2. Maxwell Mark 2 - Qualità e gestione dell'immagine
VXGI: Voxel accelerated Global Illumination
Si tratta di una nuova tecnologia, sia hardware che software, per l'implementazione di effetti di illuminazione globale basata sui voxel, ovvero pixel tridimensionali.
L'illuminazione globale è in grado di restituire immagini altamente realistiche e con luci dinamiche in tempo reale, ma risulta, ovviamente, estremamente onerosa in termini di tempo e risorse computazionali.
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| La geometria viene divisa in voxel | Passaggio intermedio |
Per questo motivo NVIDIA ha deciso di implementarla usando una sorta di griglia adattativa tridimensionale che, come primo passo, analizza la geometria della scena e la suddivide nei voxel più significativi.
In un secondo passaggio viene calcolata la quantità di luce diretta che deve essere poi riflessa da ciascun voxel e nel terzo passaggio, raccolte tutte le informazioni anche sulle riflessioni delle luci ambientali, si applicano gli effetti di illuminazione per poi renderizzare la scena finale completa.
La nuova architettura è stata pensata per questo, mentre la parte software, l'algoritmo VXGI a cui NVIDIA lavora da tempo, sembra ormai pronto per fare il suo debutto, probabilmente già a fine anno all'interno dell'Unreal Engine 4.
VXGI trarrà beneficio dall'architettura Maxwell, che è già predisposta per accelerarlo direttamente in hardware, ma sarà , a quanto detto, facilmente scalabile ed adattabile anche per le GPU di generazione precedente, modificando la densità della griglia dei voxel utilizzata.
Ovviamente, i risultati migliori si otterranno sulle GPU GM2XX.
Da sottolineare, infine, che NVIDIA, sempre attenta a fornire agli sviluppatori tutte le soluzioni che meglio le permettono di espandere il proprio "dominio" tecnologico, ha anche annunciato che VXGI è stato integrato nel motore grafico Unreal Engine 4 di Epic e, quindi, facilmente accessibile a tutti gli sviluppatori.
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Nelle immagini soprastanti è possibile apprezzare i benefici apportati da VXGI nel rendering di una scena se confrontato con un algoritmo tradizionale di illuminazione diretta.
Sempre in tema software segnaliamo inoltre che anche il codice sorgente di PhysX 3.3.3 è stato reso pubblico e gratuitamente scaricabile dal sito NVIDIA.
DSR: Dynamic Super Resolution
Si tratta in buona sostanza di un algoritmo di tipo "brute force" pensato per i giochi che non supportano, o hanno dei problemi, con l'anti-aliasing in real time.
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Molto semplicemente, l'immagine viene renderizzata ad una risoluzione superiore a quella di visualizzazione e quindi scalata alla risoluzione nativa del display.
Si tratta quindi di un downsampling dell'immagine: se utilizziamo un monitor Full HD l'immagine verrà renderizzata al massimo a 4K e poi riscalata a 1920x1080.
Ovviamente non possiamo dire che lo stesso sia propriamente una novità , in quanto molti giochi già lo supportano, ma questa volta NVIDIA lo rende possibile per tutti.
Per quanto riguarda il risultato finale, considerando che per il downsampling dell'immagine viene applicato un filtro di sfocatura gaussiana, bisognerà verificarne che l'effetto introdotto non risulti eccessivo.
Segnaliamo, infine, che con l'ultima release dei driver, la 344.48, il DSR è ora disponibile anche per le schede con GPU Kepler e Fermi.
MSAA: Multi-Frame Sampled Anti-Aliasing
Si tratta di un algoritmo di anti-aliasing progettato e direttamente accelerato in hardware tramite le ROP Maxwell, quindi non applicabile a hardware differenti, per utilizzare meno risorse rispetto al DSR, in quanto effettua un campionamento a modelli variabili per ogni singolo frame.
In sostanza, questo algoritmo permette di variare i campionamenti da frame a frame utilizzando un modello campione MSAA 2X preso da più frame e combinato per simulare un campionamento di tipo MSAA 4X.
Lo scopo è quello di ottenere un risultato simile ad un MSAA 4X al costo computazionale di un MSAA 2X.
