VRS permite que Gears Tactics logre ganancias de rendimiento significativas, ¡hasta un 18,9%! - en una amplia gama de equipos sin pérdida notable de calidad de imagen.
Uno de los objetivos principales al desarrollar Gears Tacticsfue llegar a una audiencia de PC más amplia al reducir los requisitos mínimos del sistema. Para hacer esto, era necesario encontrar nuevas soluciones para mejorar el rendimiento, lo que no requeriría una reducción significativa en la calidad de los gráficos. Una de estas soluciones fue VRS.
En este artículo, veremos más de cerca el proceso de ajuste de VRS para lograr el equilibrio óptimo entre calidad y rendimiento. En particular, sobre qué renderizado pasa para usarlo y con qué parámetros.
Dado que el objetivo principal era incluir la gama más amplia de equipos en la implementación, solo hablaremos sobre el primer nivel de soporte VRS (Nivel 1), que le permite establecer la tasa de sombreado para cada objeto. Para obtener más información sobre VRS, puede leer esta publicación .
En el caso de Gears Tactics, VRS no se aplica a niveles de soporte superiores al primero, por lo que fue necesario determinar en qué pases de renderizado usarlo (tenga en cuenta que Gears Tacticscreado en Unreal Engine 4), así como formular criterios para cuándo se debe reducir la tasa de sombreado: el tamaño del área de píxeles a la que se aplica el renderizado de una sola vez. Cuanto más alto sea (el más alto es 1 × 1), mayor será la precisión de renderizado y, en consecuencia, mayor será la carga en la GPU.
Como resultado, VRS puede ser beneficioso en cualquier etapa de renderizado, incluidos algunos renderizados a pantalla completa.
Evaluación de canalización de renderizado
Al principio parecía que el pase de renderizado base y el pase de translucidez deberían representar el mayor potencial de optimización en comparación con los demás. Por lo tanto, VRS estaba habilitado para todas las llamadas de extracción en el pase base y en el pase de translucidez, pero este último tenía artefactos demasiado severos.
Esto significa que el siguiente paso fue evaluar qué pases son los más prometedores para obtener el máximo beneficio de VRS, y luego probar la tasa de sombreado en estos pases y excluir aquellos que dejaron artefactos. Por lo tanto, los pases que usan información precisa de píxeles fueron una de las principales causas de estos artefactos.
Para descubrir qué pases fueron los más efectivos, fue necesario activar el VRS en todos ellos y luego reducirlos en el PIX a aquellos que obtuvieron mejores resultados que otros.
Aquí están:
- Composición después de la iluminación: Iluminación para materiales de dispersión subsuperficial.
- Filtrar volúmenes translúcidos: suaviza las mallas translúcidas dentro del volumen para evitar problemas de mezcla.
- Atenuación de la luz: la atenuación de la luz es el límite exterior al calcular la desintegración de una iluminación determinada. Este pase se repite para luces sombreadas, teniendo en cuenta la caída calculada, para generar proyecciones de sombra.
- (Light composition tasks (PreLighting)): .
- (Light Shaft Bloom): (), .
- (Screen Space Reflections): .
- - (SSR Temporal AA): .
- (Direct Deferred Lighting): .
Luego fue necesario evaluar la gravedad de los artefactos recibidos en estos pasajes debido a VRS. El proceso resultó bastante lento ya que Gears Tactics tiene varios biomas con diferentes tipos de condiciones climáticas. Podría obtener buenos resultados en la ciudad durante el día, pero los artefactos saldrían en el ambiente arenoso, o en el follaje, o en la noche bajo la lluvia.
Los siguientes pases mostraron mejoras de rendimiento con VRS habilitado, pero tenían demasiados artefactos que valía la pena usar:
- Iluminación translúcida (translucidez);
- Iluminación diferida;
- Composición después del alumbrado.
Ejemplo que muestra una imagen antes y después Composición después de iluminar con un tamaño de píxel de 4x4 grueso
Después de eliminar estos pases, el trabajo comenzó a ajustar la tasa de sombreado en función de otros factores. En primer lugar, se excluyeron los objetos dinámicos y los objetos con una máscara de transparencia.
Los objetos dinámicos proyectan una sombra completamente dinámica. Debido a esto, con VRS, a menudo pierden detalles importantes y se vuelven más visibles en toda la escena, así como durante el movimiento. La aplicación de VRS a una máscara de transparencia también resultó en una gran pérdida de detalles. Y dado que los objetos con un desplazamiento de profundidad de píxeles también se mostraron incorrectamente, también se excluyeron.
VRS se usó en un conjunto de objetos enmascarados, lo que resultó en una pérdida inaceptable de detalles
Técnicas dinámicas
Así que hemos reunido un buen conjunto de pases de renderizado a los que puede aplicar VRS. Sin embargo, el uso generalizado de la tasa de sombreado más pequeña (4 × 4 o 2 × 2 dependiendo del soporte de hardware) en estos pases conducirá a una pérdida significativa de calidad. Por lo tanto, el siguiente paso fue estudiar métodos dinámicos que podrían cambiar la tasa de sombreado dependiendo de un pase específico. Como resultado, se formaron tres de ellos. Cada uno de ellos se utilizó en pasadas clave justo antes de dibujar la malla.
