Недавно игра Rise of the Tomb Raider получила обновление, которое добавило поддержку нового затенения по технологии NVIDIA VXAO и поддержку DirectX 12. Мы рассмотрим особенности VXAO, сравним качество этого затенения с другими режимами и проведем сравнительное тестирование, чтобы выявить ресурсоемкость каждого метода Ambient Occlusion.
В отдельной статье уже рассмотрены особенности работы HBAO+ в Rise of the Tomb Raider. По итогам сравнения хорошо видно, что это затенение позволяет лучше выделить отдельные детали окружения и неровности рельефа. VXAO является еще более качественным вариантом. Этот метод Ambient Occlusion (AO) позволяет реализовать еще более точное затенение с учетом освещенности и влияния объектов друг на друга. VXAO является частью технологии объемного освещения VXGI (Voxel Global Illumination), которая корректно учитывает прямой и отраженной свет. В VXGI сцена разбивается на вексельную сетку, а потом осуществляется трассировка сцены с учетом разных параметров для каждого сегмента. Кроме корректного моделирования освещенности каждого участка при таком методе получается более точное затенение Ambient Occlusion. Наглядный пример ниже.
С обычным SSAO имеют место некорректные тени вокруг астронавта и прямо под корпусом посадочного модуля. Эти ореолы помогают оттенить объекты на общем фоне. Но объекты удалены от поверхности, таких теней не может быть. С воксельным AO их и нет, есть тени под опорами, которые стоят на земле. При этом точнее ложатся тени на мелкие элементы корпуса, лучше их выделяя.
Чтобы в полной мере оценить преимущества нового алгоритма затенения NVIDIA мы проведем несколько полных сравнений в разных режимах, и отдельно сконцентрируемся на сравнении HBAO+ и VXAO.
За основу взята конфигурация настроек максимального качества графики. По умолчанию этот профиль нам предлагает режим HBAO+, но мы вначале отключим это затенение, а потом будем поэтапно включать разные варианты AO (параметр «преграждение окружающего света»).
При включении SSAO мы видим, как однотонные тени на снегу становятся сложнее. Усиливаются темные зоны под краном и в месте стыка каменных глыб.
Сложный рельеф неровного снега просматривается еще лучше благодаря оттеснению его неровностей в HBAO+. Темная зона камней в разломе перед героиней еще темнее. В правой части сцены просматривается неравномерное затенение здания, в глубине появляются более темные зоны.
VXAO продолжает отмеченную тенденцию. Тень под краном еще интенсивнее, немного возрастает интенсивность теней в районе деревьев справа. Темнее зона прямо под героиней.
Посмотрим на другой пример.
SSAO создает дополнительные полутени в расщелинах скалы на заднем плане, появляется тень от растительности на переднем плане. HBAO+ усиливает выделение неровней на поверхности скалы. Появляется тень на поваленном дереве слева и тень в нижней части дерева справа. Усиливаются тени от растительности. В итоге все объекты на переднем плане приобретают дополнительный объем. VXAO уже глобально не меняет ситуацию. Разница с HBAO+ видна только по тени у обрыва в нижней правой части кадра. Также обратите внимание на зеленую зону под поваленным деревом, с VXAO ее неровности выделяются чуть лучше.
Пример другой сцены показывает кардинальную разницу между режимом без AO и с SSAO. На втором скриншоте темнеют слабо освещенные зоны пещеры по бокам, появляются легкие тени вокруг камней. С HBAO+ выделение этих камней еще лучше, тени даже помогают выделить отдельные элементы этих камней. Усиливаются темные зоны за опорами слева, что лучше выделяет эти элементы. Нечто подобное заметно на поверхности пещеры справа.
VXAO глобальных изменений снова не приносит. Можно отметить только усиление некоторых темных зон в правой части и определенное изменение в затенении камней, которые находятся в этой зоне. Обратите внимание на нижнюю их часть, с VXAO она темнее. Мелочь, но это придает дополнительное ощущение объема этим элементам.
По итогам сравнения скриншотов в трех сценах мы видим, что VXAO дает картинку близкую к HBAO+. Можно отметить дополнительное усиление некоторых теней в слабоосвещенных зонах. Еще один такой пример ниже.
На поверхность скалы за выступом слева попадает меньше света. С VXAO эта зона темнее в сравнении с HBAO+. И наиболее интенсивное затенение между расщелинами и кустами.
Но визуальные изменения не ограничиваются дополнительным усилением теней. Нижнее сравнение позволит раскрыть и некоторые другие особенности.
