DirectX 9 X-Ray engine

[Touchdown]

DirectX 9 X-Ray engine

przez Touchdown w 20 Gru 2005, 17:24

DirectX 9 X-Ray
Ostatni update: 09.02.2007.

RENDER
DirectX9 X-Ray jest oparty na technice zwanej Deffered Shading. Zamiast przerysowywaæ scenê kilkakrotnie, aby obliczaæ poszczególne efekty, jak to robi± tradycyjne silniki, X-Ray renderuje scenê tylko raz i zapisuje dodatkowe informacje pozwalaj±ce mu obliczaæ o¶wietlenie, cieniowanie i inne efekty. W praktyce oznacza to, ze gra jest w stanie obs³ugiwaæ wiêksz± ilo¶æ polygonów (do 1 000 000) i ¼róde³ ¶wiate³ ni¿ gry oparte na tradycyjnych silnikach. Równie¿ koszt koñcowej obróbki jest ni¿szy.

Deffered Shading pozwala zmniejszyæ ilo¶æ niezbêdnych plików przy generowaniu dynamicznego cieniowania. Prawda jest taka, ¿e zdecydowana wiêkszo¶æ gier jest ograniczona przez procesor, wiec zmniejszenie u¿ycia CPU by³o jednym z g³ównych powodów zastosowania Deffered Shadingu w S.T.A.L.K.E.R.ze. Inna przyczyna by³o to, ¿e dotychczasowe silniki (Doom 3 Engine, CryEngine) niepotrzebnie marnuj± zasoby na powtarzanie tej samej pracy - transformowanie vertexów, filtrowanie anizotropowe, Parallax Mapping, dekompresja normalnych map, teksturowanie szczegó³ów, itd. W przypadku S.T.A.L.K.E.R.a ograniczenia by³y stwarzane zarówno przez CPU jak i przez system przetwarzania vertexów, wiec pod³o¿e by³o niemal idealne dla Deffered Shadingu. Je¶li dodaæ do tego renderowanie wysokiej jako¶ci scen z olbrzymia ilo¶ci± polygonów i w pe³ni dynamicznym o¶wietleniem i cieniami, Deffered Shading by³ po prostu niezbêdny.

Istnieje kilka mitów zwi±zanych z Deffered Shadingiem. Jednym z nich jest stwierdzenie, ze jest on bardzo powolny na obecnej generacji sprzêtu. Gdy wszystkie obliczenia s± przeprowadzane na poziomie pikseli (tylko w ten sposób Deffered Shading mo¿e funkcjonowaæ), wydajno¶æ nie bêdzie jednak zbyt obni¿ona, gdy¿ pixel shadery o¶wietlenia dla Deffered Shadingu nie s± du¿o bardziej skomplikowane ni¿ te w zwyk³ych renderach. Jedynym dodanym procesem jest samplowanie Buforem G, ale aplikacja i tak ma mniejsze prawdopodobieñstwo bycia obci±¿on± przez CPU lub Vertex Pipe.

Inny mit: Deffered Shading jest bezu¿yteczny do renderowania kierunkowych ¶wiate³. W przypadku S.T.A.L.K.E.R.a jest to prawda dla scen z kilkoma nierzucaj±cymi cienia ¶wiat³ami kierunkowymi, ale fa³sz dla scen z choæby jednym ¶wiat³em kierunkowym tworz±cym cienie (na przyk³ad S³oñcem).

