Realtime φωτισμός σε games

[Petrossortep]

Με αφορμή την είδηση του επερχόμενου larabbee και την συζήτηση πάνω στο raytracing και τα φωτορεαλιστικά γραφικά ήθελα να σας δείξω κάτι άκρως ενδιαφέρον.

http://3d-test.com/interviews/lightsprint_1.htm

Σάιτ της εταιρείας(με demo): http://lightsprint.com/

Πρόκειται για μια μικρή εταιρεία με έδρα την Τσεχία που έχει αναπτύξει ένα middleware για την επίτευξη ρεαλιστικού realtime φωτισμού σε τρελά frame rates ακόμα και σε παλαιότερες κάρτες γραφικών μέσω μιας τροποποιημένης τεχνικής radiosity. Το radiosity όπως και το raytracing είναι μια τεχνική rendering που εντάσσεται στην κατηγορία του global illumination. Πρόκειται για τεχνική φωτισμού απείρως πιο ακριβή με βάση την φυσική του φωτός απ'ότι έχουμε δει ως σήμερα σε games.

Tο middleware της εταιρείας συνεργάζεται-αντί να ανταγωνίζεται-με όλες τις μηχανές γραφικών που είναι γραμμένες σε C++. Αρκετά σύντομα θα δούμε και τα αποτελέσματά του σε παιχνίδια όπως το Dark Void και το L.A Noir.

Αποσπάσματα από την συνέντευξη με τον ιδρυτή της εταιρείας Stephan Hrbek:

Ερ: To Lightsprint Vision προσφέρει radiosity για realtime 3d μηχανές γραφικών, είναι πραγματικό radiosity;

Απ: Τεχνικά μιλώνοντας, ναι, είναι ένα προοδευτικό radiosty με Monte Carlo photon tracing, clustering...(αναφέρει και κάποιες άλλες τεχνικές). Σε αντίθεση με την παραδοσιακή τεχνική radiosity με-υποστήριξη-soft shadows και colour bleeding, υποστηρίζει επίσης specular surfaces και refraction(χαρακτηριστικά του ray tracing υποθέτω).

Ερ: Είναι το L.V αρκούντως βελτιστοποιημένο για να ενσωματωθεί στις μηχανές γραφικών(όπως η unreal π.χ.);

Απ: Βέβαια. Είναι στο στάδιο των βελτιώσεων για 7 χρόνια και όλες οι τροποποιήσεις έχουν δοκιμαστεί, είμαστε "τρελοί" με τις επιδόσεις(aka framerate).

To υποσύστημα core collision συγκρίθηκε με ευρέως χρησιμοποιούμενες physical engines από έναν εκ των πελατών μας ο οποίος κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είμασταν 200 φορές ταχύτεροι κάνοντας χρήση 10 φορές λιγότερης μνήμης.

Ερ: Ποιό είναι το μέλλον του L.V. σε όρους ποιότητας εικόνας;

Απ: Χρησιμοποιούμε όλη την δύναμη των CPUs και GPUs κατά την διάρκεια των υπολογισμών, έτσι βραχυπρόθεσμα, η ποιότητα της εικόνας θα εκτοξευθεί με τις τετραπύρηνες CPU και τις Direct x-10 GPU.

Σχόλιο: Αν κρίνουμε από την ποιότητα των demos και των φωτογραφιών καθώς και από την ευελιξία του εργαλείου αυτού τότε το μέλλον του Larabbee διαγράφεται ζοφερό. Όσο για την ati και την nvidia κανένα πρόβλημα αφού τίποτα δεν αλλάζει.

EDIT: Κατεβάστε οπωσδήποτε το demo από εδώ: http://dee.cz/lightsmark/.

Είναι το αρχείο με το όνομα backend.exe.

Το frame rate φτάνει κοντά στα 1000 frame/sec μάξιμουμ με την GTX 260 μου, άρα τα περιθώρια βελτίωσης των γραφικών χωρίς frame drop είναι μεγάλα.

