RTX-Demo Marbles

Raytracing und Physically Based Rendering in Perfektion

Bereits mehrfach stellte NVIDIA die aktuellen Raytracing-Technologien in einer "Marbles" getauften Technik-Demo dar. Erstmals gezeigt wurde die Demo auf der GTC 2020 – damals noch in 1080p mit 24 FPS auf einer Quadro RTX 8000, also der stärksten damals verfügbaren Hardware. Eben diese Version kann nun von Jedermann im Rahmen der Omniverse Beta ausprobiert werden. Alles, das dazu notwenig ist, ist die Erstellung eines kostenlosen NVIDIA-Accounts und der Download der Omniverse-Plattform.

Die Marbles-Demo stellt einen Raum oder besser gesagt eine Künstler-Werkstatt dar, in der verschiedene Objekte einer solchen Werkstatt zu einer Kugelbahn zusammengebaut wurden. Es gibt mehr als 100 unterschiedliche Objekte, die jeweils mit unterschiedlichen Texturen belegt wurden. Insgesamt befinden sich etwa 5.000 Objekte in diesem virtuellen Raum. Über eine Physik-Berechnung wird das Verhalten der namensgebenden Murmel berechnet und der Betrachter der Demo kann den Tisch in seinen vier Achsen bewegen, um die Richtung der Murmel zu bestimmen.

Die Optik der Demo ist in vielerlei Hinsicht herausragend und gibt eine Vorschau auf das, was uns in den kommenden Jahren erwarten wird. Zum einen gibt es die eben erwähnten 3D-Objekte, die extrem detailverliebt erstellt wurden. Das Rendering kann bestimmte Details mittels eines eigenen Tessellation-Algorithmus sozusagen unendlich detailliert darstellen. Die Kamera der Demo befindet sich recht nahe an den Objekten und hier wird dieser Detailgrad natürlich zu einem großen Vorteil. Die dazugehörigen Texturen sind ebenfalls extrem hochauflösend.

Ein wichtiger Punkt ist natürlich das Pathtracing bestimmter Effekte. Dazu gehört die Darstellung der Beleuchtungssituation, aber natürlich auch die der Reflexionen. Um diese Effekte besser darzustellen, erlaubt es die Demo, das Material der Murmel zu ändern. Mehrere Varianten einer Glasmurmel müssen enthalten sein, jedoch es gibt auch eine metallische Oberfläche, die alles um sie herum reflektiert. Am aufwändigsten in der Berechnung ist allerdings die Murmel, die von Flammen umhüllt wird. Diese haben Einfluss auf die Berechnung der Beleuchtung und Schatten.

Die Hardwareanforderungen der Demo sind nicht ganz unerheblich und NVIDIA hat in der aktuellen Umsetzung einige Hürden eingebaut. So war die Demo, wie bereits erwähnt, darauf ausgelegt, mit 24 FPS zu rendern. Die Physikberechnungen erfolgen in einem Vielfachen von 24 FPS – in diesem Fall nun 48 FPS. Dies bedeutet allerdings, dass selbst wenn die 3D-Berechnungen mit mehr als 48 FPS abflaufen, die Murmel immer nur mit 48 FPS berechnet wird. Dies kann dazu führen, dass die Murmel etwas hinterhergezogen wirkt und im Zweifel mit nur der Hälfte der FPS wie die restliche Szene berechnet wird.

Eine GeForce RTX 3090 berechnet die Marbles-RTX-Demo in 1080p mit etwa 90 FPS, mit 2.560 x 1.440 Pixeln sind es etwa 60 FPS und auch in UHD haben wir es versucht, sind dann aber nur noch auf etwa 30 FPS gekommen. Der Grafikspeicher der Karte sollte ebenfalls groß genug sein. In 1080p werden bereits 12 GB belegt, in 1440p sind es mehr als 13 GB und in UHD wurde uns eine Speicherauslastung von fast 16 GB angezeigt. Über eine Konfigurationsdatei können die Auflösung und ein Frame-Limit eingestellt werden. Marbles RTX verwendet außerdem DLSS und es ist nicht ganz klar, ob wir über die Datei die Ausgangsauflösung einstellen und das DLSS von einer niedrigeren Auflösung hochskalieren, oder ob wir eine Auflösung festlegen, von der aus DLSS dann arbeitet.

Ein Pathracer im Zusammenspiel mit den detaillierten Objekten und der gesamte Szenerie sind mehr als sehenswert. Wer eine GeForce RTX 2080 oder schneller besitzt, sollte die Demo ausprobieren können. Der Download ist mit einer Größe von etwa 3 GB überschaubar. Die Erstellung eines Accounts dürfte für viele die größte Hürde sein.

Im vergangenen Jahr stellte NVIDIA die Marbles-RTX-Demo in einer verbesserten Version vor, die weitere (und vor allem dynamische) Lichtquellen beinhaltet. Diese Version ist allerdings noch nicht über Omniverse verfügbar und stellt sicherlich noch weitere Herausforderungen an die Hardware.