TressFX 2.0: Lara hat die Haare noch schöner - AMDs neue Technik-Demo analysiert

AMD Radeon

TressFX 2.0: Lara hat die Haare noch schöner - AMDs neue Technik-Demo analysiert

Philipp Reuther
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11.01.2014 17:30 Uhr
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Neu
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Auf der APU13 im November vergangenen Jahres angekündigt, gibt es nun eine Demo zu AMDs überarbeiteter Haarsimulation TressFX. Version 2.0 der virtuellen Haarpracht kommt mit tiefgreifenden Verbesserungen daher, denn die Vorgängerversion machte einige Probleme in Tomb Raider, dem bisher einzigen Spiel, welches die Technik nutzt.

Anmerkung: Dieser Artikel hatte die meisten Seitenaufrufe diese Woche. Aus diesem Grund veröffentlichen wir ihn heute erneut.


TressFX 2.0 - Aufmacher TressFX 2.0 - Aufmacher [Quelle: Square Enix] Die realistische Darstellung von Haar beispielsweise in Computerspielen ist mit gängigen Methoden sehr schwierig umzusetzen. In praktisch allen Fällen lässt das Ergebnis schwer zu wünschen übrig, oft sehen die meist aus Polygonen und Alpha-Texturen geformten und eher spärlich animierten virtuellen Frisuren alles andere als lebensecht aus. Vielleicht ein Grund, weshalb Figuren in Spielen häufig einen langweiligen Bürstenhaarschnitt tragen oder gleich die Glatze glänzen lassen. AMD versuchte, das Problem mit TressFX (tress = Locke) anzugehen, eine Technologie, welche die Rechenkraft der Grafikkarte nutzt, um Tausende von einzelnen Strähnen darzustellen und physikalisch korrekt zu animieren. Die Technologie ist offen, kann also auch mit Grafikkarten anderer Hersteller dargestellt werden.

TressFX 2.0 - Probleme der Vorgängerversion

      

Die Technik wurde in dem Reboot von Tomb Raider im Frühjahr 2013 erstmalig - und bisher auch einzig dort - eingesetzt, um Laras virtuelle Haarpracht darzustellen. Das Ergebnis konnte sich durchaus sehen lassen, doch einige größere Probleme verhinderten einen Begeisterungssturm der Spielerschaft. Zum einen benötigte der Effekt relativ viel Leistung, was besonders Nvidia-Nutzer negativ beeinflusste, denn auf Geforce-GPUs brachen die Bildraten wegen geringerer Compute-Leistung deutlich stärker ein als auf vergleichbaren Radeons. Des Weiteren verhielten sich die Haare in vielen Situationen nicht physikalisch glaubwürdig. Zwar besserte AMD mit einem Patch nach, doch das Grundproblem blieb bestehen. So verwirbelte die Mähne des Öfteren wegen mangelndem (virtuellem) Gewicht auf unrealistische Weise, die simulierte Elastizität der Haare bewirkte, dass sich Strähnen bei schnellen Bewegungen wie Gummibänder verhielten.

TressFX 2.0 - Verbesserte Performance

      

Mit TressFX 2.0 sollen diese Probleme nun der Vergangenheit angehören. Das Performance-Problem hat AMD mit neuen, feiner aufgelösten und doch sparsamer zu berechnenden Schatten sowie einem LoD-System entschärft. Die Schatten werden nun nur dort berechnet, wo sie auch gesehen werden, gleiches gilt für die Haarsträhnen. Weiterhin wird nun auch die Entfernung der Haare zur Kamera berücksichtigt. Bei der Vorgänger-Version wurden die Haare komplett berechnet, also auch in den Fall, wenn sich die Figur weit von der Kamera entfernt befand und beschränkt durch die Auflösung gar nicht alle Strähnen dargestellt werden konnten. Dies wurde mit TressFX 2.0 behoben. Ein klassisches LOD-System wie bei Polygon-Modellen funktioniert bei den Haaren nicht, daher wurde ein anderer Kniff angewandt: Entfernt sich die Kamera von dem Haarschopf, wird die Anzahl der Haarsträhnen reduziert, ihre Dicke aber gleichzeitig erhöht. So kann die Illusion eines gleichbleibenden Detailgrades realisiert werden, gleichzeitig der Rechenaufwand aber stark reduziert werden. Laut AMD konnten mit diesen Anpassungen die Performance-Einbußen mehr als halbiert werden.

