Трассировка лучей на Xbox Series S

На YouTube-канале Digital Foundry вышел ролик с обзором текущего состояния трассировка лучей на младшей консоли текущего поколений Xbox Series S.

Технологически Xbox Series S ничем не отличается от "старшего брата" Xbox Series X — в Series S используется архитектурно та же оперативная память, то же хранилище данных, а также центральный и графический процессоры. Это означает, среди прочего, что на Series S доступна трассировка лучей ровно в той же степени, как и на любой системе, построенной на графическом ускорителе микроархитектуры RDNA 2.

На практике, конечно же, ситуация несколько сложнее. Скромный GPU с пиковой производительностью 4 терафлопса и скудные по нынешним меркам 10 ГБ оперативной памяти делают реализацию различных эффектов трассировки лучей на Xbox Series S занятием крайне непростым. Большинство игровых новинок попросту отказывается от какой бы то ни было реализации трассировки лучей на Series S даже в том случае, когда соответствующие эффекты доступны на "старших" консолях Series X и PS 5. В результате игр с поддержкой трассировки лучей на Series S не так и много. За вычетом проектов, в которых использовались исключительно различные эффекты в экранном пространстве (например, глобальное освещение в Gears 5) за последнюю пару лет можно насчитать всего около 15 игр с поддержкой трассировки лучей на "младшей" Xbox Series S.

И все эти игры можно условно разделить на 4 группы, в первую из которых попадают проекты с самой впечатляющей реализацией трассировки лучей на Series S.

Лучшая реализация RT на Series S

Metro Exodus Enhanced Edition — это выдающийся образец игры, использующей трассировку лучей для глобального освещения (RTGI), которое в этой игре очень высокого качества. Освещение игрового мира в Metro Exodus Enhanced Edition действительно на голову выше большинства проектов, использующих предварительно рассчитанное освещение. Конечно, на Series S не обошлось без компромиссов — если внимательно приглядываться, то можно заметить визуальные шумы от трассировки лучей в наиболее тёмных участках виртуального мира. Происхождение этих визуальных артефактов кроется в невысоком разрешении, в котором осуществляется трассировка лучей на Series S. Справедливости ради, правда, стоит отметить, что на Series X, где трассировка лучей проводится в значительно более высоком разрешении, картинка выглядит практически идентично.

Fortnite после обновления "движка" Unreal Engine до версии 5.1 так же обзавёлся поддержкой трассировки лучей, в том числе и на консолях текущего поколения. На Series S нам доступна программная реализация технологии глобального освещения с использованием трассировки лучей (RTGI) под названием Lumen. Трассировка лучей здесь используется совместно с технологий глобального освещения в экранном пространстве. Результат — крайне убедительное непрямое освещение в реальном времени.

Компромисы те же, что и в Metro Exodus — RTGI реализуется лишь в разрешении, составляющем 1/16 от разрешения рендеринга. Учитывая, что рендеринг в современных играх на Series S часто выполняется в разрешении 720p, можно было бы ожидать куда худшего результата, но на практике Lumen на Series S выдаёт очень достойный результат. Даже несмотря на столь низкое разрешение, используемое для трассировки лучей.

The Matrix Awakens — это скорее, "демка" Unreal Engine 5, нежели настоящая игра, но "демка" безусловно заслуживающая внимания, ведь трассировка лучей здесь на Xbox Series S задействована по полной программе. Тут вам и аппаратный RTGI, и RT-отражения, а местами ещё и RT-тени. Результирующая картинка выглядит потрясающе, хотя определённые компромиссы в сравнение со старшей Series X заметны и здесь. Наиболее отчётливо разница заметна в качестве RT-отражений — на Series S из-за более серьёзных ограничений на хранение BVH-структур текстуры и модели в отражениях заметно упрощены в сравнении с Series X. Впрочем, отчётливо увидет это упрощение можно лишь при ближайшем рассмотрении. 

Игры серии Resident Evil

Во вторую группу игр попали различные части Resident Evil из-за их значимости как игр с поддержкой трассировки лучей на Series S. Сразу четыре части серии — Resident Evil 2 и 3 Remake, а так же Resident Evil 7 и 8 — могут похвастаться практически идентичной поддержкой технологии трассировки лучей на младшей консоли текущего поколения. Во всех играх имеются RT-отражения и ограниченная форма RTGI, призванная лишь исправлять ошибки классического алгоритма глобального освещения в экранном пространстве, полностью его не заменяя. Series S вновь немного уступает старшим консолям поколения в качестве RT-отражений, но в остальном выдаёт неплохую картинку.

