С появлением семейства видеокарт GeForce RTX трассировка лучей постепенно стала входить в нашу жизнь. Первой игрой, которая продемонстрировала потенциал этой технологии, стал шутер Battlefield V. После релиза игра получила несколько важных технических обновлений с оптимизацией трассировки и добавлением сглаживания NVIDIA. Обо всех этих технологиях мы поговорим в данном обзоре.
Не будем расписывать преимущества трассировки лучей относительно классической растеризации, об этом было сказано в обзоре архитектуры NVIDIA Turing. Но определенные пояснения по терминологии нужно дать. API DirectX Raytracing (DXR) интегрирует поддержку трассировки лучей в DirectX 12. Технология NVIDIA RTX Ray Tracing сочетает аппаратные и программные возможности для выполнения команд DXR. По сути трассировка через DXR может быть реализована на любой видеокарте с аппаратной поддержкой DirectX 12, и весной этого года компания NVIDIA реализовала это для прошлого поколения видеокарт GeForce GTX 10. Но из-за высоких требований к производительности экспериментировать с трассировкой стоит только на GeForce GTX 1080 Ti. Новое поколение GeForce RTX имеет оптимизированную архитектуру и специальные вычислительные ядра RT, которые ускоряют расчеты для трассировки лучей. Поэтому только про GeForce RTX можно сказать, что они готовы к аппаратной обработке трассировки.
При этом метод трассировки используется для реализации отдельных эффектов и сочетаются с привычной растеризацией. Такой гибридный рендеринг является оптимальным для нынешнего технологического уровня, позволяя использовать трассировку только в тех случаях, где она дает преимущества относительно растеризации. На базе DXR и RTX можно реализовать отражения, фоновое затенение и детальные тени. В случае Battlefield V изначально озвучивалось, что трассировка используется для реалистичных отражений. Но наше сравнение покажет, что изменения порою более глобальны.
В Battlefield V много луж, ручьев и мокрых поверхностей. Также есть лед, окна и прочие поверхности с отражениями. Трассировка повышает реализм и детальность отражений, лучше учитывая угол зрения и влияние объектов друг на друга. На больших водных поверхностях это сразу проявляется в повышении детальности отражений и в том, как они меняются в зависимости от угла зрения.
Среди других явных изменений — отблески от взрывов на окружающих поверхностях. Они становятся более яркими, появляются на тех поверхностях, где их раньше не было, и на большем расстоянии.
Игра позволяет задействовать один из четырех уровней качества DXR. Далее мы попытаемся сравнить этими режимы с картинкой без трассировки. Все примеры созданы на базе сцен из сюжетных миссий, где можно выдержать одинаковые условия.
Ниже сцена с горящей машиной.
Определенные изменения видны уже при переходе от обычного режима к DXR низкого качества. Меняется отображение мокрой земли и луж под машиной. В простом режиме это однородная рыхлая масса, с DXR они по-разному блестят, что придает им разную фактуру. Вся зона вокруг огня светлеет, но четкие красные всполохи отражаются только в воде. При максимальном качестве DXR больше отражений от огня вокруг машины и на стволе автомата. Если обратить внимание на дальнюю машины, то вместо светлого пятна лужи под ней зеркальная поверхность, которая отражает огонь. Четко видно, что с повышением качества дальность применения трассировки возрастает.
Для наглядности ниже сравнение одинакового фрагмента.
Ниже другой пример.
Перед нами мокрая земля и небольшие лужи, которые при DXR выглядят совсем иначе. В обычном режиме вся ближняя зона тает в тени дерева, а с DXR проявляется характерный блеск мокрой поверхности. Также меняется блеск дальних зон.
В другой сцене все выглядит несколько иначе.
С DXR Ultra мы видим четкие изменения в общем затенении, когда все окружение темнее, особенно, закрытые от света зоны . С DXR низкого качества отличия от режима без трассировки едва заметны – затенение автомата, дальние лужи.
Следующий пример показывает разницу в том, как выглядят поверхности при разном уровне DXR.
Есть небольшие, но явные изменения в отрисовке брони танка — меняется блеск отдельных элементов и царапин, теневые контуры. Иначе выглядит зона с лужами под мостом: лучше ощущается характер отражающей поверхности, но сами отражения темнее. То есть с трассировкой максимального уровня лучше учитываются свойства поверхностей, которые по-разному отражают свет, учитывая влияние окружения.
Мы сравнивали крайние уровни качества DXR, поскольку они дают наиболее заметные визуальные различия. Заметить разницу между низким и средним уровнем DXR тяжело, как между высоким и максимальным. Для иллюстрации данного утверждения ниже сравнение одинаковых фрагментов.
Абсолютно одинаковое отражение в центральной части кадра во всех состояниях. Желтый осенний лес оказывает больше влияния на боковую зону при высоких уровнях DXR. И автомат в руках героя приобретает красноватый оттенок из-за влияния отраженного окружением света.
