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PathTracing + DeepLearning = Zukunft

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  1. PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: Computer_Science 09.03.20 - 10:17

    Reflektionen, DLSS, ... sind nur Vorboten des Paradigmenwechsels:
    auf lange Sicht wird der Wechsel hin zu PathTracing + DeepLearning vollzogen werden.
    PathTracing löst die Rendergleichung approximativ - produziert jedoch verrauschte Bilder - DeepLearning kann als Rauschunterdrücker verwendet werden (bei NVidia bereits der Fall).

    Das Lösen der Rendergleichung war schon immer das eigentliche Ziel, die Engines werden sehr klein, Beleuchtung, Schatten, Reflektionen sind keine Sonderfälle, die aufwändig behandelt oder "vorgebacken" werden müssen ... die Rasterisation der 90'er, 00'er und 10'er Jahre war nur ein Behelf, da die Hardware einfach nicht schnell genug war.

  2. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 10:33

    Da muss ich aber noch was tun. Derzeit finde ich die "ursprünglichen" Bilder in der Regel echt besser. Insbesodnere da es oft einfach nur dunkler wird. Warten wir noch ein paar Jahre ab, bin aber gespannt.

  3. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: ms (Golem.de) 09.03.20 - 10:35

    Das "oft einfach nur dunkler" wird bei Metro Exodus gerne genannt, ist aber schlicht nicht der Fall - es fällt halt weniger Licht in manche Ecken.

    Mit freundlichen Grüßen
    Marc Sauter
    Golem.de

  4. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 10:44

    Ja, mag ja gut sein. Habe ich auch schon gelsen, aber für mich als Spieler ist da der Realismus halt eher nachteilig, wenn ich dann die Helligkeit vom Monitor wieder hoch schraube, um vernünftig spielen zu können. ;)
    Da fehlt halt noch ein wenig Augenmaß, was bei neuen Techniken ja nicht wirklich neu ist. Derzeit habe ich noch keinen Screenshot gesehen wo ich sage "Wow!". Kann aber auch daran liegen, dass ich alle "großen" Sprünge mitgemacht habe, die dann doch ein "Wow" waren: Hercules -> EGA -> VGA -> SVGA. ALso Monochrom (ggf. mit CGA Emulator) zu 16 Farben zu 256 Farben zu 16Mio Farben, DAS waren Sprünge (optisch gesehen). Das ist nun ein technischer Sprung mit weniger Optik, bzw. Optik die sich ggf. negativ anfühlt.

  5. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: ms (Golem.de) 09.03.20 - 10:48

    Klar, von exzellenter Raster-Grafik mit über Jahrzehnten perfektionierten Licht/Schatten-Tricks zur ersten Generation von Raytracing mag der Unterschied eher gering erscheinen - gerade Metro ist (finde ich) aber noch mal deutlich atmosphärischer ... und dazu gehört auch, dass dunkle Ecken eben dunkel sind ^^

    Mit freundlichen Grüßen
    Marc Sauter
    Golem.de

  6. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: RandomCitizen 09.03.20 - 10:55

    Zwei Videos um die Diskussion "anzuheizen" ;P

    https://www.youtube.com/watch?v=NehSihoHCpc

    https://youtu.be/vY0W3MkZFs4?t=34

    Ich weiß, kein fairer Vergleich, da nicht Zeitgemäße Beleuchtungssysteme gegen Pathtracing antreten. Allerdings könnte es auch sein dass ältere Spiele (mit weniger Polys) oder Minecraft (Voxelgrid) das Zukunftspotential von Pathtracing besser demonstrieren können da performanter?

  7. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 10:55

    ich bin ja gespannt, ob dann zunächst überall Lichtquellen und Reflektionen hingespammt werden, um zu zeigen wie toll das ist (ähnlich wie bei 3D, wo plötzlich X unsinnige Kamerafahrten drin wahren, für den 3D Effekt) und sich das dann allmählich normalisiert. :D

    Dunkelheit kann ein tolles Stilmittel sein, muss aber eben so genutzt werden, dass nicht alle Regler auf Anschlag stehen, um überhaupt spielbar zu sein. Da ist ggf. eine andere Verteilung von Lichtquellen nötig. Ein Silent Hill artiges Spiel, bei dem man Stunden verbringt den einen Gegenstand zu suchen, der gerade im Schatten liegt macht dann auch keinen Spaß. ;)

  8. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: unbuntu 09.03.20 - 10:56

    Die Helligkeitsunterschiede kommen halt, weil die Spiele als Rasterspiele entworfen werden und mit falscher Lichtberechnung und den ganzen Krücken dann "hell genug" aussehen und auch zum Teil Licht auftritt wo gar keins sein sollte. Mit korrekter Berechnung hätte man halt zuwenig Licht und müsste eher an den Lichtern schrauben und nicht an der Darstellung. Wenn man Raytracing richtig einstellt wäre die "normale" Darstellung dann halt zu hell. Halt alles Einstellungssache.