Σημειωτέον ότι ο φωτισμός είναι φυσικά ακριβής. Απλά έχει μειωθεί η ακρίβεια χάριν του ταχύτερου rendering. Δηλαδή όσο περισσότερη ισχύ έχεις τόσο καλύτερα θα προσσεγγίζεις τον τέλειο φωτισμό. Η ίδια τεχνολογία προωθείται και στο hollywood για ποιοτικό(offline αυτή την φορά) rendering.

[Jaco]

Ο τυπάς που έχει γράψει τους αλγόριθμους είναι ένας Τσέχος (δυνατό κεφάλι)...

Το radiosity είναι real-time, αλλά απ'ότι κατάλαβα χρησιμοποιεί διάφορα κόλπα, όπως μετασχηματισμούς στα πολύγωνα κτλ, έτσι ώστε να μειώνει τους υπολογισμούς... όπως και να' χει όμως ο τύπος "το κατέχει"... αν τον στηρίξουν οι εταιρίες θα κάνει ακόμα περισσότερα πράγματα...

Απ' ότι είδα και η NCSoft θα χρησιμοποιήσει τον αλγόριθμό του...

[Petrossortep]

Έχει δημιουργήσει και ένα άλλο σάιτ( http://realtimeradiosity.com/ ) μέσα στο οποίο ποστάρει όλα τα σημαντικά νέα που αφορούν το global illumination και τα 3d γραφικά γενικότερα.

Εμφανίζεται ιδιαίτερα σκεπτικός απέναντι στο ray tracing της ίντελ αλλά την ενθαρρύνει, μιλάει απαξιωτικά για το direct x της microsoft που αλλάζει πιο γρήγορα και από τα πουκάμισα για λόγους μάρκετινγκ και εντυπωσιασμού, αναφέρεται ακόμα και στο ambient occlusion του crysis για τον φωτισμό αντικειμένων με φως εξ'αντανακλάσεως και το χαρακτηρίζει ως κατώτερο της δικής του τεχνικής.

Αναφέρεται για λίγο και στον εαυτό του. Μιλάει για τις σπουδές του που σταμάτησαν στο μάστερ τη στιγμή που οι φίλοι του συνέχιζαν για διδακτορικό. Ισχυρίζεται ότι δεν τον ενδιέφεραν ιδιαίτερα οι διδακτόρικές διατριβές για ρεαλιστικότερο και πιο χρονοβόρο global illumination, αφού στόχος του ήταν η ταχύτητα, το πρωταρχικό ζητούμενο σε κάθε game.

Το ωραίο είναι που αφιερώνει μια σελίδα με όλα τα σημαντικά demos νέων τεχνολογιών φωτισμού αρκετά εκ των οποίων τα επαινεί χωρίς να κρύβει σε καμία περίπτωση τον ενθουσιασμό του, για το πόνημά του.(σσ αν δείτε τι χάλια demos έχουν οι άλλοι θα καταλάβετε για τι επίτευγμα μιλάμε.)

Σελίδα με Demos : http://realtimeradiosity.com/demos/

Υ.Γ.

1. Η σκηνή στο demo που περνάει πάνω από τα συρτάρια και λίγο πιο μετά είναι όλα τα λεφτά.(ειδικά αν αναλογιστούμε ότι τα γραφικά από μόνα τους είναι επιπέδου counterstrike).

2. Δεν υπάρχει κανένα ύποπτο εφέ στο φωτισμό(προσποιητός ρεαλισμός) ενώ υπάρχει και τρόπος να τρέξεις( θα το ψάξω κάποια στιγμή) τη δική σου σκηνή.

3. Σύμφωνα με την wiki το radiosity δεν μπορεί να εξομοιώσει όλα τα φαινόμενα του φωτός και χρειάζεται βοήθεια και από άλλες τεχνικές. Ο τυπάς πάντως την έχει εμπλουτίσει την τεχνική του(πληροφορίες στο πρώτο πρώτο σάιτ).

