Reconstrução de Ray, conheça a solução para melhorar o Ray Tracing da PcComponentes

O que é o Ray Reconstruction da NVIDIA

Segundo a NVIDIA, Ray Reconstruction é uma parte de um renderizador neural que é impulsionado pela IA para melhorar a qualidade de imagem do Ray Tracing substituindo os eliminadores de ruído manuais por uma rede de inteligência artificial treinada por um supercomputador.

Portanto, a marca tem-se concentrado na qualidade e precisão dos raios, mas também no desempenho porque sabem que o Ray Tracing consome muitos recursos. Tanto é assim, que DLSS tornou-se uma peça fundamental para torná-lo viável.

Embora RR tenha chegado com DLSS 3.5, a NVIDIA afirma que é compatível com todas as placas gráficas RTX até agora. Ok, mas, DLSS 3não era apenas para RTX 4000 em diante? Sim, é possível ativar DLSS 3.5 num jogo com uma RTX 2000 ou 3000, só que não poderemos ativar Frame Generation.

Lembra-te que Frame Generation só é compatível com as RTX 4000 por causa dos seus Tensor Cores de 4ª geração, além de que Frame Generation ou “Geração de fotogramas” deve ser escolhido nas configurações gráficas do jogo. Pessoalmente, entendo a confusão porque eu também fiquei surpreendido ao lê-lo.

Para entender tudo corretamente, precisamos de considerar 2 coisas:

• O que é o Ray Tracing, uma questão que já abordamos.
• Como a GPU realiza o Ray Tracing.

O que é o Ray Tracing ou Traçado de Raios

O Ray Tracing é uma técnica de renderização baseada no traçado de muitos raios que surgem de diferentes fontes de luz, calculando os reflexos dentro de uma cena. A pioneira desta tecnologia é a NVIDIA, que a lançou em 2018 com as GeForce RTX 20 (Turing).

Para isso, a NVIDIA explica o que é o Ray Casting e o que se entende por “raio” do ponto de vista do olho. Obviamente, referem-se aos raios de luz que se originam e moldam a iluminação de uma cena 3D.

Desde o início, esta tecnologia consome muitos recursos porque a GPU tem que calcular uma quantidade avassaladora de raios dentro de uma cena em tempo real. Para otimizar FPS, a NVIDIA lançou DLSS como solução, apoiando-se no Deep Learning para acelerar processos de forma inteligente.

Relacionado com o Ray Reconstruction, a NVIDIA explica passo a passo o que acontece dentro do jogo quando ativamos Ray Tracing:

1. O motor gráfico do jogo gera os elementos de uma cena 3D, com o atributo físico de cada um e como a luz interage com cada um.
2. É tirada uma amostra de raios da câmara para atribuir as propriedades das fontes de luz que temos na cena para interpretar como a luz reage quando colide com os objetos.
3. Este processo consome muitos recursos porque são tiradas muitas amostras de raios de vários pontos da cena. Isso ajuda a obter uma pré-visualização de que iluminação, que sombras e que reflexos a cena terá.
4. Como resultado, a imagem tem ruído e é necessário completar os píxeis que não tinham raios.
5. Para remover esse ruído, são usados eliminadores de ruído ajustados manualmente que usam 2 métodos:
   1. Acumular píxeis em diferentes frames de forma temporal.
   2. Interpolá-los para combiná-los com os píxeis vizinhos.
6. Os eliminadores de ruído devem ser ajustados para cada cena porque a iluminação com Ray Tracing muda. Tudo se torna complicado e os FPS são reduzidos.
7. É necessário melhorar a qualidade da imagem, por isso cada eliminador de ruído acumula píxeis de vários frames para melhorar os detalhes.
8. Com esta técnica, surge o risco de se misturar tanta informação e criar uma iluminação irregular.
9. O redimensionamento é a última etapa do Ray Tracing, mas eliminando o ruído ou limitando a qualidade dos efeitos podemos experimentar problemas: eliminar detalhes.

Como o Ray Reconstruction resolve o problema dos eliminadores de ruído

A NVIDIA aponta como culpado pela perda de qualidade no RT os “hand-tuned denoisers” ou eliminadores de ruído configurados manualmente.

Vamos ver como resolveram o problema com o Ray Reconstruction:

1. O DLSS 3.5 reconhece os diferentes efeitos do RT para decidir de forma inteligente sobre que dados temporais e espaciais deve usar, além de reter informação para melhorar a qualidade.
2. O Ray Reconstruction está treinado com imagens offline que precisam de muito mais potência deque a GPU fornece no momento.
3. RR reconhece padrões de iluminação (oclusão ambiental e iluminação global) graças a esse treino, então ele os recria enquanto jogamos.
4. O resultado é superior ao uso dos denoisers ajustados manualmente.

Para torná-lo visual, a NVIDIA explica-nos isto com exemplos, e gostei especialmente do Cyberpunk 2077. Vamos supor que estamos a conduzir um carro à noite e vai com os faróis acesos, aqui o Ray Tracing entende que as fontes de luz são as luzes traseiras e os faróis dianteiros.

Portanto, tem que calcular os ressaltos da luz nos objetos que vai encontrando pelo caminho: asfalto, passeios, postes de luz, edifícios, outros carros, etc. Os eliminadores de ruído causam uma iluminação imprecisa nos faróis, algo que se resolve com DLSS 3.5 e Ray Reconstruction.

Dissemos que o Ray Tracing é uma série de ressaltos de raios de luz, certo? Pois isto também afeta os reflexos na água, por exemplo. É importante criar reflexos realistas, já que o Ray Tracing está a impedir-nos de gerar muitos FPS, para que serve o sacrifício então?

Portanto, podemos ver no DLC de Night City de Cyberpunk 2077 que os letreiros estilo "Picadilly Circus" refletidos no passeio molhado são muito mais legíveis e nítidos.  

O RR melhora os FPS com Ray Tracing?

Segundo a informação que pessoalmente manejo, podem esperar um aumento de até 5 FPS apenas. Não estamos a falar de uma tecnologia pensada para ganhar mais desempenho, mas sim mais qualidade com o Ray Tracing sem perdas de desempenho.

De facto, os possíveis ganhos podem ser devidos ao DLSS 3.5 mais do que ao Ray Reconstruction; e se ativarmos a Frame Generation... apaga e vamos embora.

Portanto, se a NVIDIA te convenceu com esta tecnologia, só tens que te fazer com uma GeForce para voar neste terreno, lembra-te que são as melhores em Ray Tracing!