Nvidia muda ray tracing para jogos com bilhões de triângulos | Divulgação/NVIDIA
Jogos estão colocando cada vez mais detalhes na tela, mas isso cria um problema especialmente pesado para o ray tracing: quanto mais complexa fica a geometria, mais trabalho e memória a placa de vídeo precisa administrar.
A Nvidia atualizou agora uma das tecnologias criadas justamente para enfrentar esse limite.
O RTX Mega Geometry 2.0 adiciona um novo sistema capaz de carregar diferentes níveis de detalhe de modelos tridimensionais conforme a cena precisa deles.
Na prática, o objetivo é permitir que jogos utilizem geometria muito mais densa no ray tracing sem manter todo esse volume permanentemente carregado na VRAM.
A tecnologia já aparece entre os recursos previstos para Gears of War: E-Day, que chega em outubro.
O problema começa nos detalhes que o jogador nem percebe
Um cenário moderno pode reunir milhões ou até bilhões de triângulos.
Pedras, carros, árvores, construções, objetos pequenos e personagens usam essas formas geométricas para criar superfícies cada vez mais detalhadas.
Entretanto, o ray tracing também precisa conhecer essa geometria para calcular corretamente sombras, reflexos e iluminação.
Quanto mais detalhes entram nessa estrutura, maior fica o custo.
Por isso, motores gráficos geralmente recorrem a versões simplificadas dos objetos para determinados cálculos.
O resultado economiza processamento, mas também pode gerar diferenças entre aquilo que aparece na tela e aquilo que o ray tracing realmente “enxerga”.
Mega Geometry tenta acabar com essa diferença
O RTX Mega Geometry divide geometrias complexas em grupos menores, chamados clusters.
Dessa forma, o sistema consegue administrar partes do objeto separadamente em vez de reconstruir estruturas enormes a cada mudança.
Agora, a versão 2.0 acrescenta o chamado Cluster LOD.
LOD significa Level of Detail, ou nível de detalhe.
A lógica é conhecida nos games: objetos distantes usam versões simplificadas, enquanto elementos próximos ganham mais geometria.
Porém, a implementação nova leva esse princípio para estruturas usadas pelo ray tracing.
Assim, o sistema pode selecionar e carregar na VRAM apenas os clusters necessários naquele momento.
Modelo da Nvidia tem 1,6 bilhão de triângulos
A demonstração técnica ajuda a mostrar a escala do problema.
A Nvidia disponibilizou uma versão da cena Zorah preparada para o novo sistema.
O arquivo possui cerca de 1,6 bilhão de triângulos únicos e aproximadamente 18,9 bilhões de triângulos quando consideradas as instâncias.
Além disso, a cena reúne mais de 2 mil meshes e 4,3 mil texturas.
Os arquivos completos ocupam dezenas de gigabytes.
Ainda assim, o sistema não precisa colocar toda a geometria na memória gráfica ao mesmo tempo.
Em vez disso, o Cluster LOD trabalha com um orçamento de memória e troca os níveis de detalhe conforme a câmera e a cena exigem.
VRAM vira um orçamento, não um depósito para tudo
Esse é provavelmente o ponto mais interessante para quem acompanha hardware.
No RTX Mega Geometry 2.0, o desenvolvedor pode estabelecer limites específicos de memória para geometria, estruturas de aceleração e texturas.
Então, quando o conteúdo completo ultrapassa esse espaço, o sistema reduz o detalhe ou troca os clusters carregados.
Isso significa que uma cena pode possuir mais geometria do que caberia integralmente na VRAM.
A placa não precisa armazenar tudo ao mesmo tempo.
Em vez disso, ela mantém os dados necessários para o quadro atual e substitui elementos conforme a necessidade.
É uma abordagem semelhante, conceitualmente, ao streaming de texturas e mundos abertos, mas aplicada a uma parte fundamental do ray tracing.
E o que isso muda nos jogos?
A consequência pode aparecer em detalhes que normalmente sofrem quando o ray tracing utiliza modelos simplificados.
Imagine um carrinho de supermercado.
A versão exibida pelo jogo pode possuir rodas, raios, grades e pequenas estruturas.
Entretanto, se o ray tracing trabalhar com uma malha muito mais simples, o reflexo ou a sombra daquele carrinho não reproduzirá todos esses detalhes.
O mesmo vale para folhas, pedras, destroços, latas, peças de veículos e objetos pequenos espalhados pelo cenário.
Com mais geometria disponível também para o ray tracing, essas diferenças podem diminuir.
Além disso, a Nvidia pretende reduzir o custo necessário para administrar cenas desse tipo.
Gears of War: E-Day será uma das vitrines
O recurso já tem um jogo importante na fila.
Gears of War: E-Day utilizará RTX Mega Geometry no PC.
A Nvidia mostrou anteriormente que a tecnologia permitirá aplicar ray tracing a uma geometria mais próxima daquela exibida pelo sistema Nanite, da Unreal Engine 5.
Isso importa porque o Nanite consegue manter objetos extremamente detalhados na renderização convencional.
Porém, sem uma solução equivalente, o ray tracing pode trabalhar com versões menos complexas desses mesmos objetos.
O Mega Geometry procura aproximar essas duas representações.
Consequentemente, sombras e reflexos podem acompanhar melhor os detalhes mostrados na tela.
Não significa que qualquer RTX fará tudo da mesma forma
A existência da tecnologia não elimina os limites do hardware.
Quanto maior a cena, maior continua sendo a demanda por GPU, VRAM e processamento de ray tracing.
Além disso, a própria demonstração técnica do SDK permite reduzir os orçamentos de memória.
Nvidia compara o Ray Reconstruction do DLSS 4 e DLSS 4.5 em Alan Wake II, outra tecnologia do ecossistema RTX voltada ao ray tracing. | Divulgação/NVIDIA
Nesse caso, o sistema troca parte do detalhamento por menor consumo de VRAM.
Portanto, RTX Mega Geometry não representa uma forma de colocar geometria ilimitada dentro de qualquer placa.
Ele oferece aos desenvolvedores uma forma mais eficiente de escolher quais detalhes precisam estar presentes naquele momento.
Tecnologia não fica restrita ao Gears
O RTX Mega Geometry integra o RTX Kit, conjunto de ferramentas gráficas da Nvidia destinado aos desenvolvedores.
A empresa também trabalha para ampliar o uso da tecnologia em outros projetos.
Além disso, conceitos criados para Mega Geometry devem influenciar padrões mais amplos de ray tracing.
A Nvidia já informou que avanços relacionados à tecnologia serão incorporados ao DirectX Raytracing 2.0, da Microsoft.
Assim, parte dessas técnicas pode ultrapassar o ecossistema de um único fabricante no futuro.
Jogos estão ficando detalhados demais para os métodos antigos
O RTX Mega Geometry 2.0 resolve um problema provocado justamente pela evolução gráfica.
Durante anos, as GPUs ganharam potência suficiente para colocar quantidades enormes de geometria em uma cena.
Agora, o ray tracing precisa acompanhar esse crescimento.
O desafio já não consiste apenas em desenhar bilhões de triângulos.
Também é necessário fazer sombras, reflexos e iluminação entenderem esses bilhões de triângulos sem transformar a VRAM no próximo boss do PC.