Poniewa¿ proces Deffered Shadingu rysuje ka¿dy obiekt tylko raz, konwencjonalne techniki do radzenia sobie z wieloma typami materia³ów nie spisuj± siê za dobrze. Ale poprzez wykorzystanie (dziêki DirectX9) MRT (Multiple Render Targets), mo¿na obs³ugiwaæ do 16 atrybutów materia³u podczas procesu przetwarzania przez Bufer G. Dziesiêæ z nich jest wykorzystywanych do symulowania podstawowego o¶wietlenia rozproszonego (Diffuse) i odbiæ (Specular), wiec to zostawia sze¶æ komponentów do kontrolowania funkcji ¶wiat³a. W S.T.A.L.K.E.R.ze zbiera siê w³a¶ciwo¶ci materia³u i obiektu w wolnych komponentach, oraz zdefiniowane funkcje na ka¿dym shaderze o¶wietlenia, które zale¿± od tych w³asciwo¶ci. To uwolni³o twórców od korzystania z jednego, specyficznego modelu odbiæ. Ostatecznie nastêpuje odwrotne u¿ywanie shaderów: zamiast wykorzystywaæ w³a¶ciwo¶ci ¶wiat³a do modyfikowania shaderów materia³u, wykorzystano w³a¶ciwo¶ci materia³u, aby modyfikowaæ shadery ¶wiat³a.

Deffered Shading nie wspó³dzia³a z antialiasingiem wspieranym przez sprzêt obecnej generacji. Poniewa¿ nierówne krawêdzie powstaj± w skutek niezsynchronizowanych czêstotliwo¶ci kodowego sygna³u i nieci±g³ej reprezentacji po³o¿enia pikseli, dobra alternatywa dla antialiasingu jest filtr o niskiej przepustowo¶ci, czyli po prostu rozmycie (blurr). Jest to bezp³atna w kwestii wydajno¶ci operacja w ¶wiecie konsol, gdzie ka¿dy telewizor pracuje jak filtr niskiej przepustowo¶ci, ale w przypadku PC sprawa wygl±da inaczej. Rozwi±zaniem jest zmiana czê¶ci czêstotliwo¶ci sygna³u na krawêdziach obiektów i pozostawienie reszty obrazu bez zmian. Jest to przeprowadzane w podobny sposób, co filtry Edge-Detection, u¿ywane w nie-fotorealistycznych aplikacjach. Aby naprawiæ antialiasing stosuje siê równie¿ Temporal Supersampling.

Deffered Shading jest równie¿ niezgodny z AlphaBlendingiem. Aby uratowaæ przezroczyste powierzchnie, postanowiono zastosowaæ do ich stworzenia podstawowy render (dx8) z o¶wietleniem, ale bez cieni. Niestety niezgodno¶æ z AlphaBlendingiem powoduje równie¿, ze ro¶linno¶æ (li¶cie) jest odwzorowana gorzej ni¿ przy wykorzystaniu silniku CryEngine (zarówno 2.0 jak i 1.0).

G£ÊBIA P£ASKICH POWIERZCHNI
Renderowanie powierzchni, których wszystkie detale s± wymodelowane jest obecnie niemo¿liwe lub nieop³acalne i zbyt przeci±¿aj±ce system. G³êbia jest nadawana za pomoc± iluzji, do której tworzenia stosuje siê techniki takie jak Bump Mapping, Parallax Mapping, Photonic Mapping, Offset Mapping czy Geometry Displacement Mapping.

Z wizualnego punktu widzenia istotne jest, ze:
W przypadku Bump Mappingu iluzja zachowana jest przy obserwowaniu powierzchni pod katem prostym.
W przypadku Parallax Mappingu iluzja zachowana jest przy wszystkich katach patrzenia z wyj±tkiem najbardziej ostrych. [Parallax Mapping]
W przypadku Geometry Displacement Mappingu iluzja zachowana jest we wszystkich przypadkach i dzia³a równie¿ w kwestii kszta³tu samej powierzchni/obiektu. [Geometry Displacement Mapping - ceg³y znajduj±ce siê na krawêdzi "wystaj±" poza rzeczywista geometrie ¶ciany]

X-Ray u¿ywa zmodyfikowanej wersji Parallax Mappingu. Oznacza to dwie rzeczy. Po pierwsze, iluzja g³êbi zachowana jest równie¿ przy bardzo ostrych katach. Po drugie, cienie padaj±ce na powierzchnie poddana dzia³aniu Parallax Mappingu s± odwzorowane poprawnie (Virtual Position Trick) i mo¿liwy jest Self-Shadowing (cieñ powstaj±cy na obiekcie, który go rzuca). Jedyna ró¿nica w porównaniu do Geometry Displacement Mappingu jest to, ze Parallax Mapping w X-Ray nadal nie ma wp³ywu na kszta³t powierzchni/obiektu.

