MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Компания AMD представила технологию «тетраэдральных каркасов» (tetrahedral cages) в области компьютерной графики, способную существенно снизить затраты памяти и вычислительных ресурсов при трассировке лучей в сложных анимированных сценах.
Источник изображений: AMD
Метод тетраэдральных каркасов позволяет в реальном времени выполнять трассировку лучей для сотен миллионов независимо анимированных треугольников, избегая при этом огромных накладных расходов на структуры ускорения, известные как иерархия ограничивающих объёмов, или BVH, которые обычно сопровождают подобные задачи.
В новой статье на портале GPUOpen, опубликованной 17 сентября, ведущий специалист AMD Хольгер Грюн (Holger Gruen) продемонстрировал технологию тетраэдральных каркасов на примере масштабной сцены с ландшафтом, содержащей около 25 000 независимо анимированных растений. При максимальном уровне детализации (LOD) эти растения состоят примерно из 2,8 млрд треугольников. После выбора уровня детализации для каждого кадра выполняется трассировка лучей (первичных и теневых) для примерно 500 млн анимированных треугольников. При этом сцена воспроизводится со скоростью более 60 кадров в секунду (FPS) в разрешении 1080p на видеокарте Radeon RX 9070 XT.
Однако настоящий прорыв заключается в том, что данная технология радикально сокращает объём используемой памяти и затраты на обновление структур ускорения. В традиционных реализациях трассировки лучей для каждого независимо анимированного объекта требуется поддерживать и обновлять собственную иерархию ограничивающих объёмов (BVH) — структуру ускорения, позволяющую эффективно определять, с какими геометрическими элементами может пересечься луч. По мере усложнения сцены обновление таких структур может требовать непомерно больших вычислительных ресурсов.
Подход AMD, напротив, предполагает заключение плотной геометрии внутрь сравнительно простых деформируемых тетраэдральных каркасов. Вместо обновления каждой отдельной вершины и связанной с ней структуры ускорения, система анимирует окружающий каркас, в то время как исходная плотная геометрия и её BVH остаются статичными и могут использоваться повторно. Перед проверкой пересечения лучи преобразуются обратно в исходную систему координат геометрии.
Это обеспечивает примерно 47-кратное сокращение объёма памяти, занимаемой структурами ускорения (расходы сократились с теоретических 80 Гбайт до 1,7 Гбайт), и более чем 90-кратное уменьшение времени обновления BVH по сравнению с традиционным подходом. Что особенно важно, эти улучшения устраняют два основных «узких места», препятствующих эффективной трассировке лучей в насыщенных анимированными объектами сценах.
Однако у этого метода есть и свои ограничения. Использование тетраэдральных каркасов не позволяет детально управлять анимацией отдельных вершин, поэтому технология лучше всего подходит для густой листвы, травы, толпы и удалённых персонажей, а не для анимации, требующей точной деформации или изменения топологии сетки. По этой причине метод малопригоден для детализированной анимации лиц персонажей или деформации тел при крупном плане.
Лежащее в основе технологии исследование, подробно описанное в докладе AMD «Ray Tracing Massive Amounts of Animated Geometry» («Трассировка лучей для огромных объёмов анимированной геометрии»), заняло третье место и было удостоено награды Wolfgang Straßer Best Paper Award на конференции High-Performance Graphics 2026. Компания AMD также разрабатывает примеры использования технологии для DirectX Raytracing (DXR) и библиотеку на C++, состоящую только из заголовочных файлов (header-only), чтобы помочь разработчикам внедрить эту технологию в свои конвейеры рендеринга.
На данный момент это лишь демонстрация результатов исследования, а не функция, уже реализованная в выпущенных играх. Однако она открывает перспективный путь к созданию геометрически сложных и полностью анимированных окружений, не требующих использования видеокарт с огромным объёмом видеопамяти.
Источник:
