Разработчики Shadow of the Tomb Raider, наконец, выпустили патч с поддержкой DXR и DLSS. Еще летом прошлого года, когда были представлены видеокарты GeForce RTX, игра Shadow of the Tomb Raider упоминалась в качестве одной из демонстраций новых технологий. Все ожидали, что соответствующая поддержка появится в ней в ближайшее время. Однако пришлось потерпеть несколько месяцев, прежде чем патч вышел. Причины задержек не комментируют ни разработчики Shadow of the Tomb Raider, ни сама NVIDIA.
Для геймеров ситуация не лучше, поскольку Shadow of the Tomb Raider официально стартовала 14 сентября 2018, и большинство ее уже прошли. Наверняка только фанаты серии захотят еще раз пройти игру по джунглям и таинственным храмам.
Но патч DXR для Shadow of the Tomb Raider интересен технически. В случае Battlefield V с помощью DXR рассчитывались отражения и преломления света. В Metro: Exodus технология DXR помогла расчету глобального освещения. В Shadow of the Tomb Raider разработчики подошли иначе, они оставили стандартные отражения и глобальное освещение через BTAO или HBAO.
Трассировка лучей активируется для расчета теней. Конечно, движок рассчитывает тени и без DXR, но они опираются на Horizon Based Ambient Occlusion (HBAO) и соответствующие технологии. Трассировка лучей позволяет создать мягкие и резкие тени, исходя из отдельных источников освещения.
Чтобы понять разницу, позвольте рассмотреть, как работает HBAO:
Ambient Occlusion (AO) описывает расчет теней на основе одного или нескольких источников света. В простой форме AO формирует резкую тень от слабого источника света. Чем сильнее источник света, тем мягче будет переход между тенью и остальной сценой. Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) является доработкой AO, она уменьшает вычисления только видимой областью. Так что за пределами видимой области тени не рассчитываются. NVIDIA доработала один из существующих алгоритмов SSAO под названием Horizon-Based Ambient Occlusion (HBAO). По причинам производительности HBAO рассчитывается для сцены не в полном разрешении (то есть семпл применяется не к каждому пикселю), а в меньшем разрешении. Что может привести к появлению артефактов.
HBAO+ является дальнейшей доработкой HBAO, здесь расчет света и тени выполняется уже в полном разрешении. Но мы получаем не только более высокую производительность расчета, но и качество семплов. Причина кроется в использовании 36 семплов освещения на пиксель AO.
Как именно реализован расчет теней через трассировку лучей или DXR пока сказать сложно. NVIDIA обещала вскоре предоставить подробную информацию.
Настройки
В Shadow of the Tomb Raider имеются следующие настройки DXR и DLSS:
Качество теней DXR можно выставить в настройки Средние/Medium, Высокие/High и Ultra. DLSS можно активировать в следующих разрешениях, в зависимости от установленной видеокарты.
| Разрешение | GeForce RTX 2080 Ti | GeForce RTX 2080 | GeForce RTX 2070 | GeForce RTX 2060 |
| 1.920 x 1.080 пикселей | ✘ | ✘ | ✔ | ✔ |
| 1.920 x 1.200 пикселей | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| 1.920 x 1440 пикселей | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| 2.048 x 1.536 пикселей | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| 2.560 x 1.440 пикселей | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| 2.560 x 1.600 пикселей | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| 3.840 x 2.160 пикселей | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
В отличие от Battlefield V и Metro: Exodus, поддержка DLSS доступна в большом количестве разрешений без особых ограничений. Разве что разрешение 1.920 x 1.080 пикселей закрыто для GeForce RTX 2080 и GeForce RTX 2080 Ti.
Перед тем, как мы перейдем к скриншотам DXR, позвольте привести скриншоты с классическим расчетом теней Shadow of the Tomb Raider:
Тени выключены
Без теней игра выглядит блекло и неубедительно. Ниже приведены скриншоты со стандартным расчетом теней в разном качестве.
Тени - низкое качество (Low)
Тени - нормальное качество (Normal)
Тени - высокое качество (High)
Тени - качество Ultra
Даже на низкой настройке тени существенно улучшают визуальную составляющую сцены. Более высокие настройки действительно повышают качество теней - добавляют мягкие контуры или делают тени резкими, в зависимости от расстояния до источника света и его силы.
Shadow of the Tomb Raider с тенями DXR
Ниже представлены три сцены, на которых мы активировали тени DXR с разным качеством.
