Strahlenrekonstruktion, lernen Sie die Lösung kennen, um das Ray Tracing zu verbessern

Was ist die Ray Reconstruction von NVIDIA?

Laut NVIDIA ist Ray Reconstruction ein Teil eines neuronalen Renderers, der von KI angetrieben wird, um die Bildqualität von Ray Tracing zu verbessern indem manuelle Rauschunterdrücker durch ein von einem Supercomputer trainiertes künstliches Intelligenznetzwerk ersetzt werden.

Daher hat sich die Marke auf die Qualität und Genauigkeit der Strahlen konzentriert, aber auch auf die Leistung, weil sie wissen, dass Ray Tracing viele Ressourcen verbraucht. So sehr, dass DLSS zu einem grundlegenden Baustein geworden ist, um es machbar zu machen.

Obwohl RR mit DLSS 3.5 eingeführt wurde, behauptet NVIDIA, dass es mit allen bisherigen RTX-Grafikkarten kompatibel ist. Okay, aber war DLSS 3 nicht nur für RTX 4000 und höher? Ja, es ist möglich, DLSS 3.5 in einem Spiel mit einer RTX 2000 oder 3000 zu aktivieren, aber wir können Frame Generation nicht aktivieren.

Denken Sie daran, dass Frame Generation nur mit den RTX 4000 wegen ihrer Tensor Cores der 4. Generation kompatibel ist, und dass Frame Generation oder "Frame Generation" in den Grafikeinstellungen des Spiels ausgewählt werden muss. Persönlich verstehe ich die Verwirrung, weil ich auch überrascht war, als ich es las.

Um alles richtig zu verstehen, müssen wir zwei Dinge berücksichtigen:

• Was ist Ray Tracing, eine Frage, die wir bereits behandelt haben.
• Wie die GPU Ray Tracing durchführt.

Was ist Ray Tracing oder Strahlenverfolgung?

Das Ray Tracing ist eine Rendering-Technik, die auf der Verfolgung vieler Strahlen basiert, die von verschiedenen Lichtquellen ausgehen und die Reflexionen innerhalb einer Szene berechnen. Der Pionier dieser Technologie ist NVIDIA, der sie 2018 mit den GeForce RTX 20 (Turing) eingeführt hat.

Dazu erklärt NVIDIA was Ray Casting ist und was man unter "Strahl" aus der Sicht des Auges versteht. Offensichtlich beziehen sie sich auf die Lichtstrahlen, die entstehen und die Beleuchtung einer 3D-Szene formen.

Von Anfang an verbraucht diese Technologie viele Ressourcen, weil die GPU eine überwältigende Menge an Strahlen innerhalb einer Szene in Echtzeit berechnen muss. Um die FPS zu optimieren, hat NVIDIA DLSS eingeführt als Lösung, die auf Deep Learning basiert, um Prozesse intelligent zu beschleunigen.

In Bezug auf Ray Reconstruction erklärt NVIDIA Schritt für Schritt, was im Spiel passiert, wenn wir Ray Tracing aktivieren:

1. Die Grafik-Engine des Spiels erzeugt die Elemente einer 3D-Szene, mit dem physischen Attribut jedes einzelnen und wie das Licht mit jedem interagiert.
2. Es wird eine Probe von Strahlen von der Kamera genommen, um die Eigenschaften der Lichtquellen, die wir in der Szene haben, zuzuweisen und zu interpretieren, wie das Licht reagiert, wenn es auf die Objekte trifft.
3. Dieser Prozess verbraucht viele Ressourcen, weil viele einfache Strahlen von verschiedenen Punkten der Szene genommen werden. Dies hilft, eine Vorschau darauf zu bekommen, welche Beleuchtung, welche Schatten und welche Reflexionen die Szene haben wird.
4. Als Ergebnis hat das Bild Rauschen und es müssen die Pixel vervollständigt werden, die keine Strahlen hatten.
5. Um dieses Rauschen zu entfernen, werden handabgestimmte Rauschunterdrücker verwendet, die zwei Methoden verwenden:
   1. Ansammeln von Pixeln in verschiedenen Frames über die Zeit.
   2. Interpolation, um sie mit den benachbarten Pixeln zu kombinieren.
6. Die Rauschunterdrücker müssen für jede Szene angepasst werden, weil die Beleuchtung mit Ray Tracing ändert. Alles wird kompliziert und die FPS sinken.
7. Die Bildqualität muss verbessert werden, daher sammelt jeder Rauschunterdrücker Pixel von mehreren Frames, um die Details zu verbessern.
8. Mit dieser Technik besteht das Risiko, dass so viele Informationen gemischt werden und eine unregelmäßige Beleuchtung entsteht.
9. Das Skalieren ist die letzte Stufe des Ray Tracing, aber durch das Entfernen des Rauschens oder das Begrenzen der Qualität der Effekte können wir Probleme erleben: das Entfernen von Details.

