Was hinter Voxel Accelerated Ambient Occlusion von NVIDIA steckt

Erst zur GDC will NVIDIA mehr zu VXAO bzw. Voxel Accelerated Ambient Occlusion verraten. Doch bereits vor genau einem Jahr hat man die Technik erstmals auf der GPU Technology Conference vorgeführt und schon damals waren wir vor Ort und hatten eigentlich alle Informationen vorliegen. Daher wollen wir uns VXAO an dieser Stelle schon einmal genauer anschauen, bevor wir in der kommenden Woche dann die aktuellen Informationen dazu veröffentlichen.

Zunächst einmal verrät der Name Voxel Accelerated Ambient Occlusion bereits recht viel über den technischen Hintergrund. Wie bei VXGI (Voxel Global Illumination) greift VXAO auf Voxel zurück. Für VXGI wird der zu beleuchtende 3D-Raum in 3D-Voxel aufgeteilt. Dies sind einfache 3D-Objekte, denen zwei Eigenschaften zugewiesen werden können: Durchlässigkeit für das Licht und in welche Richtung sowie in welcher Farbe das Licht aus dem Voxel emittiert. Um den Raum in die Voxel aufzuteilen, sind bestimmte Sampling-Verfahren notwendig, die dedizierte Hardware voraussetzen, die ebenfalls nur in der Maxwell-Architektur vorhanden sind. Sie sind auch Teil des DirectX-12-Subsets, welches bereits von Maxwell beherrscht wird. Für VXAO kommen also ebenfalls diese Voxel zum Einsatz, was auch daran ersichtlich wird, dass eine Grafikkarte mit Kepler-GPU kein VXAO ermöglicht und dies gilt natürlich auch für alle Grafikkarten mit AMD-GPU.

Präsentation zu VXGI AO bzw. VXAO

Vor gut einem Jahr präsentierte NVIDIA VXAO als VXGI AO. Auf der GTC 2015 hielt Alexey Panteleev einen Vortrag mit dem Titel "Dynamic Global Illumination for Games". Für ein VXGI AO muss der VXGI-Algorithmus nur um wenige Parameter angepasst werden, um den aktuellen Stand von VXAO zu erhalten. So wird das Emittieren von Licht komplett aus der Berechnung herausgenommen. Da es sich nur um eine Umgebungsverdeckungstechnologie handelt, ist dies auch nicht notwendig – es geht nicht um die direkte und indirekte Beleuchtung von Objekten oder eine Szene, sondern um die Abschattung. Das Weglassen bestimmten Parameter hat auch einen positiven Einfluss auf die Leistung die zur Berechnung von VXAO benötigt wird. Ein reines VXAO soll im Vergleich zu VXGI um den Faktor drei einfacher zu berechnen sein. Außerdem soll die Integration in die Engines deutlich einfacher sein.

Rise of the Tomb Raider ist das erste Spiel, welches VXAO verwendet. Erste Benchmarks waren hinsichtlich der Leistung noch nicht sonderlich aussagekräftig. Wir werden aber weitere Tests durchführen.

Erstaunt sind wir auch über die Tatsache, dass VXGI AO bzw. VXAO vor einem Jahr als DirectX-11- und DirectX-12-Technik angekündigt wurde. Stellt man die Grafik-API in Rise of the Tomb Raider allerdings auf DirectX 12 um, kann VXAO nicht mehr aktiviert werden. Auf die Einschränkung auf Grafikkarten mit Maxwell-GPU sind wir bereits eingegangen.

In einem Video, welches wir auf der GTC 2015 gedreht haben, sind einige Demos von VXGI und VXGI AO bzw. VXAO zu sehen, welche den Unterschied in der Beleuchtung und Verschattung aufzeigen.