Neuronale Texturkompression: AMD spart 25 % KI-Parameter
AMD hat mit PEPS ("Positional Encoding Projected Sampling") eine Methode zur neuronalen Texturkompression vorgestellt, die bei vergleichbarer Qualität rund 25 Prozent weniger Parameter benötigt. Auf Radeon-GPUs spielt sie noch keine Rolle.
Erarbeitet haben die Methode die drei AMD-Forscher Guillaume Perez, Janarbek Matai und Takahiro Harada; präsentiert wurde sie auf dem I3D-Symposium, das offizielle Paper (PDF) dazu ist in den Proceedings der ACM erschienen. PEPS steht für "Positional Encoding Projected Sampling" und dreht sich um die Frage, wie sich Texturen mithilfe kleiner neuronaler Netze noch kompakter speichern lassen.
AMD macht die neuronale Texturkompression schlanker
Auf diesem Feld war AMD bereits mit der Neural Texture Block Compression aktiv und auch Nvidia hat mit seiner Neural Texture Compression hier schon entsprechend vorgelegt. Radeon-Grafikkarten werden damit aber vorerst nicht adressiert.
Die Grundidee lässt sich vergleichsweise anschaulich beschreiben. Klassische neuronale Texturkompression trainiert sogenannte Implicit Neural Representations ("INR"), welche Bildkoordinaten auf Farbwerte abbilden. PEPS verändert dabei nicht das neuronale Netzwerk selbst, sondern nur die Art, wie die Koordinaten vor der Verarbeitung aufbereitet werden. Das wiederum soll die Effizient steigern.
So funktioniert die neuronale Texturkompression bei PEPS
PEPS behandelt dabei jede Sinus- und Kosinus-Projektion einer Koordinate als Punkt auf einer Lissajous-Kurve und tastet das neuronale Gitter an genau diesen Punkten ab. Auf diese Weise gewinnt das Modell noch mehr Information aus derselben Datenbasis, ohne dass die Auflösung des Gitters dabei steigen muss.
Quelle: AMD
Grid-PEPS-Methode angewendet auf die neuronale Texturkomprimierung eines Textursatzes.
AMD selbst beschreibt zwei Ausprägungen: das grundlegende "Grid-PEPS" sowie die schnellere Variante "Pink-PEPS", welche die Datenmenge jeweils nach Frequenz sowie der spektralen Verteilung natürlicher Bilder gewichten soll.
PEPS: Weniger KI-Parameter, aber mehr Rechenzeit
Rund 25 Prozent weniger Parameter benötigt PEPS nach Angaben von AMD für die vergleichbare Qualität, bei der reinen Texturkompression sogar etwas mehr. Diese Ersparnis erkauft der Hersteller sich mit zusätzlichem Rechenaufwand.
Auf der AMD Radeon RX 9070 XT mit Navi 48 XT auf Basis von RDNA 4 ("GFX12") stieg die Zeit zur Erzeugung einer 1024 × 1024 Pixel großen Textur mit drei Kanälen von etwa 4,3 Millisekunden beim Gitter-Referenzwert auf rund 5,5 Millisekunden mit "Grid-PEPS". Die optimierte Variante "Pink-PEPS" drückt diesen Wert wieder auf in etwa 4,9 Millisekunden, was einem Mehraufwand von ungefähr 12,5 Prozent gegenüber der neuronalen Referenz-Texturkompression entspricht.
PEPS hilft nicht nur bei der Texturkompression
Über die neuronale Texturkompression hinaus zeigt PEPS Wirkung bei sogenannten Signed Distance Functions ("SDF"), welche im 3D-Rendering Formen beschreiben und traditionell viel Grafikspeicher belegen.
Im Test mit dem Modell "Pitted Stonefish" erreichte "Grid-PEPS" nach AMDs Angaben eine ähnliche Rekonstruktionsgüte wie konkurrierende Verfahren, welche dafür die achtfache Menge an Parametern im Encoder verwendeten. Neben Texturen und Formen nennt AMD die reine Bildspeicherung als drittes Anwendungsfeld.
Was PEPS für Radeon-Grafikkarten bedeutet
Für Käufer aktueller Radeon-Grafikkarten hat PEPS vorerst keinen praktischen Nutzen, denn die Technik ist reine Grundlagenforschung ohne Produktbezug. Bislang hat der amerikanische Chipentwickler nicht einmal einen eigenen Markennamen für seine neuronale Texturkompression vergeben; in den Veröffentlichungen ist aktuell dementsprechend durchgängig noch von generischen Begriffen die Rede.
Zudem existiert derzeit kein Spiel, das neuronale Texturkompression vollständig einsetzt, und öffentlich verfügbare Werkzeuge bietet bislang allein Nvidia. Angesichts der anhaltenden weltweiten Speicherkrise und weiterhin verbreiteter Grafikkarten mit lediglich 8 GiB dürfte effizientere Texturkompression mittelfristig aber dennoch an Bedeutung gewinnen. RTX Neural Texture Compression ist ebenfalls noch Beta.
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Für uns wird das wie von Sven erwähnt erstmal wenig bedeuten, auch wenn es dann in Geforce und Radeon einfließt. Für große Projekte, allen voran Ar(s)chitektur und Cinema, ist Kompression aber ein Punkt. Bei Augmentet Reality Anwendungen ebenso.