4. Δεν περιμένω από το LA NOire και το Dark Void πλήρη ενσωμάτωση(τί να σου κάνουν οι κακόμοιρες οι κονσόλες).

Στο pc όμως αλλά και στις επόμενες κονσόλες αναμένεται Κόλαση.

5. Τρέξτε το demo αφού φουλάρετε την ποιότητα της κάρτας σας.

6. Με ι-7 στα 2,9GHZ και GTX 260(216 cores χωρίς o/c) πιάνω με όλα φουλ σε 1280Χ1024 average 273fps περίπου.

Ποστάρετε και σεις κανα σκορ για να έχουμε ένα μέτρο σύγκρισης με άλλα μηχανήματα, να δούμε και τι boosτάρει καλύτερα(cpu, gpu, dual gpu). Θα τρέξετε το lightsmark 2008 που είναι στον φάκελο win 32.

[jumaru99]

Πολύ ενδιαφέρον και μακάρι να υλοποιηθεί/ενσωματωθεί στης σύγχρονες μηχανές γραφικών μας ώστε να αυξήσει την ρεαλιστικότητα δίχως να ρίξει κάθετα της επιδόσεις!

Για την ιστορία με Q9300, GTX280 και Vista x64

σε 1920x1200 average FPS 471.2

σε 1280x1024 average FPS 489.2

[Petrossortep]

Πολύ ενδιαφέρον και μακάρι να υλοποιηθεί/ενσωματωθεί στης σύγχρονες μηχανές γραφικών μας ώστε να αυξήσει την ρεαλιστικότητα δίχως να ρίξει κάθετα της επιδόσεις!

Για την ιστορία με Q9300, GTX280 και Vista x64

σε 1920x1200 average FPS 471.2

σε 1280x1024 average FPS 489.2

Δοκίμασες χωρίς φίλτρα; Γιατί χωρίς φίλτρα βγάζω 620,7fps(1280Χ1024) τώρα που το έτρεξα.

[phm]

Πολύ ενδιαφέρον. Εγώ βάζοντας όλες τις ρυθμίσεις της κάρτας γραφικών στο full (πχ έβαλα και edge detection mode στο AA) και σε ανάλυση 1920χ1200 μου βγάζει average fps 125.7 (εννοείται πως αν τα κατεβάσω βγάζει καλύτερα αποτελέσματα). Η κάρτα μου είναι μια Sapphire 4870 1GB, CPU E8500 στα 3.6 και vista64, αλλά έτρεξα το win32 γιατί στο x64 δεν μπορώ να επιλέξω ανάλυση.

Αν και radiosity σε τέτοια fps είναι όντως πολύ καλό, παρόλα αυτά όμως αμφιβάλω αν ένα σημερινό παιχνίδι με τόσο πολλά αντικείμενα, λεπτομερή textures και ένα σωρό άλλα θα μπορούσε να τρέξει έτσι στις σημερινές κάρτες γραφικών.

EDIT:

Μου άρεσε τόσο που είπα να moddάρω διάφορα textures και να τα αντικαταστήσω με pics από anime!

Για όποιον ενδιαφέρεται (δεν το έχω ακόμα τελιώσει βέβαια) ορίστε ένα βίντεο:

[Petrossortep]

Λοιπόν παρατήρησα ότι αν τα ρυθμίσω όλα στο full από τα advanced settings του nvidia panel το average fps πέφτει στα 208,7(1280 πάντα). Άρα τα απλά settings δεν επηρρεάζουν όλες τις παραμέτρους.

Πάντως τα 620 fps που βγάζει χωρίς κανένα φίλτρο είναι πολύ ενθαρρυντικά ρε συ. Ένα στυλ bioschock παιχνίδι το σηκώνει άνετα ακόμα και με τις τωρινές κάρτες.

EDIT: Ρεεεε το demo είναι interactive, τώρα το 'δα. Πατάς το space όποτε θέλεις και κουνάς το φως με το mouse.

Οδηγίες, ενώ το τρέχεις, με το F1.