AMD намери начин да намали 47 пъти потреблението на памет при трасирането на лъчи

AMD представи технологията „tetrahedral cages“ в областта на компютърната графика, която може значително да намали потреблението на памет и изчислителни ресурси при трасирането на лъчи в сложни анимирани сцени. Технологията позволява в реално време да се извършва трасиране на лъчи за стотици милиони независимо анимирани триъгълници, като същевременно се избягват огромните допълнителни разходи за ускорителни структури, известни като йерархия на ограничаващите обеми (BVH), които обикновено съпътстват подобни задачи.

В нова статия в портала GPUOpen, публикувана на 17 септември водещият специалист на AMD Холгер Грюн демонстрира технологията в примера с мащабна сцена с пейзаж, съдържаща около 25 000 независимо анимирани растения. При максимално ниво на детайлност (LOD) тези растения се състоят от приблизително 2,8 милиарда триъгълника. След избора на нивото на детайлност за всеки кадър се извършва трасиране на лъчи за около 500 милиона анимирани триъгълници. Сцената се възпроизвежда със скорост над 60 кадъра в секунда (FPS) при резолюция 1080p на видеокартата Radeon RX 9070 XT.

Истинският пробив се състои в това, че тази технология радикално намалява обема на използваната памет и разходите за актуализиране на структурите за ускорение.

При традиционните реализации на трасирането на лъчи за всеки независимо анимиран обект е необходимо да се поддържа и актуализира собствена йерархия на ограничаващите обеми (BVH) – структура за ускорение, която позволява ефективно да се определи с кои геометрични елементи може да се пресече лъчът. С нарастващата сложност на сцената актуализирането на такива структури може да изисква прекомерно големи изчислителни ресурси. Подходът на AMD предполага поставянето на плътната геометрия в сравнително прости детайли. Вместо да актуализира всеки отделен връх и свързаната с него структура за ускорение, системата анимира околния детайл, докато първоначалната плътна геометрия и нейният BVH остават статични и могат да се използват многократно. Преди проверката за пресичане лъчите се преобразуват обратно в първоначалната координатна система на геометрията.

Това осигурява приблизително 47-кратно намаляване на обема на паметта, заемана от структурите за ускорение (разходите са намалели от теоретичните 80GB до 1,7GB), и повече от 90-кратно съкращаване на времето за обновяване на BVH в сравнение с традиционния подход. Особено важно е, че тези подобрения премахват две основни „тесни места“, които пречат на ефективното проследяване на лъчите в сцени, препълнени с анимирани обекти.

Този метод обаче има и своите ограничения. Използването на „tetrahedral cages“ не позволява детайлно управление на анимацията на отделни върхове, поради което технологията е най-подходяща за гъста растителност, трева, тълпи и отдалечени персонажи, а не за анимация, изискваща прецизна деформация или промяна на топологията на мрежата. Поради тази причина методът е малко подходящ за детайлна анимация на лицата на персонажите или деформация на телата при близък план.

Важно е да отбележим, че към момента това е само демонстрация на резултатите от изследването, а не функция, която вече е внедрена в издадените игри. Тя обаче отваря перспективен път към създаването на геометрично сложни и напълно анимирани среди, които не изискват използването на видеокарти с огромен обем видеопамет.