Le nuove tecnologie di Nvidia per rendere i giochi migliori

Da Simultaneous Multi-Projection ad Ansel, fino a VRWorks Audio: Nvidia al lavoro su diverse soluzioni per migliorare i giochi in realtà virtuale e non solo.

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a cura di Manolo De Agostini

Oltre alle nuove schede video, durante il Dreamhack di Austin Nvidia ha illustrato alcune nuove tecnologie. L'azienda ha confermato il supporto dell'architettura Pascal alla visualizzazione di contenuti HDR (High Dynamic Range) e la piena compatibilità con gli schermi 1080p e 1440p a 240 Hz, display ultra-wide a 1440p e 190 Hz e schermi 4K fino a 120 Hz. Il produttore di chip grafici ha anche illustrato una tecnica di rendering chiamata Simultaneous Multi-Projection.

Nvidia ha spiegato che le tecniche attuali permettono di renderizzare un solo viewport per singolo passaggio. Questo modus operandi è ideale quando si ha a che fare con un solo monitor, ma non è ideale in mondo in evoluzione, con configurazioni a più schermi, display ultra-wide (21:9) e visori VR con due display che necessitano di tecniche di warping (deformazione) e rendering uniche.

pascal marvels

In presenza di più schermi, applicando le tecniche attuali, si osserva una deformazione del contenuto sui monitor periferici - quelli laterali. Questa operazione, su uno schermo usato per la realtà virtuale, spreca anche delle prestazioni, mostrando parti d'immagine che non saranno mai nel campo visivo di chi indossa il visore.

Con Simultaneous Multi-Projection Nvidia vuole risolvere questi problemi renderizzando una scena con le giuste proporzioni su ogni display in configurazione multi-monitor. Secondo il CEO di Nvidia Jen-Hsun Huang finora era possibile migliorare il rendering solo se si aveva una GPU dedicata per ogni monitor, mentre adesso una GPU Pascal può gestire fino a 16 viewport indipendenti in un singolo passaggio di rendering. Qualcosa di simile, a quanto ricordiamo, è già possibile con l'architettura Maxwell 2.0 tramite tecniche come multi-res shading e multi-viewport, ma sembra che Pascal introduca alcune novità a livello hardware che consentono al metodo di lavorare meglio.

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In una configurazione a tre schermi, per esempio, la scheda video può mostrare le immagini sui monitor sinistro e destro in modo migliore, affinché risultino contigue a quelle del monitor centrale e avvolgenti, senza degrado prestazionale perché la scena è proiettata in un massimo di 16 modi differenti, ma non è calcolata altrettante volte.

Finora, nei titoli compatibili, questo problema si rivolveva con tre schede video, ma con Multi-Projection una sola GPU è capace di renderizzare tre viewpoint differenti, con due che correggono la distorsione. Nvidia ha applicato lo stesso concetto per dare vita a due nuove tecniche che affrontano le sfide della realtà virtuale: Lens Matched Shading e Single Pass Stereo.

Lens Matched Shading migliora le prestazioni pixel shading deformando anticipatamente l'immagine prima che raggiunga le lenti del visore. Questo evita che siano calcolati molti pixel che sarebbero scartati prima che l'immagine appaia sul visore.

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Single Pass Stereo aumenta le prestazioni geometriche permettendo agli schermi sinistro e destro del visore di condividere un singolo passaggio di rendering geometrico. Questo dimezza il carico di rendering VR, che tradizionalmente richiede alla GPU di disegnare la geometria della scena due volte, una per l'occhio sinistro e l'altra per quello destro. "Combinate con le prestazioni delle GPU GTX 1080, Simultaneous Multi-Projection fornisce un miglioramento delle prestazioni in realtà virtuale di due volte rispetto alla GeForce GTX Titan X".