В пещере один источник освещения — солнечные лучи пробиваются сквозь щель в потолке, частично освещая помещение. Обратите внимание на правую зону обоих скриншотов. С HBAO+ есть слабый желтоватый оттенок на колонне, хотя она вне освещаемой зоны. С VXAO вся зона все конуса света чуть темнее и холоднее. Еще лучше видна разница по сравнению тел в лучах света. С HBAO+ они все ярко освещены, как и камни вокруг. VXAO погружает обратную сторону камней в тень, ведь лучи на них падают с другой стороны, и нам видна именно темная сторона. Тело на копье становится неравномерно освещенным, вверху светлее, внизу темнее. Другой объем для сравнения — ближний скелет, который прислонен к цилиндрическому куску обрушившейся конструкции. Этот элемент должен укрывать скелет от света, но с HBAO+ он слегка освещен и имеет характерный желтоватый оттенок. VXAO усиливает затенение скелета. Возле этого скелета частично освещенная грань какой-то опоры у стены, которая тоже повернута к нам и закрыта от прямого света. Она не может быть такой яркой, и VXAO тоже это исправляет.
В итоге видно, что VXAO не просто усиливает тени и расширяет затененную зону, а корректнее воссоздает реальную картину затенения с учетом направления лучей света.
Но еще более интересный эффект мы получим при резком изменении интенсивности освещения. Ниже приведено три скриншота при разных режимах AO в сцене, где яркий слепящий свет пробивается сквозь щели внутрь темного помещения.
Между SSAO и HBAO+ нет кардинальной разницы в этой сцене. Второй вариант усиливает затенение дальнего угла и зоны справа от шкафчика. Меняется освещенность боковых граней досок слева. VXAO же резко меняет все изображение. Яркие пятна света на полу и куртке героини становятся ярче. Ярче изображение между щелями досок, оно превращается в яркое световое пятно. При этом дальний угол помещения и тени на том же шкафчике еще темнее.
В итоге мы имеет более резкий перепад между темными и светлыми зонами и более явное ощущение яркого света, который пробивается через отверстия. Конечное изображение ближе к нашему реальному восприятию такого света в темном помещении. Эффект адаптации зрения к резким перепадам освещения более достоверный.
В качестве дополнительного наглядного материала вы можете посмотреть аналогичное сравнение режимов AO в видеоформате.
После визуального сравнения проведем тестирование производительности в разных режимах.
Тестовый стенд
- процессор: Intel Core i7-3930K @4,4 ГГц
- материнская плата: ASUS Rampage IV Formula
- видеокарта: GeForce GTX 980 Ti
- память: Kingston KHX2133C11D3K4/16GX, 1866 МГц, 4x4 ГБ
- жесткий диск: Hitachi HDS721010CLA332, 1 TБ
- блок питания: Seasonic SS-750KM
- операционная система: Windows 7 Ultimate SP1 x64
- драйвер GeForce: NVIDIA GeForce 364.51
Тестирование проводилось путем переигрывания небольшой прогулки по локации геотермальной долины — одного из самых тяжелых для видеокарт мест в игре.
Изначально выбран профиль качества «Очень высокого», менялись только режимы AO. Сглаживание FXAA, разрешение 1920x1080, DirectX 11.
SSAO и HBAO слабо сказываются на общей производительности, снижая частоту кадров лишь на несколько процентов. При этом между двумя режимами можно провести знак примерного равенства, с HBAO+ на топовой видеокарте NVIDIA минимальный fps даже чуть лучше. Это немного отличается от старых результатов, где производительность SSAO на GeForce GTX 980 Ti все же была чуть выше. Это говорит о лучшей оптимизации в новом видеодрайвере, и о том, что программисты NVIDIA постоянно работают над улучшением быстродействия своих продуктов.
VXAO уже дается с заметными потерями производительности. Разница с HBAO+ на уровне 22-26%.
Выводы
По итогам знакомства с NVIDIA VXAO в Rise of the Tomb Raider можно констатировать, что это самый прогрессивный алгоритм Ambient Occlusion. VXAO добавляет дополнительные тени и меняет картину затенения в соответствии с реальной освещенностью объектов. Это позволяет лучше выделить некоторые детали окружения и воссоздать ощущение направленного света. Но конечный эффект зависит от освещения в сцене, поэтому не всегда VXAO даст картинку кардинально отличающуюся от HBAO+. Особенно впечатляет, что VXAO улучшает восприятие света в сценах с резкими перепадами освещенности. Слепящий яркий свет, контрастирующий с темным окружением, выглядит более достоверно, лучше отражая особенности восприятия таких сцен человеческим глазом. То есть влияние VXAO более глобально, оно не ограничивается одной лишь проработкой теней. К сожалению, этот метод AO серьезно сказывается на производительности. Если вы обладатель топовой видеокарты, то смело включайте VXAO. Владельцы более простых графических карт могут ограничиться HBAO+, который лучше обычного SSAO при том же уровне ресурсоемкости. В итоге обе технологии NVIDIA GameWorks позволяют улучшить изображение и расширить визуальные впечатления от Rise of the Tomb Raider, а выбор метода AO определяется мощностью вашей видеокарты.