    > Derzeit habe ich noch keinen Screenshot gesehen wo ich sage "Wow!".

    Und in 10 Jahren wirst du dich sicher fragen, wie man mit so ner Krückengrafik wie heute leben konnte, die Licht und Schatten irgendwo hingefrickelt hat, bloß damits irgendwie cool aussieht. ;)

    "Linux ist das beste Betriebssystem, das ich jemals gesehen habe." - Albert Einstein

  9. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 11:04

    Wobei ich seit Jahren nicht mehr so auf Grafik achte und die Schritte für marginal halte. Nach 20/80 Prinzip sind wir nun in den 20% angekommen, die die meiste Arbeit machen. ;) Das die Lichter anders verteilt werden müssen habe ich ja auch schon geschrieben. Hatte auch mal gelesen, das bei Metro auch nur die "Frontlichter" berechnet werden und Lichter von hinten dann nicht, was zu mehr Dunkelheit führt.
    Frage ist halt auch wie viel Mehraufwand sich noch lohnt und wo man hin will. Wenn die teure Grafik nur dazu führt, dass weniger Geld für das eigentliche Spiel bleibt (analog zu früheren Filmlizenzen, wo die Spiele auch oft grottig waren und zu lustigen Rezensionen in der PowerPlay geführt haben) ist die Frage nach Sinnhaftigkeit gegeben.

    Auf jeden Fall werden die Spieldesigner auch umdenken müssen und jede Lichtquelle vernünftig platzieren müssen, oder gar den Effekt von Glühwürmchen in der Landschaft mit in ihre Überlegung mit einbeziehen müssen. :D

  10. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: Ach 09.03.20 - 12:16

    BlindSeer schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > ich bin ja gespannt, ob dann zunächst überall Lichtquellen und Reflektionen
    > hingespammt werden, um zu zeigen wie toll das ist (ähnlich wie bei 3D, wo
    > plötzlich X unsinnige Kamerafahrten drin wahren, für den 3D Effekt) und
    > sich das dann allmählich normalisiert. :D
    >
    > Dunkelheit kann ein tolles Stilmittel sein, muss aber eben so genutzt
    > werden, dass nicht alle Regler auf Anschlag stehen, um überhaupt spielbar
    > zu sein. Da ist ggf. eine andere Verteilung von Lichtquellen nötig. Ein
    > Silent Hill artiges Spiel, bei dem man Stunden verbringt den einen
    > Gegenstand zu suchen, der gerade im Schatten liegt macht dann auch keinen
    > Spaß. ;)

    Das "Hinspamen" von Lichtquellen ist doch genau das Problem der Rasterisation : dass der Spiele-Autor "aus dem Bauch" versucht, mit Massen zusätzlicher Lichtquellen reelles Lichtverhalten zu imitieren.

    Das macht sich gleich in zweifacher Weise negativ bemerkbar : erstens wirkt eine so aufgebaut Szene immer unecht/gemalt, weil dieses Licht mit der Realität genauso wenig zu tun hat wie ein Künstler von Hand ein Foto mahlen könnte, und zweitens faltet sich jede Raytracing Engine zu einem kleinen Häufchen zusammen, sobald man die mit diesen unzähligen Lichtquellen belastet. Dann wird sich nicht selten gewundert, wie Raytracing jemals funktionieren sollte, dabei liegt die Lösung oft genug darin, alle überflüssigen Lichtquellen raus zu werfen, sich also nur auf das absolute Minimum zu berufen, dass aber dann möglichst physikalisch korrekt arbeiten zu lassen.

    Blöd ist halt, dass die Szenenbeleuchtung auf auf diese Weise ganz anders arbeitet, andere Schwerpunkte hat und anders organisiert werden muss als bei der Rasterisation, und dass der Autor, wenn er Raytracing korrekt und effizient umsetzen will, die Beleuchtung seines Spiels quasi zwei mal durchziehen muss, einmal für Raster- und einmal für Raytracinghardware.

