Geforce 2018: Nvidia und Microsoft fördern Ray-Tracing in DirectX 12 [Update 2]
Microsoft und Nvidia machen gemeinsame Sache, um die Nutzung von Ray-Tracing in der Spieleentwicklung voranzubringen. Nvidia hat Schaltungen in seine Volta-Architektur integriert (und das auch bei kommenden GPU-Generationen vor), um die Berechnung der virtuellen Lichtstrahlen zu beschleunigen. Microsoft veröffentlicht gleichzeitig die DirectX-Raytracing-API (DXR).
Update 2 vom 21.03.18:
4A Games hat die Annahme bestätigt, dass Metro: Exodus RTX beziehungsweise DXR unterstützen und damit als erstes PC-Spiel mit partiellem Ray-Tracing erscheinen wird. Folglich wird der Shooter auch mit einem DirectX-12-Renderpfad unter Windows 10 daherkommen. Schon früher wurde über eine Windows-10-Exklusivität gemunkelt, die jedoch nur nötig wird, wenn Metro: Exodus kein DirectX 11 als Alternative (ohne DXR) zur Verfügung stellen wird. Die Systemanforderungen für Metro: Exodus stehen bisher noch nicht fest, auch ein genauer Releasetermin fehlt im Moment noch.
Update 1 vom 19.03.18:
Wir haben den Artikel um Videos und Bilder erweitert. Was AMD beim Thema Raytracing vor hat, finden Sie aufgrund des Umfanges in einer zweiten News.
Originalartikel vom 19.03.18:
Ray-Tracing gilt als großer Sprung bei der Grafikdarstellung, scheiterte bei Echtzeitanwendungen wie Videospielen bislang aber an der benötigten Rechenleistung. Anders als bei Polygonen, wo Entwickler die Attribute jedes Dreiecks bestimmen müssen, um einer realistischen Darstellung möglichst nah zu kommen, ermöglichen die virtuellen Lichtstrahlen prinzipbedingt eine nahezu fotorealistische Grafik. Beim Ray-Tracing werden aus der Sicht der Kamera im virtuellen Raum Lichtstrahlen ("Rays") berechnet, die beliebig häufig an Oberflächen abprallen und so durch das Nachverfolgen ("Tracing") die Oberflächen zeichnen. Vor allem die Beleuchtung samt Verschattung lässt sich so hübsch rendern.
Das Problem: Selbst High-End-Grafikkarten waren bislang nicht schnell genug, um komplexe Szenen mittels Ray-Tracing in 33,33 ms (30 Fps) oder schneller darzustellen. Als Resultat sind die Bilder mehr oder weniger stark ausgeprägt grieselig und an den Stellen, an denen zum Monitor-Refresh noch kein Lichtstrahl angekommen ist, sind die Pixel schlicht schwarz. In den bisher gezeigten Demos musste man sekundenlang stehen bleiben, bis die Bilder fertig berechnet wurden. Bedenkt man, dass nur ein Bruchteil der Spieler eine High-End-GPU besitzt, war Ray-Tracing bislang kein großes Thema bei Entwicklerstudios.
Nvidia stellt RTX als Teil von Microsofts DXR vor
Nvidia glaubt, dass jetzt die Zeit gekommen ist, in der Grafikkarten stark genug sind, um Raytracing massentauglich zu machen. Zusammen mit Microsoft stellt der Chiphersteller RTX vor, das als Back-End zu Microsofts neuer Direct-X-Raytracing-API, kurz DXR, dient. Laut eigenen Angaben seien über zehn Jahre Hard- und Software-Erfahrung in die Entwicklung von RTX geflossen. Schon in den vergangenen Jahren ging es auf Nvidias GTC-Hausmessen immer wieder um Ray-Tracing, allerdings vor allem im Zusammenhang mit der Filmproduktion. Dort wird die Render-Technik schon lange für Spezialeffekte beziehungsweise ganze Animationsfilme eingesetzt, da nahezu beliebig viel Zeit zum Rendern vorhanden ist, um das optisch schönste Resultat zu erzielen. Ein einzelner Frame kann über Stunden hinweg berechnet werden.
RTX nennt Nvidia seine Features, um die Berechnung von Raytracing zu beschleunigen, und die Bündelung von Interfaces. RTX ist Teil von Microsofts DXR, das Spieleentwickler nutzen können, um das Rendern über Raytracing in DirectX-12-Titeln zu ermöglichen. Nvidia möchte noch bis zum Quartalsende eine Gameworks-Modul anbieten, das DXR auf einem "High-Level" offenlegt. In diesem Modul ist ein "Denoiser" enthalten, der über eine künstliche Intelligenz die oben genannten schwarzen Pixel vervollständigen kann, ohne dass tatsächlich ein Lichtstrahl dort eintrifft. Das kann helfen, um die Zeitfenster (33,33 ms bei 30 Fps, 16,66 ms bei 60 Fps, usw.) beim Rendern zu erreichen.
