Трассировка лучей в Control. Разбираемся в нюансах

Все чаще мы слышим о трассировке лучей в играх, и все больше новых проектов получают поддержку этой технологии. Последней крупной игрой с трассировкой стал экшен Control от Remedy Entertainment. И данная игра является отличной демонстрацией новой технологии, поэтому мы рассмотрим нюансы работы трассировки в данном обзоре. Сравним качество изображения в обычном режиме и с трассировкой, попутно оценив изменения в производительности. Также поговорим о технологии NVIDIA DLSS и ее влиянии на данную игру.

Трассировка лучей в Control

Control может работать под DirectX 11 и DirectX 12. Трассировка лучей доступна только в среде DirectX 12 и требует Windows 10 версии 1809 или новее. На данный момент оптимальным решением для игр с трассировкой является серия видеокарт GeForce RTX, хотя в теории вы можете включить новые эффекты и на GeForce GTX, но с очень низкой производительностью. GeForce RTX обладают лучшим быстродействием в обработке ray tracing благодаря аппаратному ускорению и наличию специальных блоков RT в GPU Turing.

Трассировка лучей

В данной игре трассировка лучей используется для построения реалистичных отражений и достоверного затенения с учетом прямого и отраженного света. В настройках графики имеется пять отдельных параметров для трассировки и два предустановленных профиля качества. Высокое качество трассировки предлагает все пять параметров, при среднем качестве включены только два. Описание этих настроек ниже:

  • Трассировка отраженных лучей. Для реалистичной детализации, согласованности и внеэкранных отражений.
  • Трассировка лучей прозрачных отражений. Для прозрачных объектов, например, стекла.
  • Трассировка лучей непрямого рассеянного освещения. Для улучшения прорисовки непрямого освещения.
  • Трассировка лучей контактных теней. Для улучшения детализации и точности теней.
  • Трассировка обломков. Разрешает трассировку для обломков разрушенных объектов.
Трассировка лучей в Control

Первые два пункта можно считать наиболее важными, поскольку они обеспечивают самые явные изменения в графике, добавляя отражения на большинство окружающих поверхностей и улучшая отражения там, где они есть и в обычном режиме. Трассировка непрямого освещения лучше учитывает влияние отраженного света, она будет добавлять цветовые блики от ярких объектов, влиять на освещенность объектов с учетом отраженного света. Трассировка контактных теней обеспечит реалистичные теневые зоны в зонах соприкосновения объектов. Последний пункт активирует все сложные механизмы трассировки для осколков, которые образуются после разрушений объектов. А поскольку в игре высокая разрушаемость окружения, таких осколков много и данный параметр может заметно влиять на производительность в экшен-сценах.

Оценим визуальные изменения на нескольких примерах. Изначально мы работали с игрой в разрешении 4K при максимальных настройках графики со сглаживанием MSAA 2x. Для удобства сравнительные скриншоты уменьшены до разрешения 2560x1440, сравнительное видео доступно в 4K.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

В обычном режиме стекло не имеет отражений, но трассировка сразу добавляет их. Причем в отражении виден весь интерьер за спиной героини и находящийся слева от нее другой персонаж. Зона под стеклом становится светлее. И даже на костюме героини появляются блики, что делает его поверхность более фактурным.

Трассировка лучей в Control

Разница между обычным режимом и простой трассировкой серьезная. А вот повышение качества RTX уже не столь явно влияет на общие впечатления, хотя есть изменения в тенях и мелких нюансах. Попытаемся разобраться в этих нюансах на других примерах.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

Включаем трассировку и получаем отражения на стекле. Также обратите внимание, что появились отражения на металлических частях красных цилиндров и даже металлический каркас тележки меняет свою фактуру — вместо однотонного материала блестящая поверхность с бликами от светлого пола. Повышение качества трассировки влияет на тени, что хорошо видно по флагу и дальним в правой части кадра. Они все находятся вне зоны прямого освещения и при высоком уровне трассировки темнее, чем при среднем.

