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Raytracing mit 585 Millionen animierten Dreiecken: AMD-Forschung demonstriert 60 Fps auf RX 9070 XT

AMD-Forscher demonstrieren auf einer Radeon RX 9070 XT rund 585 Millionen individuell animierte Dreiecke mit Raytracing und 60 Fps in 1080p. Möglich wird das durch Tetraeder-Käfige.

AMD-Forscher haben eine Raytracing-Methode vorgestellt, mit der sich sehr große Mengen individuell animierter Geometrie deutlich effizienter verarbeiten lassen sollen. Als Demonstration nennt AMD rund 585 Millionen animierte Dreiecke, die auf einer Radeon RX 9070 XT mit 60 Bildern pro Sekunde in 1.920 × 1.080 Pixeln gerendert wurden. Anders als bei klassischem Instancing handelt es sich laut Forschungsarbeit um individuell animierte Objekte. Ein angekündigtes Radeon-Feature oder eine konkrete Spieleintegration ist die Technik bislang allerdings nicht.

Das Problem liegt bei Raytracing nicht allein in der Zahl der Dreiecke. Verformt sich ein komplexes Objekt, müssen normalerweise auch seine Geometrie beziehungsweise die zugehörigen Beschleunigungsstrukturen aktualisiert werden. Der Aufwand steigt damit bei dichter Geometrie erheblich und kann bei Vegetation, Gras, Menschenmengen oder Kreaturen sowohl Rechenzeit als auch Speicher beanspruchen.

AMD animiert einen groben Käfig statt Millionen Dreiecke
Die Forscher um Holger Gruen legen deshalb einen vergleichsweise groben Käfig aus Tetraedern um das ursprüngliche Objekt. Die eigentliche, hochaufgelöste Dreiecksgeometrie wird bereits bei der Vorbereitung in Teilbereiche zerlegt, für die statische Bottom-Level Acceleration Structures aufgebaut werden. Während der Animation wird anschließend nur der deutlich simplere Tetraeder-Käfig verändert. Strahlen, die einen verformten Tetraeder treffen, werden zurück in den unverformten Raum transformiert und dort gegen die statische Geometrie getestet.

Damit soll der Aufwand für die Animation weitgehend von der eigentlichen Dreiecksdichte entkoppelt werden. Mehrere unterschiedlich animierte Varianten desselben Objekts können zudem Teile der statischen Geometrie und ihrer Beschleunigungsstrukturen gemeinsam nutzen. AMD demonstriert das Verfahren unter anderem anhand von Bäumen, Gras und Fröschen.

High Level Worklflow
Bildquelle: AMD
High Level Worklflow

Kein kostenloser Qualitätssprung
Die Einsparung hat einen Preis: Die Bewegung der ursprünglichen Geometrie wird über den Tetraeder-Käfig nur angenähert. Ein gröberer Käfig benötigt weniger Ressourcen, bildet komplexe Verformungen aber weniger exakt ab. AMD sieht geeignete Einsatzgebiete deshalb beispielsweise bei schwankender Vegetation, Gras, entfernten Figuren oder Animation-LOD. Für wechselnde Topologie, sehr kleinteilige Bewegungen oder besonders scharfe Verformungen eignet sich das Verfahren weniger.

Für Spieler ist die Arbeit daher zunächst eher ein Ausblick auf mögliche Rendering-Techniken als ein neues Radeon-Feature. Interessant ist sie dennoch: Sowohl AMD als auch Nvidia arbeiten daran, immer dichtere Geometrie für Ray- und Pathtracing beherrschbar zu machen. Nvidia verfolgt mit RTX Mega Geometry einen anderen Ansatz über Cluster-Beschleunigungsstrukturen; AMD beschäftigt sich parallel unter anderem mit dem Dense Geometry Format. Die neue Forschungsarbeit erweitert dieses Feld um eine Möglichkeit, speziell individuell verformte Geometrie effizienter zu behandeln.