Wie Ray Reconstruction das Problem der Rauschunterdrücker löst

NVIDIA gibt den "hand-tuned denoisers" oder manuell konfigurierten Rauschunterdrückern die Schuld am Qualitätsverlust im RT.

Lassen Sie uns sehen, wie sie das Problem mit Ray Reconstruction gelöst haben:

1. DLSS 3.5 erkennt die verschiedenen Effekte des RT, um intelligent zu entscheiden, welche zeitlichen und räumlichen Daten es verwenden soll, und behält Informationen bei, um die Qualität zu verbessern.
2. Ray Reconstruction ist mit Offline-Bildern trainiert, die viel mehr Leistung benötigen, umdie die GPU gerade liefert.
3. RR erkennt Beleuchtungsmuster (Umgebungsverdeckung und globale Beleuchtung) dank dieses Trainings, so dass es sie während des Spielens nachbildet.
4. Das Ergebnis ist besser als die Verwendung von handabgestimmten Denoisern.

Um es visuell zu machen, erklärt uns NVIDIA dies mit Beispielen, und ich mochte besonders das von Cyberpunk 2077. Nehmen wir an, wir fahren nachts ein Auto mit eingeschalteten Scheinwerfern, hier versteht das Ray Tracing, dass die Lichtquellen die Rücklichter und die Frontscheinwerfer sind.

Also muss es die Lichtreflexionen auf die Objekte berechnen, die es auf dem Weg trifft: Asphalt, Gehwege, Straßenlaternen, Gebäude, andere Autos, etc. Die Rauschunterdrücker verursachen eine ungenaue Beleuchtung in den Scheinwerfern, was mit DLSS 3.5 und Ray Reconstruction behoben wird.

Wir haben gesagt, dass Ray Tracing eine Reihe von Lichtreflexionen ist, nicht wahr? Nun, das betrifft auch die Reflexionen im Wasser, zum Beispiel. Es ist wichtig, realistische Reflexionen zu erzeugen, da das Ray Tracing uns daran hindert, viele FPS zu erzeugen, wozu dient dann das Opfer?

So können wir im DLC von Night City von Cyberpunk 2077 sehen, dass die "Picadilly Circus"-Stil-Schilder, die sich auf dem nassen Gehweg spiegeln, viel lesbarer und schärfer sind.  

Verbessert RR die FPS mit Ray Tracing?

Nach den Informationen, die ich persönlich habe, könnt ihr einen Anstieg von bis zu 5 FPS erwarten. Wir sprechen nicht von einer Technologie, die darauf abzielt, mehr Leistung zu erzielen, sondern mehr Qualität mit Ray Tracing ohne Leistungsverluste.

Tatsächlich könnten die möglichen Gewinne eher auf DLSS 3.5 als auf Ray Reconstruction zurückzuführen sein; und wenn wir Frame Generation aktivieren... schaltet ab und geht.

Also, wenn NVIDIA dich mit dieser Technologie überzeugt hat, musst du nur eine GeForce bekommen, um in diesem Bereich zu fliegen, denk daran, sie sind die besten im Ray Tracing!