Die Entwickler von Grafikkarten arbeiten kontinuierlich daran, das Potenzial der Hardware so effizient wie möglich auszuschöpfen, deshalb versuchen sie in mehreren Bereichen, neue, innovative Technologien einzusetzen, um die Belastung der Hardware im Vergleich zu den bei herkömmlichen Technologien üblichen Werten deutlich zu reduzieren.
Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist die kürzlich von AMD vorgestellte Innovation, die den Ressourcenbedarf der Raytracing-Technologie in solchen Fällen senken soll, in denen nicht ein einzelnes, detailliert ausgearbeitetes Objekt oder eine Figur animiert werden muss, sondern mehrere ähnliche Objekte, die in einem bestimmten Bereich extrem dicht beieinander liegen – wie beispielsweise die Vegetation in einem bestimmten Gebiet, im vorliegenden Fall eine große Wiese, auf der unzählige Grashalme im Wind wogen.
Bei solchen Animationen kann neben der Anwendung herkömmlicher Methoden eine enorme Rechenleistung und ein riesiger Speicherbedarf erforderlich sein, wenn man versucht, jedes einzelne Grashalm einzeln oder in kleinen Gruppen effizient zu animieren und das Bild dabei zusätzlich mit der Ray-Tracing-Technologie ergänzt, um die durch unterschiedliche Witterungseinflüsse wechselnden Zustände genau nachzubilden. Das Entwicklerteam des Unternehmens hat eine alternative Lösung erarbeitet, mit der sich der Speicherbedarf im Vergleich zur herkömmlichen Methode um das 47-Fache reduzieren lässt, ohne dass die Qualität der Animation darunter leidet.
Die Methode trägt den Namen „Tetrahedral Cages“, bei der dicht angeordnete Objekte in einem Rahmen zusammengefasst werden und zusammen mit den BVH-Strukturen in einem dichten Netz Platz finden. Dank der in Käfigen angeordneten Inhalte reicht es bei diesem Verfahren aus, die statische Referenzgeometrie einmalig in einem Käfig zu vermessen; durch die Wiederverwendung der statischen BVH-Strukturen (Bounding Volume Hierarchy) lässt sich die Raytracing-Funktion auf einer komplexeren Bühne effizienter umsetzen. Neben einer 47-fachen Reduzierung des BVH-Speicherbedarfs ist ein weiterer Vorteil, dass sich die Aktualisierungsgeschwindigkeit der BVH dabei um das 90-Fache erhöhen kann.
Auf der in der AMD-Präsentation gezeigten Szene befanden sich etwa 25.000 individuell animierte Pflanzen, und die Animation selbst lief mit einer Auflösung von 1080p und einer Bildrate von über 60 FPS auf einer Radeon RX 9070 XT-Grafikkarte. Wäre diese Animation nach klassischer Methode erstellt worden, müsste die Beschleunigungsstruktur jedes einzelnen animierten Objekts bei jedem einzelnen Bild aktualisiert werden, was einen recht hohen Ressourcenbedarf bedeuten würde: Laut AMD wären dafür möglicherweise sogar 80 GB VRAM erforderlich, und gleichzeitig würde die Aktualisierung des BVH bei jedem einzelnen Bild mehr als 300 ms in Anspruch nehmen. Durch die Tetraeder-Cage-Methode konnte der Speicherbedarf auf 1,7 GB reduziert werden, während der Arbeitsaufwand für die Aktualisierung des BVH pro Bild in etwa 3,3 ms erledigt werden kann.
Der Clou der neuen Methode besteht darin, dass nicht die einzelnen Elemente direkt separat animiert werden, sondern die Inhalte in ein verformbares Gitter gepackt werden, wobei die dichte Geometrie und der BVH statisch bleiben. zwischen den Einzelbildern muss nur der Käfig animiert werden, während die Inhalte wiederverwendbar sind, wodurch sich Animationen mit komplexeren Umgebungen effizient erstellen lassen. In diesem Fall steigt die Belastung der Hardware durch die Erhöhung der Komplexität des Käfigs und nicht durch die Erhöhung der Anzahl der Dreiecke; im Gegenzug geht jedoch die Möglichkeit der Animationssteuerung pro Scheitelpunkt verloren, weshalb sich diese Methode nur in solchen Fällen effektiv anwenden lässt, in denen eine Szene aus dicht beieinander angeordneten Objekten effizient gerendert werden muss, also beispielsweise bei Gras und Vegetation.
Laut AMD lässt sich die Neuerung hervorragend mit der Microsoft DirectX Ray-Tracing-Technologie kombinieren, was auf jeden Fall eine gute Nachricht ist. Die Technologie befindet sich noch in der Entwicklung, und es wurden bislang noch keine Angaben dazu gemacht, wann sie in den einzelnen Spielen zum Einsatz kommen wird.
