DOOM: Karanlık Çağlar, RTX sinirsel render ile ışın izleme tekniklerini birleştirerek gerçek zamanlı grafikleri yeni bir seviyeye taşıyor. Bu, modern oyunların görsel hedeflerini hızlı ve akıcı oyun deneyimleriyle nasıl dengelediğini gösteriyor. Teknik zorlukları aşarken yaşanan motivasyonlar, çözümler ve dersler hakkında bilgi almak için id Software’ın motor teknolojileri direktörü Billy Khan ile görüştük.
Path İzleme Neden ?
Longer Path tracing (yol izleme), ışın izlemeli görsellerde bir sonraki mantıksal adım olup, id Tech 8’deki aydınlatma iyileştirmelerini zorlamayı hedefliyoruz. Kesinlikle ticari olarak piyasaya sürülen bir oyunda yenilikçi görsel tekniklerin sergilenmesi, akademik bir demo ortamında gösterilmesinden daha fazla önem taşır.
Yeni bir render tekniği ancak bir ürün içinde uygulanabilir hale gelirse gerçekten geçerlilik kazanır. Mevcut renderleme pipeline’ı ile uyumlu çalışmalı ve belirgin bir sorun yaratmamalıdır. Geniş bir donanım yapılandırması yelpazesinde ölçeklenebilirlik, bizim için temel bir hedef. Hem mevcut hem de gelecekteki yüksek performanslı GPU’lara etkileyici özellikler geliştirmek önceliğimizdir, ayrıca oyunun farklı cihazlarda en iyi performansı göstermesini sağlamak için çaba harcıyoruz.
Path İzlemenin Ray İzlemeye Göre Avantajları
Path tracing, ray tracing’den daha hesaplama yoğun bir tekniktir; mevcut ray tracing yöntemlerinin bir seviyeye çıkarılmasıdır. Bu ek maliyetler, daha gerçekçi, fiziksel olarak doğru aydınlatma ve yüzey gölgelendirmesi sağlar.
Dinamizmi yüksek RTX Global Aydınlatma, path tracing ile daha doğru hale gelir. Path tracing, yüzeylerde dolaylı ışıma katkılarını daha iyi yönetir, daha gerçekçi ve yumuşak gölgeler oluşturarak pürüzlü yüzeylerdeki yansımaları doğru bir şekilde üretir. Genel olarak ray tracing mükemmel sonuçlar verir, ancak path tracing görsel kalite ve deneyimi bir üst seviyeye çıkarır.
GPU Yüzey Gölgelerini Optimize Etme Motivasyonu
Yüksek performanslı ve görsel olarak karmaşık sahneler için yüzey gölgelendirmesini ve şeffaflığı optimize etmek kritik önem taşır. GPU’nun gölgelendirme işini akıllıca yeniden düzenlenmesine ve gereksiz hesaplamalardan kaçınmasına olanak sağlayan teknikler, önemli hız artışları sağlar. NVIDIA Opacity Micro-Map (OMM) ve Shader Execution Reordering (SER) gibi teknikler, GPU üzerindeki yüzey gölgelendirmesini optimize etmede son derece faydalı oldu. Path tracing için elde ettiğimiz en büyük optimizasyonlar, shader execution reordering tekniğini kullanarak gerçekleşti.
OMM ve SER’nin Sağladığı Avantajlar
Opacity Micro-Map, her türlü alpha-testli grafik iş yükünden fayda sağlar; yaygın örnekler arasında bitki örtüsü ve parçacık sistemleri bulunur. OMM, mikro üçgenlerin gölgelendirme ihtiyaçlarını daha büyük üçgenlere kodlayarak, tamamen şeffaf veya opak olan piksellerin gölgelendirilmesini atlayarak gölgeleme hızını azaltır.
Shader Execution Reordering (SER) ise GPU’nun farklı türdeki gölgelendirme işlerini yerine getirme sırasını optimize etmesine olanak tanır. Bu da karmaşık aydınlatma ve malzemelere sahip sahnelerde verimliliği artırır. Her iki teknik de gerçek zamanlı grafikleri zorlayan geliştiriciler için çok yararlıdır.
Path İzleme Uygulama Süreci
Path tracing’in uygulama süreci başından sonuna kadar yaklaşık altı ay sürdü. Bu süre zarfında çeşitli teknolojilerin entegrasyonu ve optimizasyonları üzerinde çalıştık.
Gelecek Oyunlarda Path İzlemeye Devam Edecek Misiniz?