Тени DXR - выключены
Тени DXR - среднее качество (Middle)
Тени DXR - высокое качество (High)
Тени DXR - качество Ultra
Без расчета через трассировку лучей они выводятся классическим способом - на первом скриншоте мы выставили качество Ultra. Мы не обнаружили существенной разницы между режимами "DXR выкл./ Ultra" and "DXR вкл./ Medium". Только в режиме "DXR вкл./ High" начинают проступать мягкие тени и полутени. В случае "DXR вкл./ Ultra" к расчету теней добавляются более удаленные источники света, которых нет на "DXR вкл./ High".
В других сценах мы получаем схожую картину:
Тени DXR - выключены
Тени DXR - среднее качество (Middle)
Тени DXR - высокое качество (High)
Тени DXR - качество Ultra
На данной сцене нет удаленных источников света. Поэтому разницы между режимами "DXR вкл./ High" и "DXR вкл./ Ultra" мы не наблюдаем.
Тени DXR - выключены
Тени DXR - среднее качество (Middle)
Тени DXR - высокое качество (High)
Тени DXR - качество Ultra
В Shadow of the Tomb Raider самая сильная разница наблюдается при переключении между "DXR вкл./ Middle" и "DXR вкл./ High". Объекты уже не отбрасывают резких теней от солнца, в отличие от многих игр. Тени получаются более мягкими, что мы и получаем при вычислении через трассировку лучей.
Тесты
Мы провели тесты на четырех видеокартах GeForce RTX в трех разрешениях 1.920 x 1.080, 2.560 x 1.440 и 3.840 x 2.160 пикселей.
Shadow of the Tomb Raider
1.920 x 1.080 пикселей - DX12 - High - DXR высокие
Shadow of the Tomb Raider
2.560 x 1.440 пикселей - DX12 - High - DXR высокие
Shadow of the Tomb Raider
3.840 x 2.160 пикселей - DX12 - High - DXR высокие
В разрешении 1.920 x 1.080 пикселей видеокарты GeForce RTX 2070 и выше обеспечивают достаточную частоту кадров с DXR в режиме High. В случае GeForce RTX 2060 настройки качества теней лучше выставить в Medium. В разрешении 2.560 x 1.440 пикселей планка повышается до GeForce RTX 2080. на менее мощных видеокартах лучше снизить качество теней. В случае 3.840 x 2.160 пикселей только GeForce RTX 2080 Ti дает достаточно высокую производительность.
Перейдем к влиянию настройки качества теней на четырех видеокартах:
Shadow of the Tomb Raider
GeForce RTX 2080 Ti - 2.560 x 1.440 пикселей - DX12 - высокие
Shadow of the Tomb Raider
GeForce RTX 2080 - 2.560 x 1.440 пикселей - DX12 - высокие
Shadow of the Tomb Raider
GeForce RTX 2070 - 2.560 x 1.440 пикселей - DX12 - высокие
Shadow of the Tomb Raider
GeForce RTX 2060 - 2.560 x 1.440 пикселей - DX12 - высокие
Настройки качества DXR оставляют два уровня, на которых мы можем классифицировать производительность. Выключенный DXR и средняя настройка Medium дают близкую производительность. То же самое верно для DXR High и Ultra.
Мы также провели оценку производительности Deep Learning Super Sampling. Ниже мы оценим разницу по качеству картинки.
Shadow of the Tomb Raider
1.920 x 1.080 пикселей - DXR высокие
Shadow of the Tomb Raider
2.560 x 1.440 пикселей - DXR высокие
Shadow of the Tomb Raider
3.840 x 2.160 пикселей - DXR высокие
Чем выше разрешение и, соответственно, выше аппаратные требования, тем сильнее выигрыш от DLSS. В разрешении 3.840 x 2.160 пикселей можно говорить о приросте до 50%. В меньших разрешениях выигрыш составляет 20-25%.
Качество картинки DLSS
До сих пор самым большим недостатком DLSS являлось качество картинки. Именно по этой причине мы приводим несколько скриншотов для сравнения.
DLSS - выключено
DLSS - включено
DLSS - выключено
DLSS - включено
Конечно, активация DLSS приводит к потере некоторых деталей, поскольку разрешение расчета кадра все же ниже. Особенно заметно снижение детализации веревок, но размытие деталей можно видеть и на поверхности парашюта. На кромках листьев заметны более грубые артефакты. Также и тени немного "замыты".
