Análise de desempenho da placa de vídeo no teste Crytek Neon Noir Ray Trace

Quase um ano se passou desde que os jogos que usam rastreamento de raios acelerados por hardware (RT) para efeitos de iluminação apareceram pela primeira vez no mercado. Já ficou claro que o uso da tecnologia RT ganhará impulso e, após o anúncio do suporte de hardware nos consoles Sony e Microsoft da próxima geração, ficou óbvio que o futuro está na visualização híbrida (uma mistura de rasterização com uso limitado de RT). No entanto, a estréia da demonstração da Crytek Neon Noir em março deste ano causou surpresa: o público viu um software RT rodando nos aceleradores AMD Radeon Vega 56 e, ao mesmo tempo, trabalhando rapidamente. Os especialistas da Eurogamer recentemente tiveram a oportunidade de testar esta demonstração graças a um lançamento público, e os resultados foram bastante interessantes.
  
Vale dizer que esta demonstração usa o DirectX 11 e não requer equipamento especial para rastreamento de raios, ou seja, pode funcionar em qualquer placa de vídeo moderna da NVIDIA ou AMD. Esta versão baseada em RT das reflexões utiliza a tecnologia de iluminação global SVOGI com voxels esparsos da Crytek. Ele fornece uma versão simplificada da cena e pode gerar iluminação difusa com rastreamento baseado no chamado rastreamento de cone. Essa técnica tem suas limitações: possui problemas com a captura de objetos animados em movimento, e os reflexos no espelho que ela cria não diferem na precisão dos pixels.

É aqui que o Neon Noir entra em cena. Além das informações obtidas com o rastreamento de cones de voxel e mapas cúbicos, o Neon Noir também usa reflexos de espelho da geometria baseada em RT. Esse traçado de raio geométrico é responsável por mover objetos como um drone voador em uma demonstração e permite obter reflexões precisas e completas.
  
Esta é uma solução totalmente de software que não usa DXR ou os recursos de rastreamento de raios de hardware na API Vulkan, portanto, não pode tirar proveito de nenhuma dessas APIs, como os núcleos RT na arquitetura Turing da NVIDIA ou mesmo qualquer outro hardware AMD equivalente no futuro. Devido ao fato de o método funcionar com base em shaders computacionais via DX11, é compatível com quase todos os equipamentos. No entanto, mesmo com unidades de aceleração de hardware, como você sabe, o traçado de raios é muito exigente em jogos como Battlefield V ou Quake 2 RTX.

Um vídeo detalhado sobre a demo Crytek Neon Noir – o que é, como funciona e como funciona em várias placas de vídeo
O Neon Noir faz alguns truques para manter o desempenho em um nível aceitável, e é importante mencioná-los. A primeira é a distância em que objetos compostos por triângulos são realmente rastreados por raios. A distância limitada de reflexões a partir de triângulos é mais óbvia a distâncias maiores, de modo que objetos mais distantes processam suas reflexões com a ajuda de mapas cúbicos ou rastreamento de cones de voxel, o que os torna claramente menos detalhados e dinâmicos.
  
A segunda área de otimização diz respeito ao tipo de reflexões que são apresentadas – superfícies mais ásperas, mas ainda reflexivas, não recebem reflexões baseadas em RT. Estes últimos são usados ​​apenas para superfícies mais espelhadas: é assim que as configurações de RT baixa e média funcionam no Battlefield V, limitadas a apenas mais superfícies espelhadas.
  

Desempenho em Neon Noir, DX11, frequência média com super alta qualidade

Outra otimização é que alguns objetos são rastreados usando versões menos detalhadas e menos poligonais. A demonstração tem uma cena vívida dos cartuchos refletidos, mas se você olhar com atenção, poderá ver que na reflexão eles são muito menos arredondados do que um objeto real – isso economiza recursos. Um aumento adicional na velocidade é alcançado através do método de processamento de reflexões recursivas: reflexões de reflexão, se desejar. Tanto quanto se pode julgar, as placas cúbicas mais simples são usadas aqui – isso é natural, porque esse tipo de efeito é difícil de executar, mesmo com a aceleração do hardware.
  
