Не только SSD: главные технологии нового поколения

Особенно сильно они понадобятся после включения трассировки лучей.

Рассказывая о консолях нового поколения, Sony и Microsoft часто упоминают быстрые накопители и их особую архитектуру, снимающую нагрузку с процессора. Это логично: такие накопители позволят разработчикам создавать более реалистичные, детализированные миры, и позволят отказаться от множества утомительных трюков.

Однако главной технологической особенностью игр нового поколения могут стать не аппаратные, а программные решения, доступные как на консолях, так и на PC. Это временная реконструкция, суперсэмплинг на базе нейросетей и Variable Rate Shading.

Дело в том, что чрезвычайно проработанные модели и уровни, созданные разработчиками, нужно как-то отрисовать с приемлемой частотой кадров.

В Unreal Engine 5, первой технологии, ориентированной под новое поколения консолей, для этого есть хитрый трюк. Технология Nanite анализирует видимость полигонов и отрисовывает только те, что занимают на экране хотя бы пиксель: так можно использовать высокодетализированные модели, на лету меняя степень их проработки.

Но даже с такой оптимизацией мощности новых консолей может быть недостаточно для работы в разрешении 4К. Демо-версия Unreal Engine 5 работала на PlayStation 5 в реальном времени, однако реальное разрешение рендеринга почти никогда не превышало 1440p.

Как раз здесь разработчикам пригодился апскейл. Техника временной реконструкции дала снизить реальное разрешение рендеринга, повысив производительность, и позволила сгенерировать картинку в разрешении 4К на базе изображений низкого разрешения.

Правда, решение Epic Games работает не идеально: если смотреть запись демки Lumen in the Land of Nanite на экране с разрешением 4К, то заметны характерные артефакты реконструкции. Впрочем, на рынке есть и более продвинутые решения.

Например, второе поколение суперсэмплинга DLSS, разработанного Nvidia, в большинстве случаев способно генерировать картинку в высоком разрешении, избегая артефактов апскейла. Можно предположить, что в играх, ориентированных на устройства нового поколения, такие технологии будут применяться чрезвычайно активно.

Еще одно приложение временной реконструкции — освещение. Система полноценного глобального освещения Lumen, реализованная в Unreal Engine 5, на самом деле работает не вполне честно: на железе современного уровня это просто невозможно.

Чтобы добиться приемлемой производительности, разработчики используют примерно тот же подход, что и в случае с временной реконструкцией кадра. Если упрощать, то движок сохраняет данные об освещенности сцены, полученные во время обсчета предыдущих кадров, а затем использует их для расчет глобального освещения в новом кадре.

Интересно, что последняя презентация Epic Games в целом подтверждает выводы, делавшиеся технологическими обозревателями еще в начале года.

Сейчас даже на топовом железе — не только консолей, но и PC — невозможно получить одновременно прорывную графику, высокое разрешение картинки и высокую частоту кадров. Чтобы добиться максимального качества картинки и приемлемой производительности, разработчикам придется использовать различные хитрости.

Помимо продвинутого апскейла и временной реконструкции разработчикам должен помочь Variable Rate Shading, поддерживаемый обеими консолями и современными видеокартами. Технически это наименее продвинутая из всех трех технологий.

Во время презентации Unreal Engine 5 сотрудники Epic Games упоминали, что технология Nanite отбрасывает полигоны, невидимые человеческому глазу. Variable Rate Shading делает примерно то же самое, но с целыми фрагментами картинки.

С ее помощью разработчики могут сбрасывать детализацию фрагментов изображения, практически незаметных игроку, выделяя на них меньшую вычислительную мощность. Таким образом можно ускорить отрисовку объектов, находящихся в отдалении от игрока, объектов в тени — вариантов очень много.

Все технологии, позволяющие повысить частоту кадров, почти не жертвуя качеством картинки, могут оказаться даже важнее, чем кажется сейчас. Дело в том, что в демке Unreal Engine 5 не использовалась трассировка лучей — вероятно, с ней производительность была бы еще ниже.

Стоит понимать, что пока мы видели по-настоящему новое поколение графики только с одной точки зрения. Не все игры создаются на Unreal Engine: множество крупных компаний вроде Rockstar, Electronic Arts или Ubisoft делают игры на базе собственных движков и могут использовать совершенно другие технические решения.

Но суть вряд ли изменится. Если разработчики хотят одновременно показать красивую картинку и высокую частоту кадров, им по-прежнему придется искать компромиссы и идти на хитрости.