TressFX 2.0 - Einfachere Implementierung

      

Um Designern einen größeren Anreiz zu liefern, TressFX in ihr Spiel einzubauen, wurde zudem die Implementierung vereinfacht. Um unrealistische Verwirbelungen sowie den Gummiband-Effekt zu minimieren, kann TressFX 2.0 nun umfangreicher und einfacher angepasst werden. Die Haare können schon in der Tech-Demo konfiguriert werden und so etwa die Dicke, Transparenz, Färbung und Schwere der einzelnen Strähnen festgelegt oder verändert werden. Wenn wir diese Möglichkeiten einmal genauer in Betracht ziehen, könnte so zum Beispiel auch nasses Haar relativ leicht simuliert werden: Die Färbung etwas dunkler, die Transparenz etwas zurücknehmen und den Haaren deutlich mehr Gewicht verleihen - ein simpler "Nässe-Effekt" wäre komplett ohne Programmieraufwand realisierbar. Dabei ist natürlich noch lange nicht Schluss, der Programmierer kann selbstverständlich auch tiefere Eingriffe vornehmen.

TressFX 2.0 - Die Demo

      

Wir haben die Demo auf einer GTX Titan ausprobiert, mit Standard-Einstellungen benötigt die kräftige Nvidia-GPU in 2560 x 1440 etwas mehr als zwei Millisekunden für die Berechnung des Effekts. Gehen wir von einer Framerate von 60 Bildern pro Sekunde ohne TressFX 2.0 aus, so entspräche das knapp acht Frames, die durch das Zuschalten des Effekts verloren gehen würden. Zum Gegentesten pflanzten wir im Anschluss eine Radeon R9 290 in unser Testsystem. Kaum überraschend ist die AMD-GPU bei der Berechnung deutlich flotter, der Performance-Verlust durch TressFX ist gegenüber der GTX Titan um beinahe 25% geringer.

03:44
TressFX 2.0 - AMDs Techdemo für Haar-Rendering ausprobiert
Für die Verwendung in unseren Foren:


TressFX setzt unter anderem wegen der Verwendung von Order Independent Transparency DirectX 11 voraus. Wir hoffen, dass der Wechsel auf die neue Konsolengeneration, die geringeren Leistungseinbußen und die vereinfachte Implementierung dafür sorgen, dass der hübsche Effekt in Zukunft häufiger in Spielen Verwendung findet. Das Zeitalter starrer Polygonfrisuren sollten wir doch so langsam hinter uns gelassen haben. Zudem kann TressFX 2.0 auch für andere Darstellungen verwendet werden, etwa für die ebenfalls schwierig umzusetzende Implementierung von realistisch wirkendem Gras. TressFX steht außerdem in direkter Konkurrenz mit Nvidias Fur-Technologie, denn auch Fell beherrscht AMDs Haarsimulation. Sie können die Demo auf AMDs Developer Central herunterladen. Die Dateigröße beträgt lediglich sieben Megabyte.

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Schraubenverwechsler(in)
14.01.2014 20:41 Uhr
Tatsächlich. Der TressFX Bug schlägt auch bei Raff zu. Da wirkt es auch als ob die Schwerkraft falschrum ist
Volontär
14.01.2014 14:26 Uhr
Zitat: (Original von klink;6057598)

Bei der Demo kriege ich Darstellungsfehler.

Alles Physikalisch korrekt!


Bei der Demo gibt es tatsächlich noch einige Bugs, diese betreffen die Optionen für "Iterations". Dann gibt es Darstellungsfehler, völlig korrekt. Beim zweiten Bild sieht es etwas anders aus: Bei der Demo kontrolliert man die Kamera, nicht das Modell. Stellst du das Bild also auf den Kopf, ist die Kamera verkehrt herum, nicht das Modell, die Schwerkraft wirkt immer noch in die gleiche Richtung (also in diesem Beispiel "nach oben").
Freizeitschrauber(in)
12.01.2014 00:44 Uhr
Da macht aber jemand mächtig überstunden
Bitte nicht vöttern
12.01.2014 00:31 Uhr
Zitat: (Original von klink;6057598)
Ladet endlich eure Video auf youtube hoch!
Man die Video bei euch nicht in HD ansehen, da diese extrem langsam geladen werden!


Unsere Videos gibt's längst bei Youtube, idR aber etwas später als auf unseren Servern. Einfach mal den Channel abcampen: https://www.youtube.com/p...

MfG,
Raff
PC-Selbstbauer(in)
11.01.2014 23:22 Uhr
Ladet endlich eure Video auf youtube hoch!
Man die Video bei euch nicht in HD ansehen, da diese extrem langsam geladen werden!

Bei der Demo kriege ich Darstellungsfehler.

Alles Physikalisch korrekt!

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