O¦WIETLENIE I CIENIE
X-Ray pozwala na generowanie ca³kowicie dynamicznego o¶wietlenia i dynamicznych cieni. Zastosowane s± Soft Shadows, dziêki czemu brzegi cieni zosta³y wzbogacone o realistyczny pó³cieñ zmieniaj±cy siê w zale¿no¶ci od odleg³o¶ci i nasilenia ¶wiat³a.

Dziêki zastosowaniu Deferred Shadingu mo¿liwe jest generowanie setek ¼róde³ ¶wiat³a w ka¿dej klatce animacji. Innymi efektami zwiêkszaj±cymi realizm ¶wiat³a s± Global Illumination i HDR.

Tone Mapping ma za zadanie symulowaæ reakcjê ludzkiego oka na ¶wiat³o. Najpro¶ciej mówi±c, chodzi tu o akomodacje, czyli dostosowywanie siê oka do bardzo jasnych lub bardzo ciemnych elementów otoczenia. High Dynamic Range Lighting odpowiada za dok³adniejsze renderowanie bardzo jasnych, lub bardzo ciemnych elementów otoczenia.

ILUZJA GLOBAL ILLUMINATION
Global Illumination to skomplikowany efekt, którego celem jest branie pod uwagê nie tylko ¶wiat³a wychodz±cego bezpo¶rednio od ¼ród³a, ale równie¿ tego, które zosta³o odbite od innych powierzchni. Innymi s³owy, promienie ¶wiat³a nie zatrzymuj± siê na pierwszej powierzchni, na któr± natrafiaj±, ale odbijaj± siê, o¶wietlaj±c inne powierzchnie (przyk³ad w miarê dok³adnej symulacji Global Illumiantion na podstawie 4A Engine). Do osi±gniêcia tego efektu stosuje siê miedzy innymi Radiosity, Ray Tracing, Beam Tracing, Cone Tracing, Path Tracing, Metropolis Light Transport, Ambient Occlusion i Photon Mapping.

Obecnie Global Illumination jest zbyt skomplikowanym efektem do stosowania w obrazach generowanych w czasie rzeczywistym (mozliwy, ale zbyt obciazajacy), wiec wykorzystuje sie wybrane efekty, zeby go symulowac. W przypadku X-Ray sa to Radiosity (jeden ze sposobów sledzenia promieni odbitych od powierzchni - czerwona kula jest oswietlona, swiatlo od niej odbite daje w rezultacie czerwona poswiate na bialym podlozu) i Ambient Occlusion (pochlanianie swiatla przez otoczenie).

OTWARTE PRZESTRZENIE
* X-Ray nie ma zaimplementowanego systemu dynamicznego doczytywania poziomów (znanego jako Seamless Loading, On Demand Loading lub Loading on Fly). Oznacza to, ¿e w czasie gry bêdzie siê pojawia³ napis "Loading". GSC wyklucza mo¿liwo¶æ wprowadzenia tej technologii teraz lub w pó¼niejszym terminie.

* Pojedynczy poziom mo¿e mieæ rozmiar do 4 kilometrów kwadratowych.

HARDWARE
* Zalecana konfiguracja sprzêtu to AMD Athlon 64x2 4800+ lub Intel Core 2 Duo, 1Gb RAM i karta graficzna w 100% kompatybilna z DirectXR 9.0c posiadaj±ca 256Mb RAM.

* Zalecane jest posiadanie dwu-rdzeniowego procesora (oprócz grafiki przetwarzany jest d¼wiêk, fizyka, symulacja ¿ycia, NPC, balistyka). Wiêksza ilo¶æ rdzeni nie wp³ynie na wydajno¶æ.

