Cyberpunk 2077: Das Technik-Interview - "Raytracing hat sich als ziemliche Herausforderung erwiesen"
PCGH hatte die Gelegenheit, mit Jakub Knapik (Lighting & FX Art Director) und Marcin Gollent (Lead Graphics Programmer) von CD Projekt Red zu sprechen. Der Fokus des Gesprächs ist ganz klar: Wir wollen mehr Informationen über die Raytracing-Implementierung in Cyberpunk 2077.
Nvidia und CD Projekt Red arbeiten bei Cyberpunk 2077 eng zusammen und die technische Partnerschaft umfasst vier Raytracing-Effekte zusammen mit leistungssteigernder NVIDIA DLSS 2.0-Technologie. Stand jetzt soll Cyberpunk 2077 mit Ray-Traced Diffuse Illumination, Ray-Traced Reflections, Ray-Traced Ambient Occlusion und Ray-Traced Shadows ausgestattet sein. Wir hatten die Gelegenheit, einige weitere technische Informationen über die Implementierung von RT-Effekten zu erhalten.
➤ PCGH: Cyberpunk 2077 scheint sich sehr gut für Raytracing zu eignen, wenn man bedenkt, dass es ziemlich viele saubere und glänzende Oberflächen, einige kontrastreiche Umgebungen, einen dynamischen Tag-und-Nacht-Zyklus und auch ziemlich viele offene Bereiche mit vielen Details gibt, in denen Bounce-Beleuchtung wahrscheinlich funktionieren und ziemlich gut aussehen würde. Aber vielleicht können Sie uns mit Ihren eigenen Worten sagen, warum Sie sich für die Einführung des Raytracing im Cyberpunk 2077 entschieden haben - und was ist Ihrer Meinung nach der größte Gewinn, den diese Technologie für Ihr Spiel bringt?
Jakub Knapik: Im nativen Modus, also mit deaktivierten DXR-Funktionen, ist unsere Engine mit Global Illumination ausgestattet, daher unterstützt sie plattformunabhängig reflektiertes Licht. Unser Ziel war es, eine Rendering-Plattform zu schaffen, die PBR-Regeln (Physically-based Rendering) und einen realistischen Ansatz für die Beleuchtung auf allen Plattformen verwendet. Dieses Paradigma machte Raytracing zu einer natürlichen Erweiterung der Idee, dem nächsten Schritt in ihrer Entwicklung. Wir arbeiteten an einer hybriden Lösung, die zu unserem bereits bestehenden Setup hinzukommt und einige unserer Beleuchtungs-Teilsysteme durch Raytracing-Entsprechungen ersetzt. Dadurch erhielten wir eine grundlegende Parität, was bedeutet, dass wir keine separate Beleuchtungsvariante herstellen müssen, und gleichzeitig eine enorme Qualitätssteigerung in einigen Bereichen erhalten, die wir für Cyberpunk 2077 für am nützlichsten hielten und die wir noch weiter auf unsere Bedürfnisse abstimmen können.
Quelle: CD Projekt Red
Unser Interviewpartner: Jakub Knapik (CDPR)
Gegenwärtig verwenden wir weiche Sonnenschatten, eine Lösung, die uns unglaublich detaillierte Ergebnisse liefert, da sie in der Lage ist, alle mit dem Auge sichtbaren Objekte aufzunehmen und das natürliche Phänomen der sanften Schattenverläufe basierend auf der Entfernung zu simulieren. Wir verwenden Raytraced-Himmelslicht, das mit unserem firmeneigenen globalen Beleuchtungssystem arbeitet und eine superrealistische Atmosphäre erzeugt, die vom Himmel und von Wolken herrührt. Wir verwenden auch emittierende Oberflächen wie Bildschirme und Neonröhren, um ein realistisches, weiches Licht mit perfekten Schatten während der Nacht zu erzeugen. Zusätzlich, und ebenfalls ganz selbstverständlich, nutzen wir alle Vorteile der ray-traced ambient occlusion, und wir arbeiten derzeit an ray-traced Reflexionen. Was die größten Vorteile betrifft, so sind sie meiner Meinung nach hauptsächlich auf die Präzision der 3D-Raumstrahlverfolgung im Vergleich zu traditionelleren Bildschirmraumlösungen zurückzuführen.
