Durchbruch bei Pathtracing? Nvidia-Forscher versprechen Leistungsexplosion
Nvidias Forschungsabteilung hat "ReSTIR PT Enhanced" veröffentlicht. Dabei handelt es sich um eine überarbeitete Variante des Resampling-Algorithmus für Echtzeit-Pathtracing, die laut eigenen Tests zwei- bis dreimal schneller als die bisherige Version läuft.
Pathtracing ist das Nonplusultra, wenn es um die Simulation von Licht in Computergrafik geht - das Erzeugen der Lichtstrahlen zwecks realistischer Reflexionen, Schatten, Streuungen und Brechungen ist aber auch enorm rechenintensiv. Angesichts dessen werkeln Forscher schon seit Jahren an Möglichkeiten, den Rechenaufwand zu minimieren.
Ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeiten ist Nvidias ReSTIR (Reservoir-based Spatiotemporal Importance Resampling), das Echtzeit-Pathtracing überhaupt erst praktikabel gemacht hat: Der Algorithmus teilt Beleuchtungsinformationen benachbarter Pixel über Frames hinweg, um Rechenaufwand zu verringern und ohne sichtbare Qualitätsverluste zu erzeugen.
Ein neues Forschungspapier der Nvidia-Forscher Daqi Lin, Markus Kettunen und Chris Wyman spricht nun von einem mehr als ordentlichen Fortschritt: Mit fünf gezielten Verbesserungen soll der Resampling-Algorithmus für Echtzeit-Pathtracing bis zu dreimal schneller als die bisherige Version laufen.
ReSTIR PT Enhanced als nächster Entwicklungsschritt
Im Dokument selbst gehen die Nvidia-Forscher im Detail auf die Optimierungen ein, die mit "ReSTIR PT Enhanced" geliefert werden sollen. Im Schnelldurchlauf wurden folgende Verbesserungen vorgenommen:
- Die räumliche Wiederverwendung von Samples ("Spatial Reuse") wird durch eine "reziproke Nachbarauswahl" in ihren Shift-Mapping-Kosten halbiert: Anstatt aufwändig alle Nachbarpixel zu berücksichtigen, wählt das System nur jene aus, die den größten Beitrag leisten.
- Neue adaptive Schwellenwerte passen sich je nach Szene und Materialeigenschaften an - und reduzieren überflüssige Berechnungen in einfachen Bereichen.
- Sogenannte "Sample Duplication Maps" reduzieren Korrelationsartefakte. Gemeint sind "unerwünschte Wiederholungsmuster", die entstehen, wenn benachbarte Pixel dieselben Lichtsamples verwenden.
- Die Vereinigung von direkter und indirekter Beleuchtung in einem einheitlichen ReSTIR-Durchlauf soll Redundanz vermeiden.
- Zusätzliche Optimierungen beziehen sich auf das Farbrauschen und Disokklusions-Artefakte an Objektkanten, die im Rahmen des neuen Algorithmus reduziert werden.
Testergebnisse: 2,74-mal schneller ohne, 2,3-mal mit Qualitätsverbesserungen
Nvidia testete die neue Methode auf einer RTX 5880 - einer Workstation-GPU, die leistungsmäßig zwischen einer RTX 4080 Super und einer RTX 4090 einzuordnen ist - in vier verschiedenen Testszenen.
Das Ergebnis: Ohne zusätzliche Qualitätsverbesserungen wie Rauschreduzierung läuft ReSTIR PT Enhanced 2,74-mal schneller als die ursprüngliche Implementierung. Selbst bei aktivierten Qualitätserweiterungen bleibt eine 2,3-fache Verbesserung übrig; insgesamt liegt laut den Forschern abhängig von der getesteten Szene ein Verbesserungsfaktor zwischen 2,08x und 3,05x vor, was sich auch in einem zugehörigen Vergleichsvideo nachvollziehen lasse.