A área final da otimização óbvia é a resolução, na qual as reflexões baseadas em RT são renderizadas. O Neon Noir inclui predefinições de altíssima e alta qualidade, com a primeira versão usando reflexões de quarto de resolução: por exemplo, 1080p em uma cena 4K. Os muito altos alteram a proporção ainda mais radicalmente – talvez até um oitavo da resolução nativa. A demonstração usa filtragem muito forte, portanto, cálculos precisos são difíceis.
  

Desempenho em Neon Noir, DX11, frequência média com qualidade muito alta

A demonstração em si foi feita com prudência para facilitar a tarefa computacional: uma rua fechada com um pequeno número de objetos em movimento favorece a configuração do pipeline de renderização escolhido pela Crytek. O resultado final ainda é muito impressionante e fica ótimo em movimento, especialmente com a RT de alta qualidade. O ambiente criado para a demonstração é um excelente indicador da capacidade de levar em conta as informações fora da tela: todos esses sinais e poças de néon aparecem em reflexos e não desaparecem quando a câmera se move – o que, é claro, ocorre em reflexões no modo de rasterização usual.
  
O Neon Noir não apenas parece ótimo, mas também funciona bem, como pode ser visto nas tabelas de teste acima. Com uma resolução de 1440p nas configurações máximas, a NVIDIA GeForce RTX 2070 Super e RTX 2060 Super são capazes de mostrar 60 quadros / s durante a maior parte da demonstração, e a RTX 2060 é um pouco menor que isso. As maiores quedas ocorrem quando a tela é preenchida com superfícies reflexivas, como conchas no chão. Ao mesmo tempo, o RTX 2080 Super roda a velocidades acima de 60 quadros / s, mesmo nas cenas mais difíceis.
  
Os resultados da AMD são um pouco confusos, especialmente quando o Radeon RX 5700 XT está à frente do Radeon 7 – relativamente falando, o Navi é significativamente superior ao GCN. Até o NVIDIA Pascal parece ter uma ligeira vantagem sobre o Vega. O Vega 56 ignora a GeForce GTX 1070 em muitos jogos, mas a demo de rastreamento de raios Crytek mostra a mesma taxa de quadros média, com apenas taxas mínimas aprimoradas entre 1% dos quadros.

No final desta demonstração do mecanismo CryEngine, os desenvolvedores da Crytek parecem sugerir um remake de Crysis … Vale a pena o sonho?
Ao alterar as configurações do traçado de raios para valores muito altos, o equilíbrio de forças muda um pouco. Os mais potentes aceleradores NVIDIA Turing mostram um aumento de desempenho de cerca de 15%, como é o caso do RTX 2070 Super e do AMD RDNA em 19%. Mas, mesmo com esse aumento no desempenho, o RTX 2070 Super e o RX 5700 XT, que geralmente são concorrentes equivalentes, ainda mostram fortes diferenças de desempenho que não coincidem com o desempenho usual em jogos sem RT. Assim, algumas arquiteturas são mais adequadas para esse estilo de traçado de raios do que outras, mas, em geral, esse método prefere definitivamente os equipamentos NVIDIA. Vale lembrar que nesta demonstração, os núcleos RT nos chips Turing não são afetados de forma alguma.
  
Por fim, os resultados são curiosos e fazem você pensar no futuro do traçado de raios em geral. Como a tecnologia AMD RDNA executará essas tarefas quando receber hardware de rastreamento de raios em futuros mapas Navi ou em consoles da próxima geração? As APIs, métodos e drivers serão diferentes, portanto, os resultados são difíceis de prever.
  
Mas uma coisa é clara: a tecnologia CryEngine que suporta esse tipo de reflexão com base no RT é muito interessante. Segundo a própria Crytek, a longo prazo, a técnica pode ser expandida para modelos de sombreamento e sombra globais. No curto prazo, eu gostaria que o método fosse portado para o DirectX Raytracing e o Vulkan Ray Tracing, para que a aceleração futura inevitável do hardware seja usada.
Ao mesmo tempo, conceitualmente, o Neon Noir é uma demonstração emocionante. A Crytek recomenda um GTX 1070 ou Vega 56 como uma GPU básica para um desempenho decente, mas como é baseado no DX11, funcionará em praticamente qualquer acelerador. Qualquer pessoa pode experimentá-lo baixando do site oficial (é necessária a instalação do cliente de serviço Crytek).

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