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Entwickler erläutern Entstehung der Neon-Noir-Ray-Tracing-Demo

Zur GDC 2019 sorgte eine Ray-Tracing-Demo namens Neon Noir für Aufsehen, da sie offenbar gänzlich auf eine Hardwarebeschleunigung oder die Nutzung der DXR-Schnittstelle verzichtete. Weiterhin lief die Demo offenbar auf einer Radeon RX Vega 56 mit 1080p und 30 FPS.

In einem ausführlichen Blog-Beitrag haben sich die Entwickler von Crytek nun zu den technischen Hintegründen der Demo geäußert. Dabei handelt es sich um Vladimir Kajalin, Principal Rendering Engineer für die Cry Engine und Ron Frölich, Principal 3D Artist für Hunt: Showdown.

Zunächst einmal aber äußern sich die Entwickler zur Motivation hinter dem Entstehen der Demo. So könne man zwar über statische oder dynamische Cube Maps, Local Screen Space Reflections und Dynamic Planar Reflections die Illusion korrekt berechneter Reflexionen erzeugen, dort, wo diese Techniken aber scheitern, werden eben auch die Nachteile solcher simulierten Reflexionen sichtbar.

Als Basis der aktuellen Ray-Tracing-Umsetzung verwendet Crytek eine Technik zur Berechnung einer möglichst realistischen Beleuchtung. Diese wird als Voxel Cone Tracing bezeichnet und basiert grundsätzlich auf NVIDIAs Voxel Global Illumination (VXGI). Als SVOGI (Total Illumination) ist diese Technik schon länger Bestandteil der Unreal Engine. Die hier gemachten Berechnungen sind bereits ein wichtiger Bestandteil für echte Ray-Tracing-Berechnungen und können dementsprechend auch für weitere Effekte verwendet werden.

Vergleichweise niedrige Hardwarevoraussetzungen

Wie bereits erwähnt, läuft die Demo auf einer Radeon RX Vega 56 in 1080p bei 30 FPS. Erprobt haben die Entwickler auch einen Modus, in dem die Reflexionen nur mit der Hälfte der Auflösung berechnet werden und dabei erreichte die Karte für 1440p immerhin 40+ FPS.

"At the moment we don’t benefit from any additional performance that modern APIs like Vulkan or DX12 or dedicated hardware like the latest generation of graphics cards could give us. But of course, we will optimize the feature to achieve an uplift performance from these APIs and graphics cards."

Laut eigener Aussage profitiert die aktuelle Implementierung nicht von einer Hardwarebeschleunigung oder einer Softwareschnittstelle. Man geht bei Crytek aber davon aus, dass es mit einer Hardwarebeschleunigung möglich wäre, alle Reflexionen in der vollen Auflösung zu berechnen. Derzeit müssen man für höhere Ausgangsauflösungen noch die Auflösungen der Ray-Tracing-Berechnungen reduzieren.

"However, RTX will allow the effects to run at a higher resolution. At the moment on GTX 1080, we usually compute reflections and refractions at half-screen resolution. RTX will probably allow full-screen 4k resolution. It will also help us to have more dynamic elements in the scene, whereas currently, we have some limitations."

Für die eigene Ray-Tracing-Umsetzung hat Crytek im Übrigen einen ganz ähnlichen Ansatz wie NVIDIA bzw. DICE mit den DXR-Effekten gewählt. So konzentriert man sich zunächst einmal auf die Berechnung von Reflexionen, da diese den größten visuellen Effekt auf den Betrachter haben und sich hinsichtlich ihrer Anforderungen besser kontrollieren lassen.

Im weiteren Verlauf des Blog-Eintrags beschreiben die Entwickler noch genauer die Entscheidung für die Berechnung der Reflexionen als Fokus. So habe man bereits eine gute Umgebungslichtberechnung in der Cry Engine, welche die Notwendigkeit nach einer Ray-Tracing-Umsetzung nach hinten schiebe. Man werde sich aber auch noch weitere Techniken und Effekte anschauen.

Auf der anderen Seite beschreibt man aber auch die Hürden, die in der Umsetzung umschifft werden musste.

So ist auf den Screenshots zu erkennen, dass die Reflexionen nicht so detailliert wie die eigentlichen Objekte sind. Zum einen liegt dies am Level of Detail und eine Reflexion hat einen größeren Abstand zum Betrachter, ist somit weiter entfernt und könnte bereits in einer weiter entfernte Detailstufe fallen. Zum anderen aber hilft dies auch in der Komplexität der Berechnung.

Die Total-Illumination-Technologie soll in die Roadmap der Cry Engine eingebaut werden. Wann dies der Fall sein wird, lässt man aber noch offen.