➤ PCGH: Seit wir das letzte Mal einen Live-Build von Cyberpunk 2077 auf der Gamescom 2019 gesehen haben, haben Sie eine ganze Reihe neuer Raytracing-Effekte hinzugefügt, zum Beispiel Reflexionen und indirekte Beleuchtung. Und da dies Ihre eigene Engine ist, arbeiten Sie vermutlich auch an Ihren eigenen Tools dafür: Wie schwer ist es, Raytracing in eine Game-Engine zu implementieren?Die Implementierung von Raytracing (...) erwies sich als eine ziemliche Herausforderung.
Jakub Knapik: Insgesamt erwies sich die Implementierung der Raytracing-Funktion in die Spiele-Engine auf praktischer Ebene mit der erforderlichen Parität und Sorgfalt für unsere in die Engine integrierten Systeme als eine ziemliche Herausforderung. Abgesehen davon glaube ich, dass die Schwierigkeit etwas ist, das sehr stark vom Einzelfall abhängt. Jede Engine wird so geformt, dass sie spezifischen Bedürfnissen gerecht wird. Unsere eigene wurde eingerichtet, um die unglaubliche Komplexität von Night City mit ihrer enormen Vertikalität und den enormen Mengen an Assets in der ganzen Stadt darstellen zu können. All das mit einer dynamischen globalen Beleuchtung, die in Echtzeit mit allen lokalen Lichtern arbeitet, einem dynamischen Tag- und Nachtzyklus sowie wechselnden Wetterbedingungen.
➤ PCGH: Sie haben sich für die Verwendung von Direct X 12 Ultimate entschieden. Wird es ein Fallback geben, damit auch Spieler, die noch Win 7/8.x verwenden, spielen können? Gab es eine Entscheidung zwischen den Low-Level-APIs DirectX 12 und Vulkan, und wenn ja, warum haben Sie sich für DX12 entschieden?
Quelle: CD Projekt Red
Unser Interviewpartner: Marcin Gollent (CDPR)
Marcin Gollent: Dank der Einführung der DX12-Unterstützung für Windows 7 SP1, die Microsoft im vergangenen Jahr eingeführt hat, wird das Spiel auf diesem System laufen. Wir testen Cyberpunk 2077 auf Windows 7 und werden dies auch weiterhin tun, um eventuell auftretende Probleme auszubügeln. Leider hat Windows 8 seine Variante der DX12-Bibliotheken nicht erhalten.
Was DX12 Ultimate betrifft, so wird Cyberpunk 2077 mit allen DX12-kompatiblen GPUs absolut problemlos funktionieren. Der "Ultimate"-Funktionssatz ermöglicht es uns, mehr zu tun, wenn die Hardware dies zulässt. Wir haben uns aus zwei Hauptgründen für DX12 entschieden. Erstens ist es die Standard-API für die Xbox-Plattformen, und da das Spiel auch auf Xbox One kommt, wollten wir es natürlich so schnell wie möglich implementiert haben. Zweitens ist es der Geburtsort von DXR, und da wir schon sehr früh Pläne hatten, in DXR zu investieren, fiel uns die Entscheidung für DX12 ziemlich leicht.
➤ PCGH: Wir haben kürzlich einige recht beeindruckende Raytracing-Demos von Sony gesehen, die auf der kommenden PS5 laufen. Sie haben es sogar geschafft, die Raytracing-Reflexionen (zumindest ein wenig) zum Laufen zu bringen. Gibt es Pläne für Cyberpunk 2077, Raytracing auch auf der kommenden Konsolen-Generation zu unterstützen?Raytracing wird den Prozess des Spielweltbauens einfacher und weniger technisch machen.
Marcin Gollent: Bei Veröffentlichung wird Cyberpunk 2077 auf diesen Konsolen im Abwärtskompatibilitätsmodus arbeiten. Wir haben vor Kurzem angekündigt, dass jeder, der die Playstation-4- und Xbox-One-Version von Cyberpunk 2077 kauft, ein kostenloses Upgrade der nächsten Generation herunterladen kann, das die Vorteile der PlayStation 5- und Xbox-Serie X-Hardware ausnutzt; es ist aber noch zu früh, um zum jetzigen Zeitpunkt über Einzelheiten zu sprechen. Im Moment arbeiten wir sehr hart daran, dass Cyberpunk 2077 sowohl auf dem PC als auch auf Playstation 4 und Xbox One gut aussieht, sich gut anfühlt und vor allem gut spielt.
