ti и других видеокартах этой серии.

Но без соответствующих аппаратных оптимизаций трассировка дается им с огромными потерями в производительности.

Технология NVIDIA DLSS не связана с трассировкой напрямую, поэтому может использоваться в играх без новых эффектов.

Этот метод рендеринга используется для ускорения производительности, что критично при активации RTX-эффектов.

А поскольку DLSS использует аппаратные особенности GPU Turing, то технология работает исключительно на видеокартах Ge.

Force RTX.

В данном обзоре использовалась система с видеокартой Ge.

Force RTX 2080 Ti.

В качестве наглядных материалов приведены скриншоты и видеоролики в 4K.

Вначале поэтапно рассмотрим визуальные особенности трассировки в каждой игры, а в конце поговорим о DLSS.

Трассировка лучей в Battlefield V.

Начнем с последней части Battlefield, поскольку это была первая игра с поддержкой трассировки.

На ней обкатывалась новая технология, и с момента релиза разработчики хорошо поработали над оптимизацией, доведя производительность с трассировкой до приемлемого уровня.

В Battlefield V новая технология используется для отражений.

В игре есть несколько уровней качества трассировки, которые определяются настройками DXR — низкое, среднее, высокое и максимальное качество.

Попробуем определить основные визуальные особенности.

Ниже наиболее яркий пример влияния трассировки.

Положение камеры может немного меняться из-за необходимости перезагрузки игры и сложности подбора одинакового ракурса.

В обычном режиме на водной поверхности можно увидеть отражение неба и отражения веток и у края лужи.

При этом все происходит в роще, а лужа окружена деревьями.

Активация самого простого варианта DXR добавляет отражения этих деревьев.

И вся сцена воспринимается несколько светлее, что заметно даже по цвету листвы на дальнем плане.

Переключение на Ultra-качество дает минимальные изменения — рябь на воде выглядит иначе, и нет светлых ореолов вокруг объектов в воде.

Посмотрим, как трассировка влияет на лед и снег.

Положение героя немного отличается, поэтому не обращаем внимания на контуры снега.

Трассировка сразу добавляет отражения на льду, которых изначально нет.

Повышение качества дает странный эффект, когда некоторые участки льда светлеют.

По сути, он приобретает разную фактуру — некоторые участки кажутся более гладкими, а некоторые более шероховатыми.

Это пример того, что мы получаем материал с разными отражающими свойствами.

Трассировка не просто добавляет отражения к лужам и водным поверхностям.

Она влияет на то, как выглядят любые мокрые поверхности, стекло, металлы и прочие отражающие материалы.

При минимальном и среднем уровне это ощущается только на воде и мокрых поверхностях.

При высоких и ультра-настройках DXR уже заметно влияние на металлические корпуса машин, элементы окружения и другие объекты.

Это хорошо видно по корпусу танка на нижнем слайде.

Ну и по мере повышения качества заметно увеличение дистанции, где применяется трассировка.

При низком уровне DXR дальние лужи не меняются, при высоком — меняются.

В качестве завершающего сравнения ниже одинаковая сцена без трассировки и с DXR Ultra.

Данная сцена интересна тем, что сверху нависает мост, загораживающий свет.

Но в обычном режиме под мостом есть яркие светящие лужи, а лужа левом углу отражает небо.

С трассировкой лужи и мокрый асфальт меняются.

И хотя они выглядят темнее, фактура мокрого асфальта кажется реалистичнее.

Корпус танка тоже выглядит иначе.

Лучше оценить изменения можно по видеоролику со сравнением графики в 4K.

Трассировка может менять восприятие всей сцены, а не только создавать отражения на воде.

Поскольку в игре много локаций с грязью, лужами, мокрым асфальтом и т.

п., то общие изменения порою хорошо заметны.

Но это не влияет на пустынные локации и похожие уровни — появляются отражения на стеклах, фактура металла где-то меняется, но это мелкие нюансы.

С трассировкой больше бликов пламени от взрывов на окружающих поверхностях, что делает такие сцены ярче.

Подробнее о производительности на последней странице.