* Uk³ady SLI i Crossfire dobrze wspó³pracuj± z renderem DX9 wykorzystuj±c Alternate Frame Rendering. Na chwilê obecn± uk³ady te zapewniaj± zwiêkszenie wydajno¶ci do 10% w rozdzielczo¶ciach do 1024x768, lub dwukrotne zwiêkszenie wydajno¶ci w wy¿szych rozdzielczo¶ciach.

* X-Ray nie wykorzystuje kart fizycznych.

*****************************************************

Podziêkowanie za wsparcie merytoryczne (po¶rednie lub bezpo¶rednie): Don Reba, SNIPER-X, Kristian Joensen & GSC Game World

Ostatnio edytowany przez Touchdown 10 Lut 2007, 00:07, edytowano w sumie 11 razy

[LPKorn3324]

przez LPKorn3324 w 20 Gru 2005, 17:45

ogólnie to brawo dla ciebie 8) spoore rozwiniecie tego co znalazlo sie z dziale na StalkerZone i dobrze bo ten kto sie orientuje w temacei zrozumei to, a jak bym wrzucil to do dzialu to 90% ludzi nie zrozumiala by co 3 slowa
a i taka ciekawostak a propo HDR- jezeli wydaje sie wam ze efekt ten jest taki jak w rzeczywistosci badz zblizony to niestety pomylka. Obliczono, ze gdyby HDR mialo emitowac taka wiazke swiatla w odpowiednim nasyceniu jakw rzeczywistosci potrzebowalibysmy monitora o kontrascie 500000:1 ! Nie wiem jak to na dzien dzisiejszy wyglada ale LCd majachyab najlepsze modele cosmniej nic 1000:1

[Fan]

przez Fan w 20 Gru 2005, 18:01

Przyznam sie ze na temat DEFFERED SHADINGU tyle nie wiedzialem , czytalem na ten temat troche , ale moja wiedza jest mniejsza, niech zgadne czytales o tym na fraz.pl
Heat Haze - nie wiedzialem ze to profesjonalnie tak sie nazywa
O radiositach mialem cos kiedys na fizyce pamietam hehe.
HDR nie potrzebuje bardzo mocnego kompa, wystarczy mocna grafa z sm3.0 .

" Po drugie, programisci zajmujacy sie posrednio X-Rayem i interesujacy sie nim potwierdzaja fakt niezwykle wysokich wymagan (minimalnych) renderu Dx9" <--- a skad masz te info, i niezwykle wysokie to jakie wedlug Ciebie Touch ?[ wiem ze to przejechany temat wiele razy ale odpisz mi ok. ] .

NO i wogle to swietna robota, fajne fajne, nalezy sie Tobie pochwala od BoSsów z góry



Tym razem pisze w poscie fana, bo juz sie przyzwyczailem (tak na chama sie wepchlem :twisted:). Dobra robota po raz kolejny, Touchdown, 2 pochwaly dla Ciebie kochany . Odpuszczam tez grzechy fanowi, -2 ostrzezenia na Swieta . - klawisz

EDIT: Klawisz haha wydluzasz moje posty, juz sie przyzwyczailem - 2 na swieta , ladny prezent , a poswietach bedzie +2 hehe . Wesolych

[Touchdown]

przez Touchdown w 21 Gru 2005, 15:24

(...) niech zgadne czytales o tym na fraz.pl (...)

Wszystko o Deffered Shadingu (za wyjatkiem pierwszego akapitu i nawiazania do CryEngine) pochodzi z artykulu "Deffered Shading in S.T.A.L.K.E.R." autorstwa Olesa Shishkovtsova z GSC. Artykul pojawil sie w ksiazce GPU Gems.

(...) HDR nie potrzebuje bardzo mocnego kompa, wystarczy mocna grafa z sm3.0 . (...)

Fixed.

(...) " Po drugie, programisci zajmujacy sie posrednio X-Rayem i interesujacy sie nim potwierdzaja fakt niezwykle wysokich wymagan (minimalnych) renderu Dx9" <--- a skad masz te info, i niezwykle wysokie to jakie wedlug Ciebie Touch ? (...)