➤ PCGH: Raytracing scheint sich dauerhaft zu etablieren. Wie rechnen Sie damit, dass sich die Technologie in Zukunft weiterentwickeln wird? Glauben Sie, dass die Mehrheit der Spiele die Vorteile der Technologie nutzen wird, und wie wird sie sich Ihrer Meinung nach auf das Spieldesign und die Weltentwicklung auswirken?
Marcin Gollent: Wir glauben, dass Raytracing den Prozess des Weltaufbaus zumindest einfacher und weniger technisch machen wird. Sie sollte es den Lighting Artists ermöglichen, sich mehr auf ihre Vision zu konzentrieren und weniger von den technischen Einzelheiten abgelenkt zu werden. Technische Einzelheiten, die zum Beispiel erforderlich sind, um einen Spielort ohne spezielle Anpassungen einzurichten, die notwendig sind, damit die Beleuchtung in einer komplexeren Architektur funktioniert. Es verspricht, die Arbeitsabläufe beim Bauen und bei der künstlerischen Ausrichtung der Welt einfach schneller zu machen und vorhersehbarere Iterationen zu ermöglichen. Eine schnellere Iteration ermöglicht in der Regel, dass sich das Endergebnis noch ausgefeilter anfühlt und die Geschichte, für die die Spielumgebungen konzipiert sind, besser erzählt. Wir glauben auch, dass es in Zukunft noch mehr zu entdecken gibt, wie die Raytracing-Technik in anderen Bereichen des Renderings eingesetzt werden kann.
➤ PCGH: Danke für das Interview!
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Weiter habe ich diesen Aspekt garnicht ausgeführt, wird in dem Absatz ja Hauptursächlich widerlegt, dass It just works so gemeint war, dass man es in jede Engine mit Knopfdruck integrieren kann.
Diesen Eindruck haben nämlich eher die Entwickler der ersten RTRT Titel (SOTTR, Battlefield V) erweckt, nachdem sie das ganze innerhalb von wenigen Wochen in ihren Engines lauffähig hatten.
Man kann Huang mögen oder nicht. Aber gelogen hat er, wie ihm aber viele unterstellen eben nicht, weil der Bezug von it just works sonnenklar ist (siehe mein Link).
RT oder die Rasterisierung sind jeweils die aktuellen Renderverfahren mit welchen GI überhaupt erst in den Screenspace getragen wird.
Somit wird man bei RTRT, wenn sozusagen der break even erreicht ist, dass man grundsätzlich die Leistung erreicht hat, jeden Bildpunkt sagen wir noch 6-8 mal zu samplen, quasi alle Effekte ohne weiteren Leistungsverlust dazu (Spiegelungen, AO, Schatten, GI). Steigt die Leistung weiter kann man die Samplezahl erhöhen und/oder die Aggressivität des Denoisers runterschrauben.
Siehe auch hier - Unendlich Foto & Bild | spiegel, menschen, spiegelung Bilder auf fotocommunity
Da kommt nach hinten nur noch "Plörre" raus, die man dann eben nicht mehr pixelgenau abtasten muss.
Und was GI versus RT angeht, setzen beide auf ein direktes und indirektes globales Beleuchtungsmodell, wobei RTX auf ein "backward tracing Verfahren" setzt. Das hat auch seinen Grund, denn es ist vor allem für die direkte Beleuchtungssimulation leistungsschonender. Übrigens setzen beide Beleuchtungsmodelle auf Strahlengeometrie.
Das Problem an RTRT ist das, das backward tracing keine effiziente Methode ist, indirekte Beleuchtung unter 3D zu simulieren, da wird also genauso gefrickelt und von real kann man deshalb kaum sprechen. Da Ineffizienz in dem speziellen Fall langsamer bedeutet, sehen wir nur in sehr seltenen Fällen indirekte Beleuchtung unter RTX (max 3 Bonces aber nicht bei Reflexionen), was den Schluss zulässt das es ohne hybride Verfahren, deutlich schlechter aussehen würde als GI oder kaum lauffähig wäre.
Der Rest ist ja bekannt...DLSS usw.. Den Lichtenergieaustausch von Oberflächen, kann man also kaum simulieren. Und da kommt dann wieder eine Rendergleichung ins Spiel die altbekannt ist. Der Lichttransport und dessen Berechnung rein von der Leistung her, ist kaum real machbar. Es gibt Modelle, die würden aber solange laufen das ein Spiel zu Ruckelshow verkommen würde.