Для ускорения производительности в тяжелых режимах NVIDIA предлагает технологию DLSS (Deep Learning Super Sampling), которая использует глубокое обучение и задействует тензорные блоки GPU. Поэтому DLSS доступно только для видеокарт GeForce RTX и для определенных режимов. В случае Battlefield V эту технологию можно задействовать в 4K. По сути это аналог интеллектуального масштабирования. На основе предварительного обучения формируется изображение со сглаживанием без обработки полного кадра. Согласно комментариям разработчиков для формирования кадра 4K требуется 3,5-5,5 миллионов пикселей входных данных. Ниже сравнение одинакового момента в 4K при обычном режиме рендеринга со сглаживанием TAA и после включения DLSS.
При детальном сравнении видно, что картинка стала слегка замыленной.
В динамике разница менее заметна, но она есть.
Видеодемонстрация DXR и DLSS
В видео представлено сравнение обычного режима рендеринга с DXR. Показана разница в отражениях на больших лужах, в отблесках при взрывах. Есть сцена с вагоном, где видна разница с отражениях на стеклах. В конце видео сравнение обычного сглаживания с DLSS и демонстрация производительности в разных режимах.
Видео доступно в 4K, записано на GeForce RTX 2080 Ti.
Теперь поговорим о влияния на производительность.
Тестовый стенд
- процессор: Intel Core i7-6950X @4,2 ГГц
- материнская плата: MSI X99S MPOWER
- память: DDR4 HyperX Predator HX432C16PB3K4/32, 3200 МГц, 4x8 ГБ
- жесткий диск: Hitachi HDS721010CLA332, 1 TБ
- блок питания: Seasonic SS-750KM
- операционная система: Windows 10 Ultimate x64
- драйвер NVIDIA GeForce 430.39
Тестирование проводилось при повторении определенной последовательности действий в миссии «Тиральер». Локация изобилует мокрыми поверхностями, что хорошо подходит для создания высокой нагрузки.
Все тесты проведены на базе видеокарты GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition.
Начнем с разрешения 2560x1440. Падение производительности с DXR существенное, но видеокарта обеспечивает более 60 fps даже в самом тяжелом режиме. При этом разница между DXR Ultra и High минимальна, как между Medium и Low.
В 4K задействуем дополнительные режимы с DXR.
Даже при низком качестве трассировки топовая видеокарта выдает около 50 fps. А если сравнивать простой режим с DXR Ultra, то получается падение производительности почти в два раза. DLSS хорошо поднимает общую частоту кадров, уменьшая разрыв и между разными режимами DXR.
Также не будем забывать про разгон, который может обеспечить дополнительное ускорение. Ниже несколько результатов с разгоном.
Разгон дает дополнительные +10% к fps.
Тестовая сцена довольно сложная для трассировки из-за обилия отражений. Лучше оценить потенциал GeForce RTX 2080 Ti можно по видео с прохождением сюжетных миссий. Активны максимальные настройки, DXR Medium без DLSS.
Средняя производительность стремится к 50-60 fps, хотя есть просадки до 40 fps. Загрузка видеопамяти может превышать 9 ГБ.
Полное прохождение «Военных историй» Battlefield V доступно на нашем канале.
Выводы
DXR в Battlefield V дает более глубокий эффект, чем это можно было ожидать. Трассировка лучей не просто создает более реалистичные отражения на воде и стеклах, она влияет на работу с отраженным светом для многих поверхностей. Грязь, металл, мокрый асфальт и другие поверхности получают иной блеск, затенение и более выраженную фактуру с учетом направленности освещения и влияния окружения. Порою это меняет восприятие всей сцены. Но большая достоверность не всегда означает более красивую картинку. Также влияние трассировки зависит от обстановки. Чем сложнее сцена и больше отражающих поверхностей, тем больше визуальных изменений. Зато на пустынных картах видимой разницы не будет.
Качество итоговой картинки зависит также от настроек DXR. Изменение уровня DXR влияет на количество лучей для просчета отражений и на то, к каким поверхностям они применяются. При низком качестве вы получите улучшение отражений на воде, стеклах и других глянцевых поверхностях. Повышение качества увеличивает дальность просчета лучей и применяет трассировку к более широкому набору сложных поверхностей, что уже может влиять на всю сцену в целом. Принципиальным является выбор между крайними уровнями DXR, промежуточные значения слабо отличаются от них.
Активация DXR требует чрезвычайной мощной видеокарты. Если вы хотите играть с максимально реалистичной картинкой, то без топовых моделей GeForce RTX не обойтись. Потенциал GeForce RTX 2080 Ti позволяет комфортно играть с трассировкой в разрешении 2560x1440. Видеокарта справится и с 4K, но при низких настройках DXR. Итоговой производительности будет достаточно для сюжетных миссий, но для сетевых баталий придется активировать DLSS. Сама технология DLSS является неким компромиссом, поскольку вы получите ускорение, но картинка в честном 4K более четкая.
Читайте другие наши обзоры, следите за обновлениями через через ВКонтакте, Facebook и Twitter!