Tymi programistami sa Don Reba i SNIPER-X (tak, to nie sa tylko czlonkowie for). Goscie znaja sie na tych sprawach, przy rozmaitych okazjach spotykaja sie z developerami i rozmawiaja na tematy programmingu. Nie ja to powiedzialem, ale postanowilem to przytoczyc. Jak dla mnie niezwykle wysokie minimalne wymagania, to takie, ze przecietny gracz bedzie wolal jednak pograc na dx8 , ale to tylko cytat (a do premiery jeszcze masa czasu), wiec sprawa jest dyskusyjna. Jesli dowiem sie czegos bardziej konkretnego to napisze o tym.

(...) Dobra robota po raz kolejny, Touchdown (...)

No cóz, staram sie .

Dzieki za uznanie to all.

[Konjad]

przez Konjad w 26 Gru 2005, 02:25

Text jest beznadziejny, wogole niepotrzebny itd.... :twisted:

A tak wogole to GRATULUJE bo to jest naprawde ciekawe i dobrze napisane, zdaje mi sie jednak, ze pomyliles sie co do HL2.
"HDR jest efektem wymagajacym szybkiej karty graficznej wspierajacej Shader Model 3.0. Wiele starszych gier imituje HDR efektem Bloom, nie jest to jednak to samo. Bloom polega na nalozeniu gotowego obrazka "oslepiajacego" podczas patrzenia na silne zródlo swiatla (np. Slonce w Half-Life2) i nie jest to obliczane w czasie rzeczywistym. "
W Half-Life 2 masz do wyboru (HDR) 1) None 2)Bloom (o ktorym napisales) 3) Full
Zdaje mi sie wiec, ze FULL to nie jest tylko "obrazek" jak to okresliles a normalny "pelny" efekt HDR. Mam nadzieje, ze mam racje

Mialem na mysli nie samego HL2 a Half-Life 2: Lost Coast (Ten efekt HDR jest tu naprawde ladny!)

[Touchdown]

przez Touchdown w 26 Gru 2005, 12:11

Text jest beznadziejny, w ogóle niepotrzebny itd.... :twisted:

A tak w ogóle to GRATULUJE bo to jest naprawde ciekawe i dobrze napisane, zdaje mi sie jednak, ze pomyliles sie co do HL2.
"HDR jest efektem wymagajacym szybkiej karty graficznej wspierajacej Shader Model 3.0. Wiele starszych gier imituje HDR efektem Bloom, nie jest to jednak to samo. Bloom polega na nalozeniu gotowego obrazka "oslepiajacego" podczas patrzenia na silne zródlo swiatla (np. Slonce w Half-Life2) i nie jest to obliczane w czasie rzeczywistym. "
W Half-Life 2 masz do wyboru (HDR) 1) None 2)Bloom (o ktorym napisales) 3) Full
Zdaje mi sie wiec, ze FULL to nie jest tylko "obrazek" jak to okresliles a normalny "pelny" efekt HDR. Mam nadzieje, ze mam racje

Mialem na mysli nie samego HL2 a Half-Life 2: Lost Coast (Ten efekt HDR jest tu naprawde ladny!)

Tak, w HL2 HDR nie ma, jest tylko w Lost Coast. I w LC jest pelny HDR, a w HL2 Bloom. W opcjach mozna wybrac None/Bloom/Full po niedawnym updacie, ale i tak HDR dziala tylko na mapach dostosowanych do niego. Póki co jest to LC i pare map multiplayerowych. Wiec nie pomylilem sie , bo mówilem o zwyklym HL2, ale ty tez nie, bo mówiles o LC .

[Fan]

przez Fan w 26 Gru 2005, 15:05

(...) HDR nie potrzebuje bardzo mocnego kompa, wystarczy mocna grafa z sm3.0 . (...)

Fixed.

Ja mam procka @ 2Ghz, nie jest wcale mocny,grafa 6800 nadrabia, taki np. NFS MW smiga mi na fulla ze wszystkimi mozliwymi efektami, JAK TO FIXED .