HDMI 2.0
Le nuove GPU supportano lo standard HDMI 2.0 e sono quindi in grado di pilotare monitor 4K con refresh a 60Hz e monitor wide con rapporto di visualizzazione 21:9.
Con Maxwell, inoltre, NVIDIA ha introdotto delle innovazioni anche al controller dei dispositivi di visualizzazione.
Ora un singolo controller è in grado di pilotare più flussi video MST (Multi Stream transport) identici, garantendo la possibilità di sfruttare al meglio i pannelli 4K che utilizzano due display pilotati tramite tale modalità .
Con questa innovazione è quindi possibile pilotare sino a quattro display di questo tipo e non più solo due come per Kepler.
HEVC e codifica video 4K
Le GPU GM204 supportano ora in hardware la codifica diretta in standard HEVC (H.265) che, sebbene non ancora diffusa, rappresenta per NVIDIA un altro primato e promette un notevole salto di qualità soprattutto negli streaming video, grazie ad una ridotta occupazione di banda.
Considerando il livello della scheda, e quindi del sistema su cui sarà installata, ovvero un PC di fascia molto alta, NVIDIA ha deciso di non dotare GM200 (GeForce GTX TITAN X) del motore di decodifica hardware introdotto con GM206-300.
Miglioramenti sono stati apportati anche al NVENC in generale (encoder NVIDIA) e sono già sfruttabili per la funzionalità ShadowPlay che, sebbene registri ancora in formato H.264, grazie alle migliori performance permette di registrare a risoluzioni e bit rate più elevati.
Per quanto riguarda invece i processi di decodifica HEVC, NVIDIA offre una soluzione ibrida, ovvero una combinazione di software e accelerazione hardware che, benché non perfettamente efficiente in termini di consumi energetici, è sempre migliore di un approccio totalmente software.
VR DIRECT - GAMEWORKS VR
VR Direct è una serie di tecnologie pensate da NVIDIA per migliorare le prestazioni e l'esperienza di utilizzo dei dispositivi di realtà virtuale come l'Oculus Rift.
In pratica si tratta di una serie di migliorie per la riduzione delle latenze di generazione dei frame sul dispositivo di visualizzazione, in maniera tale da massimizzare l'esperienza visiva riducendo, al contempo, quelle sensazioni di malessere che si possono verificare quando si utilizzano tali soluzioni.
Con la release della GeForce GTX 980 Ti, NVIDIA ha ulteriormente ampliato la gamma di funzionalità dedicate alla realtà virtuale con l'introduzione della tecnologia Multi-Res Shading per velocizzare il processo di creazione delle immagini da inviare al dispositivo di realtà virtuale.
Nel dispositivo VR l'immagine da inviare deve avere un effetto grandangolo, ricorretto poi dalle ottiche per restituire all'utilizzatore una visione corretta.
Le schede grafiche, tuttavia, non sono in grado di generare immediatamente frame deformati con effetto grandangolo, ma partono da un frame 2D che viene renderizzato e poi deformato prima di essere inviato al dispositivo.
Questa soluzione non è ovviamente efficiente, in quanto gran parte della scena che viene renderizzata non sarà mai effettivamente visualizzata e, quindi, il tempo necessario a renderizzare quelle porzioni di immagine è completamente sprecato.
Come si può notare, la parte in giallo viene effettivamente visualizzata per intero sul dispositivo VR, mentre quella in rosso, dopo la deformazione, viene visualizzata solo parzialmente.
La porzione non visualizzata è stata tuttavia renderizzata occupando risorse della GPU.
Utilizzando il Multi-Projection Engine integrato nelle GPU Maxwell, NVIDIA ha implementato la tecnologia Multi-Res Shading che permette di renderizzare in un unico passaggio le varie porzioni del frame da inviare al dispositivo di realtà virtuale effettuando prima un ridimensionamento dell'immagine e, in seguito, la suddivisione immediata delle diverse zone che verranno inviate, dopo il rendering, al dispositivo VR già con le informazioni di posizionamento.
La scena viene perciò renderizzata in unico passaggio e solo per le porzioni di spazio che effettivamente devono essere visualizzate sul dispositivo, le quali saranno riassemblate nell'immagine deformata prima di essere inviate a quest'ultimo.