Kesinlikle. Path tracing, artık id Tech 8 içinde yer alıyor. Bu alanda araştırma ve geliştirmeye devam edeceğiz. Tüm teknolojiler gibi, her oyun özelinde kullanılabilirliğini değerlendiriyoruz ve oyunun ihtiyaçlarını karşıladığından emin olmayı öncelikli hedef olarak benimsiyoruz. Path tracing’in evrim geçireceğine ve önümüzdeki yıllarda daha fazla oyunda kullanılacağına inanıyorum.
DLSS 4’ün Görsel Kalite ve Performansa Etkisi
DLSS 4, süper çözünürlük ve gürültü azaltmada önemli iyileştirmeler sağlayan yeni bir transformer modeli tanıttı. DOOM: Karanlık Çağlar sırasında bu yeni modelin path tracing ile birlikte kullanılması, süper çözünürlük ve Ray Reconstruction’un sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlıyor. Böylece upsample edilmiş piksellerin kalitesini artırmakla kalmıyor, geleneksel gürültü azaltıcılarla kıyaslandığında performansı da artırıyor. DLSS 4’ün Çoklu Çerçeve Üretimi, akıcılığı artırıyor ve oyuncuların ekranlarının maksimum yenileme hızını karşılayacak şekilde kare hızlarını artırabiliyor.
DLSS Ray Rekonstrüksiyonunun Değeri
DLSS Ray Reconstruction, path-traced sonuçlarımızın gürültü azaltılmasında gereken detayları koruyarak gelişmiş bir kalite sağladı. Geleneksel gürültü azaltıcı tekniklere göre performans ve kalite açısından önemli bir iyileşme sundu. Buradaki gelişmelere duyduğum heyecan, daha fazla cihazın yüksek görsel kalitede oyun oynamasına olanak tanıyacak.
Transformer Tabanlı Upscaling Modellerinin Avantajları
Eski konvolüsyonel sinir ağları (CNN’ler) ile karşılaştırıldığında transformer tabanlı modellerin üç temel avantajı vardır:
- Transformer modeller yanında uzamsal ve zamansal veriyi daha iyi birleştirir. Bu, hızlı hareket eden oyunlarda bulanıklık ve diğer hataları azaltır.
- Transformer modeller, tüm pikseli aynı anda değerlendirken, CNN’ler daha kısıtlıdır ve genellikle yalnızca daha küçük bölgeleri işler. Bu, kenarların daha iyi yönetilmesini sağlar ve sonuçta daha iyi görüntü kalitesi sunar.
- Transformer modeller, yalnızca basit kalıp tanımanın ötesine geçerek, yüzey detaylarını ve şekillerini daha doğru bir şekilde yeniden yapma yeteneğine sahiptir. Bu da daha az hata ile upscale edilmiş görüntüler üretir.
Geliştiricilere Öneriler
Aİ destekli transformer modellerini güçlü bir şekilde kullanarak süper çözünürlük ve gürültü azaltımı elde etmek, hem performansı artırabilir hem de görüntü kalitesini koruyabilir veya iyileştirebilir. Başlangıç olarak genel ray tracing ile başlanmasını öneririm; bu, renderleme pipeline’larınız üzerinde yaratacağı etkiyi anlamanızı sağlar. Optimal path tracing çözümleri, sağlam bir ray tracing altyapısına dayanarak inşa edilir, çünkü bu daha fazla GPU gücü gerektirir.
En iyi performans için toplam shader sayınızı ve karmaşıklığınızı mümkün olduğunca düşük tutun. Ray tracing ve path tracing kullanırken bellek maliyetleri artar; çünkü geometrilerin bounding volume hierarchy (BVH) içinde saklanması gerekmektedir. BVH yapılarını tam olarak yeniden inşa etmenin ve yeniden biçimlendirmenin arasındaki maliyet farklarını anlamak önemlidir – yeniden biçimlendirmeler, %10’a kadar daha hızlı gerçekleşebilir. Alt seviyedeki hızlandırma yapıları (BLAS) ile üst seviyedeki hızlandırma yapıları (TLAS) arasındaki ilişkiyi anlamak da kritik bir nokta. Ray tracing ve path tracing masraflarının çoğu gölgelendirme piksellerinden gelir. Shader Execution Reordering burada yardımcı olabilir ve geleneksel gölgelendirme optimizasyonlarıyla bir araya getirilebilir.
Neural Rendering ile Oyun Geliştirmeye Başlayın
DOOM: Karanlık Çağlar‘da görüldüğü gibi, sinirsel renderleme teknolojileri gibi yenilikleri kullanmak, geliştiricilerin gerçek zamanlı grafik performansı ve kalitesinin sınırlarını zorlamasını sağlıyor. Bu, hem teknolojinin hem de oyuncu deneyiminin ilerlemesine katkı sağlıyor.
Oyun geliştiricileri için sinirsel renderleme ve Aİ kaynaklarının tam listesini burada bulabilirsiniz.