  11. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 12:34

    Wie lange das dauert musst du mir nicht sagen. Ein alter Rechner von mir hat mal drei tage gerechnet, um ein Bild mit Volumenlicht umzusetzen. ;)

    Problematisch wird es ggf. wenn es wirklich viel Licht geben soll oder muss. Ich überlege gerade wie es mit so einem "klassischem" Raumstationsflur wäre. Spiegelnde Metalwände und Böden (zumindest zu einem gewissem Grad) und Leuchtstoffröhren an der Decke. Sollte einiges an Aufwand sein hier die Strahlen zu nehmen und man muss ein Ende der Reflexion setzen.

    Habe ja geschrieben, dass die Beleuchtung anders gesetzt werden muss. Problematisch wird es, solange Leistung fehlt, wenn Dunkelheit technikbedingt wird, statt zum Spielkonzept gehört. Das ist dann ggf. ähnlich wie der Nebel in Silent Hill, der auch technische Limitationen überspielen sollte.

    Wie gesagt, bin gespannt wohin die Reise geht und ob es sich wirklich durchsetzt, oder irgendwann wie 3D wieder verschwindet. Wie du sagst müsste im Übergang jedes Spiel zwei mal ausgeleuchtet werden, um nicht eine große Menge an Spielern auszuschließen, allerdings sollen die nächsten Konsolen Raytracing können, was wieder guten Support verspricht.

  12. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: ashahaghdsa 09.03.20 - 12:34

    Die Frage ist halt, ist realistische Beleuchtung für sich wirklich soo wichtig oder ist es manchmal nicht doch sinnvoller, einfach irgendwas zu sehen, dafür aber nicht 100te Lichtquellen berechnen zu müssen? GTA bei Nacht: Die Straße hat nun mal alle 20m eine Laterne, Autos fahren reichlich und Schaufenster erleuchten auch die Umgebung. Da muss massiv getrickst werden, wenn du das mit Pathtracing performant berechnen willst. Wenn dann noch das Licht in der Straßenecke über 2-3 Bounces ausreichen soll um was zu sehen, dann gute Nacht.

  13. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: burzum 09.03.20 - 12:58

    ashahaghdsa schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Die Frage ist halt, ist realistische Beleuchtung für sich wirklich soo
    > wichtig oder ist es manchmal nicht doch sinnvoller, einfach irgendwas zu
    > sehen, dafür aber nicht 100te Lichtquellen berechnen zu müssen? GTA bei
    > Nacht: Die Straße hat nun mal alle 20m eine Laterne, Autos fahren reichlich
    > und Schaufenster erleuchten auch die Umgebung. Da muss massiv getrickst
    > werden, wenn du das mit Pathtracing performant berechnen willst. Wenn dann
    > noch das Licht in der Straßenecke über 2-3 Bounces ausreichen soll um was
    > zu sehen, dann gute Nacht.

    Dann solltest du mal diesen Artikel lesen, denn umgedreht wird ein Schuh drauß. :)

    https://news.developer.nvidia.com/turning-up-the-lights-interactive-path-tracing-scenes-from-a-short-film/

    An adaptation of the Measure 7 scene, path tracing direct lighting and one bounce of indirect lighting from 10,361 moving emissive triangles (4 paths per pixel, 17 rays per pixel) using a research prototype deep learning denoiser that simultaneously computes defocus blur. This video shows the noisy images generated by the interactive renderer, the denoised final result, and reference images rendered with 4,000 paths per pixel.

    Mir Rasterrisierung wäre das weniger (!) performant diese ~7 bis 10k bewegten Lichter zu realisieren.

    Ash nazg durbatulûk, ash nazg gimbatul, ash nazg thrakatulûk agh burzum-ishi krimpatul.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 09.03.20 13:00 durch burzum.

  14. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: Ach 09.03.20 - 13:31

    ashahaghdsa schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Die Frage ist halt, ist realistische Beleuchtung für sich wirklich soo
    > wichtig oder ist es manchmal nicht doch sinnvoller, einfach irgendwas zu
    > sehen, dafür aber nicht 100te Lichtquellen berechnen zu müssen?

    Das ist der Zwang, dem man bisher immer unterworfen war. Sobald der überwunden ist, trifft das so zu wie der TE es ganz gut beschrieben hat, dann geht es unaufhaltsam in Richtung RT.

    > GTA bei Nacht: Die Straße hat nun mal alle 20m eine Laterne, Autos fahren reichlich und
    > Schaufenster erleuchten auch die Umgebung. Da muss massiv getrickst werden, wenn du das
    > mit Pathtracing performant berechnen willst. Wenn dann noch das Licht in der Straßenecke
    > über 2-3 Bounces ausreichen soll um was zu sehen, dann gute Nacht.