Es gibt also genauso Leute, die herunterbeten RTRT unter RTX wäre in jedem Fall real, auch nur in deren Phantasie. In der Natur breitet sich Licht, in einer forward Methode aus. Somit bleibt GI und RTGI eine reine Simulation.
Tut es auch im Normalfall.
Aber eben nicht deutlich genug. Je weniger Mühe man sich sich bei den Fallbackmethoden gibt, desto besser ist natürlich der Unterschied erkenntbar. Demnach schauen RTX Spiele im Fallback fast zwangsläufig schlechter aus, als sie müssten.
Im Gegenteil- 4A Games hat beim GDC- Techtalk sogar erwähnt, dass sie die Raytracing- Version absichtlich hinter ihren Möglichkeiten integriert haben, um kein zu großes Ungleichgewicht in Sachen Spielelebnis unter den Spielern zu schaffen. Stichwort:"Both versions must look good. / We didn´t want any version to be a loser/ It´s Exodus vs Exodus."
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Das Bessere ist nun einmal des Guten Feind. Gäbe es das RT Vergleichsbild nicht, hätten alle bei der Standardgrafik gejubelt, wie toll das nicht aussähe.
Somit liegt der Fall hier eher umgekehrt nämlich, dass das Potenzial von RT nicht voll ausgeschöpft wurde, um keine zwei- Klassen- Gesellschaft zu provozieren.
Schlimm genug, dass solche Maßnahmen inzwischen überhaupt getroffen werden müssen (siehe auch Downgrade von The Witcher 3, aufgrund mangelnder Leistung der Konsolen), weil es wohl genug Leute gibt, die den Gedanken mental nicht ertragen können, wieviel grafisch hochwertiger andere das Spiel nicht zocken könnten.
Gleichmacherei für den sozialen frieden
Schade, dass man da im vorauseilendem Gehorsam und im Angesicht des modernen Shitstorms inzwischen kapituliert hat und sich meist auf den kleinsten gemeinsamen Nenner herablässt.
Allein das beschleunigt den ganzen Gestaltungsvorgang erheblich.
Dafür dass man dann Glitches, Fehler und schlechte Qualität in 144FPS und 4K auf den Bildschirm schickt?
Zudem beschleicht mich immer weiter das Gefühl, wenn ich z.B. die Aussage "ein paar indirekte Spiegelungen" höre, dass Du tatsächlich nicht genau zu wissen scheinst, was RTRT überhaupt ist und was es macht.
Schau Dir mal unter Game-debate.com die prozentuale Verteilung bezüglich des Ressourcenhungers diverser Effekte bzw. derer Settings an.
Das Kompilieren war jeweils die Hölle (habe das mal mit einer Rage- Map versucht) und das Datenaufkommen einfach schlicht nicht praxisgerecht.
Wer weiss- Vielleicht gibt es mit den neuen I/O Subsystemen der Konsolen eine Renaissance seiner Techniken.
Kann gar nicht sein!
Denn Jen-Hsun Huang wurde damals nicht müde immer wieder zu betonen: "It just works!" und er muss es ja schliesslich am besten wissen.
U.S. News: Interview with Bill Gates (8/20/01)
Es wird halt immer wieder von einem gewissen Klientel versucht Jensen Huang durch fehlerhafte Unterstellungen in ein falsches bzw. schlechtes Licht zu rücken.
Leider wirft diese Behauptung aber eher ein schlechtes Licht auf diejenigen, die diese in die Welt setzen und munter als Fakt weiter verbreiten.
Ich betreibe mal ein wenig spoon- feeding:
Hier ist die Turing- Präsentation und die stelle an dem das legendäre "Everything/It Just Works" erklärt wird (Wer vorspulen will: Ab 39:50 - 41:45):
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Wer anhand dieses Videos und dem sehr eindeutigen Kontext in dem dieser und die folgenden Aussprüche fielen, daraus fantasiert, dass es ein Klax sei, dies in bis auf den letzten Milimeter rasterleistungstechnisch ausgelutschten AAA Titel einzufügen...
Tja- Der sollte mal in sich gehen und seine Auffassungsgabe oder wahlweise sein Fremdsprachenverständnis einer ordentlichen Prüfung unterziehen.
Bei it just works ging es von Anfang an um den technisch visuellen Aspekt/Vorteil von Ray Tracing.