С некоторого расстояния в глаза бросается мерцание, например, листвы. Конечно, на скриншотах это не показать. Позднее мы планируем добавить видео, где мерцание уже заметно.
При более детальном изучении скриншотов становится заметно меньшее родное разрешение DLSS.
DLSS - выключено
DLSS - включено
DLSS - выключено
DLSS - включено
DLSS - выключено
DLSS - включено
Ниже представлен видеоролик, по которому можно оценить качество с DLSS:
Заключение
Добавление расчета теней через трассировку лучей вряд ли можно назвать весомой причиной, чтобы пройти Shadow of the Tomb Raider еще раз. Но более реалистичный расчет теней помогает создать правильное настроение и улучшает погружение в игру. Наш мозг подмечает ошибки в виртуальном мире, причем некоторые геймеры реагируют на них более остро, чем другие. Вряд ли в Shadow of the Tomb Raider следует ожидать такого же вау-эффекта, как в Battlefield V от добавления отражений. Да и атмосфера игры меняется не так сильно, как в Metro: Redux. Но видеоряд действительно улучшается.
Что касается аппаратных требований, мы получаем падение fps до уровня примерно 60% от показателя без DXR при рекомендованной настройке DXR Высокие/High (при ней можно уже нормально насладиться правильными тенями). Благодаря DLSS часть потерянной производительности можно вернуть. В движении DLSS не дает ощутимого падения качества, но если присматриваться в статике, то размытие деталей заметить можно.
В конечном итоге геймеру предстоит самому решать, оправдывают ли более реалистичные тени апгрейд на более мощную видеокарту. То же самое касается и прироста производительности от DLSS - здесь следует соблюдать баланс между увеличением производительности и снижением качества картинки.
Обновление: подробности эффектов DXR
Между тем мы получили дополнительную информацию от NVIDIA, которая проливает свет на использованные эффекты. И теперь понятно, какие эффекты DXR активируются в зависимости от выставленных настроек качества.
В Shadow of the Tomb Raider добавлены следующие эффекты DXR:
- Point Light Shadows: точечные источники света, которые излучают свет во всех направлениях. В случае использования карт теней эти источники часто игнорируются, но здесь они рассчитываются.
- Rectangular Spot Light Shadows: данные источники света являются уже не точечными, а имеют площадь излучения света - например, окно. Такие источники света огибают тонкие объекты, создавая размытую полутень. Обычные карты теней такой эффект не поддерживают, они приводят к формированию резкой тени.
- Spot Light Shadows: в данном случае подразумевается направленный источник света, например, фонарик. Если вы посветите фонариком на человека, то тень от ног будет более резкой, чем от головы, где она будет размыта. Классические карты теней выводят всю тень с полной резкостью, в случае DXR мы получаем более реалистичные тени.
- Sunlight Shadows: солнце из-за значительного расстояния излучает параллельные лучи света, которые довольно легко рассчитываются. Лучи света - основной источник теней, поэтому карты теней должны быть достаточно детальными. Что довольно трудоемко, многие разработчики движков опускают какие-либо детали. В случае расчета через DXR эти детали оказываются на месте. Кроме того, тени, рассчитанные через DXR, могут включать и другие эффекты, например, полутени за узкими объектами.
- Translucent Shadows: прозрачным или полупрозрачным может быть не только стекло, но и другие объекты. Тонкие листья, ткань и различные другие объекты пропускают часть света, но при этом все еще могут отбрасывать тень. DXR предусматривает три слоя прозрачности объектов при учете отбрасываемых теней.
Лучше всего разница при расчете теней видна на скриншотах ниже.
Чтобы расчет теней не нагружал GPU слишком сильно, разработчики предусмотрели несколько уровней качества DXR, каждый соответствует расчету определенных теней из списка выше. В таблице приведены рассчитываемые тени в зависимости от выставленного качества DXR.
| Эффект | Средние | Высокие | Ultra |
| Point Light Shadows | ✓ | ✓ | ✓ |
| Rectangular Spot Light Shadows | ✗ | ✓ | ✓ |
| Spot Light Shadows | ✗ | ✓ | ✓ |
| Sunlight Shadows | ✗ | ✓ | ✓ |
| Translucent Shadows | ✗ | ✗ | ✓ |
Теперь мы знаем дополнительные технические подробности реализации DXR в Shadow of the Tomb Raider.