Игры на UE4

Третья группа игр включает в себя различные проекты на Unreal Engine 4.

Трассировку лучей в последних версиях UE4 "прикрутить" не так уж и сложно, однако, к сожалению, большинство игр на этом "движке" используют различные эффекты трассировки лишь на старших консолях, обходя Series S стороной. И всё же имеется несколько исключений.

Hellblade: Senua's Sacrifice получила поддержку эффектов трассировки лучей на консолях текущего поколения в 2021 году, причём Series S исключением не стала. С одной стороны RT-отражения в этой игре достаточно детализированы и лишены артефактов классических отражений в экранном пространстве. С другой, в игре интенсивно используются туман и объёмное освещение, которые, к сожалению, не присутствуют в BVH-структурах. Как следствие, большую часть времени старые-добрые отражения в экранном пространстве выглядят значительно точнее, так как ни тумана, ни объёмного освещения в RT-отражениях попросту нет.

Deliver Us The Moon также страдает от неудовлетворительной реализации трассировки лучей. Тени на консолях текущего поколения представляют собой гибрид RT-теней и традиционного подхода с использованием карт теней. RT-тени в игре хорошо детализированы, но во многих ситуациях недостаточно диффузны. Кроме того, в некоторых случаях при включенной трассировке лучей тени вообще исчезают.

Little Nightmares II использует эффекты трассировки лучей, хотя и в довольно незначительной степени. RT-отражения присутствуют в обоих режимах — как в режиме качества, так и в режиме производительности. Изначально версия для консолей текущего поколения использовала исключительно отражения в экранном пространстве, но со временем были добавлены и RT-отражения. Последние, впрочем, используются редко, да и глянцевых поверхностей в игре маловато, так что заметить эффекты трассировки лучей в игре не так то просто. Да и камера использует полу-фиксированную перспективу, что сильно снижает количество артефактов классических отражений в экранном пространстве.

Observer: System Redux также использует RT-отражения, но исключительно на сильно глянцевых поверхностях. Картинка в этом случае действительно выглядит лучше, а FPS практически не падает.

Игры со странной или оригинальной реализацией RT

Crysis Remastered использует чисто программную реализацию RT-отражений, которая впервые появилась ещё на предыдущем поколении консолей. Диапазон и охват RT-отражений сильно ограничены, однако результат для программной реализации удивительным образом неплох.

F1 2021 и F1 2022 — две крайние игры серии F1 также используют эффекты трассировки лучей, а именно RT-тени и RT-отражения. Вот только эффекты эти используются не во время гонок, а исключительно в сегментах с предстартовой разминкой и режиме My Place в F1 2022.

Forza Horizon 5 использует аналогичный подход — RT-отражения в игре можно увидеть лишь в режиме просмотра машины, а в реальном геймплее для отражений используются кубические карты.

Watch Dogs: Legion использует трассировку лучей для отражений. На Series S не обошлось без компромиссов — RT-отражения на младшей консоли часто не лишены "ореолов" и "лесенок", что особенно заметно на кузовах автомобилей. Да и для удалённых объектов отражения просчитываются с использованием кубических карт, а не трассировки лучей.

Заключение

Трассировка лучей — процесс трудоёмкий. На консолях с графическими процессорами микроархитектуры RDNA 2 расчёты для трассировки выполняются на шейдерных ядрах, что заметно понижает производительность системы. И естественно, заметнее всего это падение производительности на младшей консоли поколения, Xbox Series S. Гораздо большей проблемой, однако, является крайне ограниченный объём памяти Series S — из 10 имеющихся ГБ оперативной памяти играм доступно всего лишь около 8 ГБ. Во многих случаях такого объёма памяти банально недостаточно для хранений BVH-структур, делающих трассировку лучей в принципе возможной. Как следствие, большое количество игр, поддерживающих трассировку на консолях текущего поколения, вынуждены ограничиваться лишь старшими консолями Xbox Series X и PS 5. На младшей же Series S трассировка лучей — гость не такой уж частый. К тому же, во многих играх падение производительности в режиме с трассировкой слишком велико и не окупается более качественной картинкой. 30 FPS с трассировкой или 60 FPS без неё — таков, зачастую, выбор пользователя младшей консоли текущего поколения. И многие игроки делают выбор в пользу второй опции.