Ricostruzione Ray, conosci la soluzione per migliorare il Ray Tracing

Cos'è la Ray Reconstruction di NVIDIA

Secondo NVIDIA, Ray Reconstruction è una parte di un renderizzatore neurale che è alimentato dall'IA per migliorare la qualità dell'immagine del Ray Tracing sostituendo i riduttori di rumore manuali con una rete di intelligenza artificiale addestrata da un supercomputer.

Quindi, il marchio si è concentrato sulla qualità e precisione dei raggi, ma anche sulle prestazioni perché sanno che il Ray Tracing consuma molte risorse. Tanto è vero che DLSS è diventato un elemento fondamentale per renderlo possibile.

Sebbene RR sia arrivato con DLSS 3.5, NVIDIA afferma che è compatibile con tutte le schede grafiche RTX fino ad ora. Ok, ma, DLSS 3 non era solo per RTX 4000 in poi? Sì, è possibile attivare DLSS 3.5 in un gioco con una RTX 2000 o 3000, solo che non saremo in grado di attivare Frame Generation.

Ricorda che Frame Generation è compatibile solo con le RTX 4000 per i loro Tensor Cores di 4ª generazione, oltre al fatto che Frame Generation o "Generazione di fotogrammi" deve essere scelto nelle impostazioni grafiche del gioco. Personalmente, capisco la confusione perché anch'io sono rimasto sorpreso nel leggerlo.

Per capire tutto correttamente bisogna considerare 2 cose:

• Cos'è il Ray Tracing, una questione che abbiamo già affrontato.
• Come la GPU esegue il Ray Tracing.

Cos'è il Ray Tracing o Tracciamento dei Raggi

Il Ray Tracing è una tecnica di rendering basata sul tracciamento di molti raggi che provengono da diverse fonti di luce, calcolando i rimbalzi all'interno di una scena. La pioniera di questa tecnologia è NVIDIA, che l'ha lanciata nel 2018 con le GeForce RTX 20 (Turing).

Per fare ciò, NVIDIA spiega cos'è il Ray Casting e cosa si intende per "raggio" dal punto di vista dell'occhio. Ovviamente, si riferiscono ai raggi di luce che si originano e modellano l'illuminazione di una scena 3D.

Fin dall'inizio, questa tecnologia consuma molte risorse perché la GPU deve calcolare una quantità travolgente di raggi all'interno di una scena in tempo reale. Per ottimizzare gli FPS, NVIDIA ha lanciato DLSS come soluzione, basandosi sul Deep Learning per accelerare i processi in modo intelligente.

In relazione alla Ray Reconstruction, NVIDIA spiega passo dopo passo cosa succede all'interno del gioco quando attiviamo Ray Tracing:

1. Il motore grafico del gioco genera gli elementi di una scena 3D, con l'attributo fisico di ciascuno e come la luce interagisce con ciascuno.
2. Si prende un campione di raggi dalla telecamera per attribuire le proprietà delle fonti di luce che abbiamo nella scena per interpretare come reagisce la luce quando colpisce gli oggetti.
3. Questo processo consuma molte risorse perché si prendono molti campioni di raggi da vari punti della scena. Ciò aiuta a ottenere un'anteprima di quale illuminazione, quali ombre e quali riflessi avrà la scena.
4. Come risultato, l'immagine ha del rumore e bisogna completare i pixel che non avevano raggi.
5. Per rimuovere questo rumore si utilizzano riduttori di rumore regolati manualmente che utilizzano 2 metodi:
   1. Accumulare pixel in diversi fotogrammi in modo temporale.
   2. Interpolarli per combinarli con i pixel vicini.
6. I riduttori di rumore devono essere regolati per ogni scena perché l'illuminazione con Ray Tracing cambia. Tutto diventa complicato e gli FPS si riducono.
7. Bisogna migliorare la qualità dell'immagine, quindi ogni riduttore di rumore accumula pixel di vari fotogrammi per migliorare i dettagli.
8. Con questa tecnica c'è il rischio che si mescoli così tanta informazione e si crei un'illuminazione irregolare.
9. Il ridimensionamento è l'ultima fase del Ray Tracing, ma eliminando il rumore o limitando la qualità degli effetti possiamo sperimentare problemi: eliminare i dettagli.

Come Ray Reconstruction risolve il problema dei riduttori di rumore

NVIDIA indica come colpevole della perdita di qualità nel RT i "hand-tuned denoisers" o riduttori di rumore configurati manualmente.

Vediamo come hanno risolto il problema con Ray Reconstruction:

1. DLSS 3.5 riconosce i vari effetti del RT per decidere in modo intelligente quali dati temporali e spaziali utilizzare, oltre a conservare le informazioni per migliorare la qualità.
2. Ray Reconstruction è addestrato con immagini offline che richiedono molta più potenza dila che la GPU fornisce al momento.
3. RR riconosce i modelli di illuminazione (occlusione ambientale e illuminazione globale) grazie a questo addestramento, quindi li ricrea mentre giochiamo.
4. Il risultato è superiore all'uso dei denoiser regolati manualmente.

Per renderlo visivo, NVIDIA ci spiega questo con esempi, e mi è piaciuto particolarmente quello di Cyberpunk 2077. Supponiamo che stiamo guidando un'auto di notte con i fari accesi, qui il Ray Tracing capisce che le fonti di luce sono i fanali posteriori e i fari anteriori.

Quindi, deve calcolare i rimbalzi della luce sugli oggetti che incontra lungo il percorso: asfalto, marciapiedi, lampioni, edifici, altre auto, ecc. I denoiser causano un'illuminazione imprecisa nei fari, un problema che viene risolto con DLSS 3.5 e Ray Reconstruction.

Abbiamo detto che il Ray Tracing è una serie di rimbalzi di raggi di luce, vero? Bene, questo influisce anche sui riflessi nell'acqua, per esempio. È importante creare riflessi realistici, dato che il Ray Tracing ci impedisce di generare molti FPS, a cosa serve il sacrificio allora?

Quindi, possiamo vedere nel DLC di Night City di Cyberpunk 2077 che i cartelli stile "Picadilly Circus" riflessi sul marciapiede bagnato sono molto più leggibili e nitidi.  

RR migliora gli FPS con Ray Tracing?

Secondo le informazioni che personalmente gestisco, potete aspettarvi un aumento fino a 5 FPS solo. Non stiamo parlando di una tecnologia pensata per ottenere più prestazioni, ma più qualità con il Ray Tracing senza perdite di prestazioni.

Infatti, i possibili guadagni possono essere dovuti a DLSS 3.5 più che a Ray Reconstruction; e se attiviamo Frame Generation... spegni e andiamo.

Quindi, se NVIDIA ti ha convinto con questa tecnologia, devi solo procurarti una GeForce per volare in questo campo, ricorda che sono le migliori in Ray Tracing!