"Unser verbessertes ReSTIR PT reduziert Korrelationsartefakte, Farb- und Disokklusionsrauschen. Es zeigt bessere Qualität dank unserer neuen Wiederverbindungskriterien und der Vereinigung von direkter und indirekter Beleuchtung - und läuft dabei deutlich schneller."
Eine wichtige Einschränkung bleibt allerdings, dass es sich hierbei um ein Forschungsergebnis handelt. Bis die überarbeitete Fassung in einem kommerziell verfügbaren Titel landet, dürfte noch einiges an Zeit vergehen.
Ist Pathtracing für Sie ein wichtiges Spielfeature? Nutzen Sie die Kommentarfunktion und teilen Sie uns Ihre Meinung mit. Zum Kommentieren müssten Sie eingeloggt sein. Sollten Sie noch keinen Account haben, könnten Sie über eine Registrierung nachdenken, die viele Vorteile mit sich bringt. Beachten Sie beim Kommentieren bitte die gültigen Forenregeln. Folgen Sie uns außerdem für Neuigkeiten in der Hardware-Welt oder unsere exklusiven Inhalte gern auf Whatsapp und X. Unsere Video-Inhalte (oftmals gewürzt mit einer Prise Humor) finden Sie bei Youtube, Instagram und Tiktok.
Diese Trennung existiert nicht.
Ich habe das Spiel übrigens 2017 das letzte Mal von vorne bis hinten durchgespielt und bin seitdem noch mehr der Überzeugung, dass das Ding auf fast allen Ebenen fantastisch und visionär war. Ein gescheites RTX-Remix mit Maus- und Tastatursteuerung wäre
MfG
Raff
Die Steuerung...! Schon damals mit Dual-Analogstick-Steuerung wie moderne Konsolenshooter, indem man optional einfach 2 N64 Controller nutzte, einen in jeder Hand. Und das hat ganz hervorragend funktioniert, nicht so experimentell-mäßig, sondern wirklich durchdacht. Und wir reden hier von 1997.
Auch die Grafik war für die Zeit echt gut. Die Frameraten zwar nicht, aber das hat man damals™ noch verziehen.
Dass das ganze Spiel obendrein nur von einer handvoll Leute entwickelt wurde, die noch nie zuvor an einem Spiel gearbeitet haben, grenzt dabei schon an Wahnsinn.
Und dann der Mutliplayermods. Wurde der nicht innerhalb einer Woche vor Fertigstellung von einem einzigen Entwickler hingeballert, weil er noch Kapazitäten hatte? Oder sogar in seiner Freizeit? Irgendwie sowas. Die Entwicklung als auch das fertige Spiel haben schon echt Kultstatus.
Back to topic:
Ich bin ein Freund von Fortschritt, zwar nicht von den Preissteigerungen von Nvidia, die es sich locker leisten können soviel aufzurufen, aber dennoch finde ich es gut, wenn nach Alternativen geforscht wird, um die Grafikqualität weiter zu steigern. Rasterizer ist am Ende, da geht nicht mehr viel. Und nachdem ich auf der RTX 5080 jetzt Cyberpunk 2077 als auch Resident Evil Requiem in Pathtracing mit spielbaren Frameraten genießen konnte, muss ich schon sagen, dass das trotz der noch deutlich störenden Artefakte der richtige Weg ist. Nur weil etwas korrekt beleuchtet wird heißt das ja nicht, dass eine künstlerische Vision dadurch zwangsläufig beschnitten wird. Bestes Beispiel war/ist Minecraft RTX. Wunderschön mit Pathtracing, trotz oder gerade wegen der Klötzchen-Optik.
Ich habe das Spiel übrigens 2017 das letzte Mal von vorne bis hinten durchgespielt und bin seitdem noch mehr der Überzeugung, dass das Ding auf fast allen Ebenen fantastisch und visionär war. Ein gescheites RTX-Remix mit Maus- und Tastatursteuerung wäre
MfG
Raff