Для наглядности представим некоторые изменения в виде анимированных иллюстраций. Вначале сравнение отражений на стекле.

Трассировка лучей в Control

Теперь посмотрим на тени при среднем и высоком качестве трассировки.

Трассировка лучей в Control

Есть изменение в теневой зоне под тележкой и на предметах. Темнее зона за стеклом в левой части фрагмента.

В игре действительно много стекол. Но как трассировка влияет на другие поверхности? Ответ ниже.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

Трассировка меняет отражения на полу и блики на ступеньках. Вместо неясных пятен от сосен мы получаем более детализированные контуры с зелеными фрагментами. Появляются блики на перилах по краям кадра. При среднем качестве трассировки нижняя часть ветвей темнеет, высокое качество усиливает эту дифференциацию, помогая лучше подчеркнуть форму ветвей. Также при высоком качестве резко уменьшаются тени от перил по бокам, что более естественно.

Далее еще один показательный пример. Сравним обычное качество с максимальным уровнем трассировки.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

Усиливается эффект плотного света за спиной героини. Появляются новые блики на диване, коробках и прочих элементах интерьера. Сочетание этих бликов с изменениями в тенях создают четкое ощущение направленного света.

Ниже эти кадры представлены в виде анимированного сравнения.

Трассировка лучей в Control

Следующее сравнение.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

Меняется структура отражений на полу — больше деталей, ярче световые пятна от ламп. Это лучше подчеркивает фактуру поверхности и усиливает глубину кадра. Трассировка меняет цвет и освещенность блестящих элементов на центральной колонне. Появляется небольшой блеск от ламп даже на красных поверхностях.

Сравним небольшой фрагмент при среднем и высоком качестве трассировки.

Трассировка лучей в Control

Основное изменение при высоком качестве — красный оттенок на объектах, который образует отраженный от пола света. Во втором режиме тени от урны и под стульями темнее, а растения светлее.

Следующий пример покажет изменения только в затенении объектов. Особенность сцены в наличии нескольких светильников на потолке и множестве объектов в кадре.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

Трассировка добавляет неравномерность в освещенности для многих объектов. Появляются блики на вентиляторе, ящиках и некоторой аппаратуре, а тени в местах соприкосновения становятся интенсивнее. Большая тень в левой части кадра немного светлее, но попутно проявляется эффект «шума», и эта зернистость выглядит неприятно.

Появление четко выраженной светлой и темной стороны позволяет лучше выделить разные объекты.

Трассировка лучей в Control

Сглаживание NVIDIA DLSS

Теперь посмотрим на особенности работы DLSS. Технология DLSS (Deep Learning Super Sampling) использует глубокое обучение для интеллектуального масштабирования и сглаживания, замещая другие варианты сглаживания и ускоряя производительность. Позволяет компенсировать падение быстродействия после включения трассировки, но при этом может страдать детализация картинки.

Изначально сглаживание DLSS ориентировано на высокое разрешение 4K. В Control после активации данной технологии вы можете регулировать входное разрешение. Лучшим вариантом является выбор максимально доступного входного разрешения 2560x1440 для итогового 4K DLSS (3840x2160). С такими настройками мы и провели сравнение. Ниже полноформатные изображения в родном разрешении 3840x2160.

Трассировка лучей в Control
Трассировка лучей в Control

Даже при детальном сравнении мы заметили явные изменения только в текстуре пола и фигурке героини — без DLSS они немного четче.

Далее сравнение идентичных фрагментов.

Трассировка лучей в Control

Все выглядит очень позитивно для DLSS. Разницу с оригинальным 4K трудно заметить даже при детальном сравнении. И очертания некоторых предметов с DLSS более плавные, чем в обычном режиме с MSAA 2x (обратите внимание на спинку кресла).

Взглянем на другое сравнение.

Трассировка лучей в Control

Никаких заметных изменений! Даже бахрома на флажке не теряет свои очертания.

Видеосравнение

Дополним приведенные скриншоты сравнением в видеоформате.

Видео доступно в 4K. Записано на NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti.