Estos métodos son: dimensionamiento de objetos, enmascaramiento de profundidad de campo y enmascaramiento de niebla de guerra.
Determinar el tamaño de un objeto
En este método, VRS se aplica activamente en cualquier cuadrícula que sea extremadamente pequeña en comparación con el espacio de juego. Se basa en una comprobación rápida de la condición, si el valor del tamaño de un polígono individual en la malla está por debajo de un umbral especificado. Si es así, la tasa de sombreado se escala proporcionalmente a este tamaño.
Profundidad del enmascaramiento de campo
Para la mayoría de las GPU, la profundidad de campo en Gears Tactics está desactivada de manera predeterminada, pero se activa durante las escenas de corte. Este método determina cuánto se desenfoca la malla después de aplicar la profundidad de campo en el procesamiento posterior. Y, dado que en esta etapa los detalles se eliminan deliberadamente, se puede establecer una pequeña tasa de sombreado en todos los pases clave anteriores.
Las mallas resaltadas en rojo tienen el tamaño de píxel más grueso debido a la profundidad de campo
Disfraz de niebla de guerra
Gears Tactics usa Fog of War para ocultar partes del campo de batalla. También se puede usar para enmascarar la baja tasa de sombreado. Esta técnica determina hasta qué punto una "malla de guerra" oculta una malla poligonal en particular y, en base a esto, reduce la tasa de sombreado proporcionalmente.
La intensidad del VRS crece en proporción a la intensidad de la niebla de guerra.
Relación calidad / rendimiento
Resultó que al usar la combinación de los métodos descritos anteriormente, puede obtener una ganancia de rendimiento de más del 30% debido a una reducción significativa en la tasa de sombreado. Es cierto que la pérdida de calidad será más notable de lo que nos gustaría. Por lo tanto, el siguiente paso fue ajustar manualmente la tasa de sombreado para cada paso a través de varios biomas y evaluar la ganancia de rendimiento y la calidad de la imagen después de cada cambio.
Como resultado, VRS recibió dos niveles. La configuración "Activada" tiene el menor impacto en la calidad de la imagen, siempre que desactive VRS para algunos pases de renderizado y limite la caída de la tasa de sombreado. Al mismo tiempo, la configuración de "Rendimiento" dará como resultado pequeños compromisos en la calidad de la imagen a favor de aumentar el rendimiento con tasas de sombreado más bajas.
Hay otra ventaja de usar la tasa de sombreado, que requiere potencia adicional. Los tamaños de píxel superiores a 2 requieren compatibilidad con la velocidad de sombreado de hardware adicional, por lo que cualquier pase que use una velocidad de sombreado de 2x4, 4x2 o 4x4 se limita al nivel de "Rendimiento".
Resultados de la prueba
Pruebas realizadas con Intel Gen 11 e Intel Xe y NVIDIA Turing. Todas las herramientas compatibles tienen ganancias de rendimiento similares.
Equipo bajo prueba
Sistema operativo: Windows 10 Pro 64-bit (10.0, Build 18362) (18362.19h1_release.190318-1202)
Procesador: Intel® Core (TM) i9-9900X CPU @ 3.50GHz (20 CPU), ~ 3.5GHz
Memoria: 98304 MB
Tarjeta de video RAM : NVIDIA GeForce RTX 2080 SUPER
Todas las pruebas se llevaron a cabo en la configuración Ultra del juego con resolución 4K
Todas las técnicas en la configuración "VRS On" Todas las técnicas habilitadas
en "VRS Performance"
Extensión VRS
Se pueden obtener beneficios adicionales extendiendo las aplicaciones VRS descritas aquí.
Más técnicas de enmascaramiento
Las técnicas de enmascaramiento adicionales pueden mejorar el rendimiento de VRS o reducir los artefactos. Estos métodos pueden variar según los casos en que las áreas estén sombreadas o borrosas durante el juego:
- Desenfoque de movimiento : las cámaras que usan escenas de movimiento rápido pueden usar fácilmente VRS en la mayoría de las mallas con el desenfoque de movimiento habilitado.
- Partículas: las mallas poligonales ocultas detrás de una gruesa capa de partículas se pueden usar para enmascarar VRS de alta intensidad.
VRS dinámico
Al igual que con el escalado de resolución dinámica, una posible mejora es escalar el VRS en función de la velocidad de fotogramas para minimizar el tiempo que lleva usarlo. Este es un sistema de seguimiento separado que puede requerir un ajuste a diferentes frecuencias para evitar la amplificación de artefactos.
Escala de resolución dinámica (DRS)
Gears Tactics usa tanto VRS como DRS para la optimización, pero estas características pueden no tener muy buena compatibilidad. Esto se debe a que cuando DRS cambia la escala de resolución, los artefactos VRS también cambian. Esto lleva al hecho de que el jugador aprende sobre los artefactos VRS y el cambio de resolución de una vez, o ambos pasan desapercibidos. Una forma de usar ambas funciones al mismo tiempo sería monitorear la tasa de cambio de DRS y deshabilitar el uso de VRS hasta que se estabilice.
En lugar de una conclusión
El uso hábil del VRS de nivel 1 puede lograr ganancias de rendimiento significativas en una amplia gama de equipos con un impacto mínimo en la calidad de la imagen.