C'è però un altro uso di questa tecnologia e lo stanno sperimentando i creatori di Myst e Riven su Obduction, nuovo titolo in arrivo su PC. In una demo mostrata all'evento di Austin il gioco girava in 4K a circa 50 FPS, poco sotto i 60 FPS desiderati su un display a 60 Hz. Con un semplice cambio d'impostazioni, il gioco ha iniziato a renderizzare le parti più laterali sul display a risoluzione più bassa, lasciando la sezione principale dello schermo, dove il giocatore focalizzato, alla massima qualità. Il frame rate è salito da 45-50 FPS a oltre 60 FPS, con una perdita di qualità accettabile, visibile solo focalizzandosi sull'immagine con l'intento di cercare eventuali imperfezioni. Tale tecnica funzionerà tanto sulle GPU Maxwell 2.0 che su quelle Pascal e ricorda in qualche modo il foveated rendering che potrebbe risultare molto utile in realtà virtuale (Valve ne sta facendo uso).

Un'altra tecnologia di cui ha parlato Nvidia è Ansel, una soluzione per "scattare" istantanee, meglio note come screenshot, all'interno dei giochi in modo nuovo e migliore. "Gli strumenti attuali sono incredibilmente limitati. Per avere lo screen perfetto è necessario premere rapidamente il tasto Stampa, mentre si è legati alla telecamera in game e alla risoluzione del monitor. L'assenza di precisione e controllo rende quasi impossibile catturare lo scatto che si desidera".

introducing nvidia ansel

nvidia geforce gtx 1080 nvidia ansel super resolutionCon Ansel Nvidia ha creato uno strumento di cattura in game più potente. "Ansel vi permette di fermare il tempo. Potete comporre i vostri scatti da qualsiasi angolo e modificare l'immagine con filtri in post processing. Potete catturare a risoluzioni incredibili (fino a 32 volte quella del vostro monitor, fino a 61440 x 34560 pixel), prendere immagini EXR per catturare l'intero spettro colore e condividere i vostri screen a 360° tramite smartphone, PC e visori VR". Si possono quindi prendere immagini 2D o 3D, manipolarle e poi salvare per pubblicarle e visualizzarle.

ansel games

nvidia ansel user interface

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Durante l'evento Ansel è stato mostrato in funzione con The Witness e The Witcher 3. Le immagini a 360 gradi sono visibili tramite il visore HTC Vive, Google Cardboard VR o lo smartphone. Lo strumento sarà integrato in The Division, Paragon, No Man's Sky e altri titoli in futuro.

pascal vrworks

Nvidia ha anche annunciato l'integrazione di PhysX in VRWorks, permettendo al giocatore di guadagnare il senso del tatto nella realtà virtuale. "Gli sviluppatori possono rilevare quando un controller per la mano interagisce con un oggetto virtuale e permette al motore di gioco di fornire una risposta visiva e aptica fisicamente accurata. PhysX consente agli sviluppatori di modellare il comportamento fisico del mondo virtuale attorno a voi in modo che tutte le interazioni, che siano un'esplosione o una mano che impatta con l'acqua, siano accuratamente simulate e si comportino come nel mondo reale", ha spiegato Nvidia.

L'azienda ha anche annunciato che è possibile usare le GPU per produrre un vero audio 3D in realtà virtuale. A tutto questo Nvidia ha dato il nome VRWorks Audio. Praticamente parliamo di "ray tracing" applicato all'audio: gli sviluppatori possono modellare fisicamente l'audio che ribalza sulle diverse superfici della scena, permettendo un riverbero realistico tra gli effetti.

Il modo in cui sentiamo i suoni non è influenzato solo dalla posizione della sorgente, ma anche da una miriade di altri aspetti - pensate all'eco in montagna o a persone che parlano dietro un muro più o meno spesso, giusto per fare alcuni esempi. Praticamente la "fisica" dello scenario in cui vi trovate influenza anche come sentite il suono. Per mostrare VRWorks Audio e le altre tecnologie Nvidia pubblicherà diversi mini giochi per HTC Vive su Steam, in una collezione chiamata The Nvidia VR Funhouse.