Теперь разберемся с производительностью.

Тестовый стенд

Конфигурация тестового стенда следующая:

  • процессор: Intel Core i7-6950X (3,0@4,2 ГГц);
  • кулер: Noctua NH-D15 (два вентилятора NF-A15 PWM, 140 мм, 1300 об/мин);
  • видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition;
  • материнская плата: MSI X99S MPower;
  • память: G.Skill F4-3200C14Q-32GTZ (4x8 ГБ, DDR4-3200, CL14-14-14-35);
  • системный диск: Kingston SSDNow KC400 (512 ГБ, SATA 6Gb/s);
  • дополнительный диск: WD Red 3TB WD30EFRX (3 ТБ, SATA 6Gb/s, 5400 об/мин);
  • блок питания: Raidmax Cobra RX-800AE;
  • операционная система: Windows 10 Pro x64;
  • драйвер GeForce: NVIDIA GeForce 436.30.

Для тестирования выбрана локация «Центр исследований», поскольку на ней наблюдалась самая низкая производительность. Выполнялась пробежка от лифта до лестницы с перестрелкой и метанием предметов во врагов. Тесты проведены в разрешениях 2560x1440 и 3840x2160.

Результаты тестирования

Трассировка лучей в Control

Видеоадаптер GeForce RTX 2080 Ti хорошо справляется с разрешением 2560x1440, обеспечивая более 60 fps со средним качеством трассировки, но дальнейшее повышение настроек снижает производительность до 50 fps и ниже. Падение производительности относительно начального уровня 35% при среднем качество RTX и до 80% при высоком качестве. Активация DLSS обеспечивает ускорение в 45–62%.

Трассировка лучей в Control

В разрешении 4K ситуация более печальная. Уже при среднем качестве трассировки средняя производительность едва превышает 30 fps, а при высоком качестве это менее 24 fps. Зато DLSS обеспечивает ускорение около 80% в самом тяжелом режиме. И с DLSS в 4K мы получаем вполне приемлемые результаты.

Ниже демонстрация игры в 4K DLSS с эффектами трассировки среднего уровня.

Выводы

На данный момент Control является одной из лучших демонстраций трассировки лучей в играх. Эта технология добавляет детализированные отражения там, где их не было, и улучшает там, где они были. Трассировка меняет фактуру некоторых объектов, добавляя им отражающие свойства. Поэтому металлические элементы выглядят более реалистично. Меняется общее затенение. В зависимости от освещенности и влияния отраженного света мы видим дополнительные блики и тени на объектах, что лучше подчеркивает их объем и структуру. Есть цветовое влияние одних поверхностей на другие. Все это усиливает ощущение направленного объемного света и повышает реализм картинки. И это отлично вписывается в общую стилистику игры с обилием блестящих интерьеров и сложным освещением. Новые отражения и теневые нюансы делают картинку более насыщенной и красивой. После того, как поиграешь с трассировкой, возвращаться к простому режиму совершенно не хочется.

Основной проблемой трассировки остается сильное падение производительности. Флагманский видеоадаптер GeForce RTX 2080 Ti позволяет играть с трассировкой в разрешении 2560x1440, но при дальнейшем повышении разрешения частота кадров падает до неприемлемого уровня. На помощь приходит технология NVIDIA DLSS. Если в некоторых играх это замыливает картинку, то в Contrrol изображение в 4K DLSS минимально отличается от оригинального 4K. Поэтому смело включайте данный режим для максимального разрешения. И пока кто-то спорит о целесообразности трассировки в играх, счастливые обладатели GeForce RTX 2080 Ti уже могут играть в Control при разрешении 4K с графикой максимального уровня, недоступной на видеокартах старого поколения.

Если говорить о разнице между средним и высоким качеством трассировки, то первый вариант является более практичным — вы получите красивые отражения и изменения в затенении при более щадящем падении производительности. Дальнейшее повышение качества трассировки влияет только на затенение и осколки, что не так бросается в глаза, а по производительности бьет очень сильно.

Теперь есть на что посмотреть