Den Anfang werden ray-traced "Area Shadows" und spiegelnde Oberflächen ("Glossy Reflections") machen. Eine Ray-traced Umgebungsverdeckung ("Ambient Occlusion") soll im Sommer folgen. RTX soll somit zunächst eine möglichst realistische Verschattung zusammen mit Reflexionen ermöglichen, die besser aussehen als zum Beispiel zurzeit genutzte Screen Space Reflections. Der Rest wird weiterhin klassisch über Polygone rasterisiert. In allen drei Fällen ist keine 100-prozentige Genauigkeit erforderlich, um hübsch auszusehen, womit der Denoiser besonders effektiv wird. Schatten müssen nicht pixelgenau dargestellt werden. Wichtig ist aber, dass Ray-Tracing von Haus aus das ermöglicht, was Nvidia zum Beispiel mit PCSS (Percentage-Closer Soft Shadows) simulieren möchte: Je weiter ein Schatten vom werfenden Objekt entfernt ist, desto verschwommener wird er wie im echten Leben dargestellt.
Quelle: Nvidia
Nvidia RTX: Schatten, Reflexionen und Umgebungsverdeckung sollen zunächst über Ray-Tracing dargestellt werden
RTX in Volta und kommenden Architekturen
Der Denoiser läuft auf der Volta-HPC-GPU GV100 über die Tensor-Kerne. Ob diese künftig auch in Spieler-GPUs - angeblich mit dem Codenamen Turing - enthalten sein werden, ist fraglich, aber denkbar. Nvidia setzt große Hoffnungen in Ray-Tracing und vergleicht die Verbreitung mit der Einführung von Pixel-Shadern. In irgendeiner Form werden auch die kommenden Geforce-Grafikkarten das Ray-Tracing auf Hardware-Ebene beschleunigen. Grundsätzlich könne jede Grafikkarte mit Direct-X-12-Compute-Fähigkeiten via Direct-Compute-Shader DXR nutzen, also auch AMDs Radeons, auf Volta sei die API jedoch "viel, viel schneller" - nicht allzu konkret sprach man immerhin von "ganzzahligen Faktoren".
DICE, Epic Games und weitere Studios im Boot
Nvidia hat im Vorfeld nicht nur mit Microsoft, sondern auch mit einigen großen Entwicklerstudios zusammengearbeitet, um vorab Zugriff auf RTX als Teil von DXR zu gewähren. Erste Demos sollen in den kommenden Tagen auf der GDC gezeigt werden. DICE hat RTX in die Frostbite-Engine integriert, die bei quasi allen neuen EA-Spielen zum Einsatz kommt. Epic Games ist mit der Unreal Engine 4 dabei und Unity Technologies mit der Unity-5-Engine. Allegorithmic integriert RTX in seine Middleware. Remedy Entertainment, der zuletzt Quantum Break veröffentlicht hat, und 4A Games (Metro-Serie) wollen das Ray-Tracing in konkrete Spiele integrieren. Nvidia erwartet noch dieses Jahr das erste Spiel mit einer RTX-Integration. Gut möglich, dass es sich dabei um Metro: Exodus von 4A Games handelt, das dementsprechend DirectX 12 unterstützen müsste.
Nintendo setzt auf Vulkan.
Vulkan vielleicht nicht (nur) wegen Linux, aber insgesamt wird das inzwischen einfach wesentlich breiter unterstützt.
Vieleicht sind hier endlich mal Aufgaben auch für eine CPU als Unterstützung dabei.
gRU?; cAPS
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Final Fantasy XV scheint ganz extrem darunter zu leiden. Ich weiß jetzt nicht mehr, ob es hier auf PCGH oder in nem GN-Video war, aber da wurde in einer Szene gut die Hälfte der Hintergrund-Geometrie von Laub verdeckt und die Reflexionen auf dem Wasser darunter hatten nicht mehr besonders viel mit Reflexionen zu tun.
Und wenn man das irgendwie lösen will, ist man wieder bei Tricksereien mit Environment-Cubemaps o.ä. - DOOM bekommt das recht gut hin, aber insgesamt sind SSR eben doch eher suboptimal.
Star-Wars-Techdemo: Echtzeit-Raytracing mit Unreal Engine 4 und 4x Volta
Star Wars Techdemo RayTracing mit 4x Volta-Graka
Ich lach mich kaputt ... ist das jetzt die neue Mindestanforderung für Spiele ? In letzter Zeit hatt ich schon das Gefühl, dass mit NVidia-Grafikkarten zu spielen ein teurer Spaß ist.
Mir war nur nicht bekannt, dass man sich jetzt zwischen Spiele-PC und Mittelklasse-PKW entscheiden muss ,,,
Wer hat hier gleich nochmal geschrieben, dass es auch auf "normalen" Grafikkarten implementiert wird ?