I jakbys cos wiedzial na temat niezwykle wysokich minimalnych wymagan daj znac, mysle po cichu nad 7800GT

[ST4LK3R]

przez ST4LK3R w 26 Gru 2005, 16:37

(...) HDR nie potrzebuje bardzo mocnego kompa, wystarczy mocna grafa z sm3.0 . (...)

Fixed.

Ja mam procka @ 2Ghz, nie jest wcale mocny,grafa 6800 nadrabia, taki np. NFS MW smiga mi na fulla ze wszystkimi mozliwymi efektami, JAK TO FIXED .

I jakbys cos wiedzial na temat niezwykle wysokich minimalnych wymagan daj znac, mysle po cichu nad 7800GT

A powiedz mi mój drogi, gdzie w NFS MW masz HDR?

[Touchdown]

przez Touchdown w 26 Gru 2005, 18:55

(...) HDR nie potrzebuje bardzo mocnego kompa, wystarczy mocna grafa z sm3.0 . (...)

Fixed.

Ja mam procka @ 2Ghz, nie jest wcale mocny,grafa 6800 nadrabia, taki np. NFS MW smiga mi na fulla ze wszystkimi mozliwymi efektami, JAK TO FIXED .

I jakbys cos wiedzial na temat niezwykle wysokich minimalnych wymagan daj znac, mysle po cichu nad 7800GT

No, fixed, bo poprawilem; nie jest juz mocnego kompa, tylko karta z sm 3.0.

Na drugi temat to powiem tyle, ze chyba go wytne, bo faktycznie jest troche mylacy, a nie mam nic na jego poparcie.

S.T.4.L.K.3.R., fan wcale nie powiedzial, ze w MostWanted jest HDR.

[Fan]

przez Fan w 26 Gru 2005, 19:17

Spoko Touch , zle zrozumialem nic nie wycinaj jest dobrze

A gdzie jest HDR , no wiesz umnie jak np. wyjezdzam z tunelu i swieci slonce to tak oslepia ze prawie nic ne widac , przy wiekszej predkosci swiatlo odbijajace sie od zóltych pasów na asfalcie [ tych na srodku drogi ] takze troche razi , nie weim jak u Ciebie


EDIT : Przyznaje sie , nabralem sie,sprawdzilem to dzis, w NFS MW jest bloom nie HDR hehe .

[Touchdown]

przez Touchdown w 23 Sty 2006, 10:00

*** DirectX 9 X-Ray engine UPDATE ***

1. "(...) programisci zajmujacy sie posrednio X-Rayem i interesujacy sie nim potwierdzaja fakt niezwykle wysokich wymagan (minimalnych) renderu Dx9."

Nadal nie mam dokladnych informacji na ten temat, ale mozliwe, ze dowiedzialem sie czegos interesujacego. Oto cytat (SNIPER-X) z for Oblivion-Lost; rozmowa dotyczyla optymalnych kart graficznych do stalkera, jak równiez wymagan renderu dx9 w porównaniu do Doom3 i FarCry.

"(...) Wezcie pod uwage, ze technologia X-Ray na renderze DirectX 9 bedzie wymagala tyle ile typowa gra na Unreal 3 Engine. Mozliwe, ze nawet wiecej. "


2. S.T.A.L.K.E.R. nie wykorzystuje Kart Fizycznych "PhysX" firmy AGEIA.

[Fan]

przez Fan w 23 Sty 2006, 11:33

Pamietam jak podawno ze Stalker bedzie plynnie dzialal na kartach TNT, Vodo i bedzie zoptymalizowany pod slabsze kompy
A tu teraz tyle co ue3 , o sietttt tu juz nie jest fajne
Moze programisci mieli plan zostawic optymalizacje na koniec i nie wyrobili sie [ przyppuszczenie, nie znam sie na tym dobrze ]. Czyli liczyc ze wymagania beda poroju F.E.A.R a nawet troche wyzsze.