    Mindestens zwei, besser drei Bounces braucht man um ein Gefühl von Realität zu erzeugen. Selbst zwei Bounces sollten vom Ausleuchtungsbedarf aber genügen, weil jede Nachts im Freien von diffusen Himmelslicht erhellt wird, selbst wenn überhaupt keine Beleuchtung vorhanden ist. Von daher betrifft dein Problem ja eher geschlossene Räume.

  15. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: John2k 09.03.20 - 14:05

    BlindSeer schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Problematisch wird es ggf. wenn es wirklich viel Licht geben soll oder
    > muss. Ich überlege gerade wie es mit so einem "klassischem"
    > Raumstationsflur wäre. Spiegelnde Metalwände und Böden (zumindest zu einem
    > gewissem Grad) und Leuchtstoffröhren an der Decke. Sollte einiges an
    > Aufwand sein hier die Strahlen zu nehmen und man muss ein Ende der
    > Reflexion setzen.

    Obs eine Option wäre alles vorauszuberechnen und nur noch auf Änderungen zu reagieren? Ist ja ein extrem überschaubarer Bereich.
    Schwieriger wirds wohl in Außenarealen werden, weil sich theoretisch sehr viel bewegt und herumzappelt.
    Die Frage wäre ja, wie präzise etwas sein muss?
    Muss ich jeden Baum einzeln berechnen? Kann man nicht einfach z.B. Baumgruppen tracen und daraus eine wahrscheinlichkeit berechnen, wie der Schatten fällt und die Beleuchtung aussehen würde?

  16. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 14:08

    Ich glaube da kommt es auf den Abstraktionsgrad an. Wenn die Grafik sehr realistisch sein soll, kann man recht schnell im Uncanny Valley landen, weil da zwei, drei Schatten iregdnwie seltsam fallen, oder eine Gruppe sich im Gegensatz zum Rest nicht korrekt verhält. Das ist halt der Punkt, wenn 90% physikalisch korrekt sind, dann fallen die restlichen 10% stark auf.

  17. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: Ach 09.03.20 - 14:12

    Seit min. 20 Jahren steht die Frage im Raum, wann Spiele einmal in RT Qualität erscheinen würden, "photorealistisch", "wie in echt". Unzählige Spieler träumen davon und unzählige Entwickler träumen und arbeiten an wieviel verschiedenen Lösungsansätzen. Du glaubst doch nicht ernsthaft, dass man plötzlich alles fallen lassen würde, so nach dem Motto : "Nö, habs mir anders überlegt, ab heute nur noch Raster!" ;]. Und auch gerade jetzt, wo man so nahe dran ist. Das wird jetzt so lange dran gehackt und geschraubt bis man die Sache links gemacht hat. Ist ja auch nicht mehr nur nVidia die da dran sind, sondern auch AMD mit Big Navi, ein echtes Wettrennen.

  18. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: deutscher_michel 09.03.20 - 14:45

    Naja Crysis ist 2007 erschienen das ist nun 13 Jahre her - und wenn man es mit aktuellen Spielen vergleich und dann mal von 2007 13 Jahre in die Vergangenheit guckt (Das wäre dann Doom 2) ist der Schritt zu 2020 doch eher gering.. ;)

  19. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: BlindSeer 09.03.20 - 14:50

    Das ist das was ich meine. Wenn man vom Atari 2600 alle Schritte in Sachen Grafikqualität mitgemacht hat, dann ist das was in den letzten Jahren passiert ist so gesehen sehr marginal, wenn man die gleichen Zeiträume vorher betrachtet. :)

  20. Re: PathTracing + DeepLearning = Zukunft

    Autor: Ach 09.03.20 - 14:51

    >Muss ich jeden Baum einzeln berechnen? Kann man nicht einfach z.B. Baumgruppen tracen und daraus eine wahrscheinlichkeit berechnen, wie der Schatten fällt und die Beleuchtung aussehen würde?

    Das spielt dann dieser ganz gewisse Vorteil der Monte Carlo Verfahren hinein. Die Geometriemenge ist bei Berechnungsmethode so ziemlich egal, entscheidend ist vielmehr die Auflösung, also die Menge der in die Szene eingestreuten Strahlen. Wo diese Strahlen dann wohin Bouncen, ist mathematisch im Prinzip egal, und in den Freiräumen wird interpoliert.

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