無制限の詳細-興味​​深いですが、私は非常に具体的な疑問を持っています...

数日前、 Hacker Newsのビデオ（およびHabréで思い出させてくれたayambit氏）がUnlimited Detailという会社について語っています。 （！）一般的に。 最新のビデオカードの機能を何百回も超えています（著者によると、数千回、これについては後述します）。

誰も見ていない場合：



最初に、念のため、それが何であるか、そしてプログラマーとして、私が3DカードのないネットブックでCrysis 3をすぐにプレイすることを疑うという事実について...

（多くの言葉と技術的な詳細があります）

無制限の詳細

だから、あらゆる種類のグラフィックアルゴリズムとコンピュータービジョンに夢中になり、OpenGLにかなり精通している-私はこれに本当に興味がありました。 ビデオは何について話していますか？ 現在の通常のグラフィックスは、ポリゴンで構成されています-平らな表面。 カードが良いほど、より多くのポリゴンを描くことができます。 しかし、実際のオブジェクトは、結果として、限られたポリゴンセットから構築されることが多いため、丸みを帯びています（ビデオのポット、ハッチ、石、草の例）、これらの制限をある意味で回避できる方法はありますが、独自の問題があります。

昔ながらのOpenGL 3 / DirectX11メソッドを使用-視差マッピング、テッセレーション

ポリゴンプレーンの制約を回避する1つの方法は、視差マッピングです。 開発者はビデオで彼について話しています。


問題は明らかです-エッジはまだ直線のままです。 さらに、これにより、ビデオカードに大きな負荷がかかります（シェーダー計算のため）ので、それらに関与することはありません。

2番目のオプションはテセレーションです。 これは、DirectX 11（および今日では既にバージョン4を既に採用しているOpenGL 3）の分野からのはるかに高度な方法ですが、ここでは数百語の価値があります。

あなたが見ることができるように-石は「正直に」コーナーに表示されます。 ハイエンドカードの真のデモ（メモリが変わらない場合）-GF100（GeForce GTX 4x0）およびATI R800（Radeon 5xxx）のGeForce 28x ... （修正についてはinfiに感謝）

一般に、最新のボードのテッセレーションにより、多くの点で、ポリゴンの制限をほぼ無制限の詳細（UD）と同じようにバイパスできます。 これは事実であり、著者はビデオで言っていない。

無制限の詳細は何をしましたか？

さて、UDに戻ります。 そのため、著者は、数十億（！）ポイントのリアルタイムシーンをレンダリングできる検索アルゴリズムを開発したと主張しています。 ラスタライズ（レンダリング）されるのはポイントクラウドです。つまり、三角形はなく、多数の多数の小さなポイントしかありません。

比較のために、私はかつて最新のカード（8600GTS）でテストしましたが、24 fpsで1000万ポイントしかレンダリングできませんでした。 UDは数十億（！）を主張します。つまり、8600を購入するには100個必要です。 ビデオカードのパフォーマンスの伸びは年間わずか22％ですが（ビデオのUDによると）、3Dアクセラレータの同様のFPSを長時間待たなければなりません。 （23年はどうですか？1.22 ** 23 = 100）

UDを高速化するものは何ですか？ 画面上に合計1024x768 = 786000ピクセルがあるためです。 特定の3Dポイント（フラットパネルモニターに対応）がわかっている場合、必要な操作は毎秒786,000 * 25 = 2,000万回のみです。 最新のプロセッサは、最大30億処理できます。 だから自治体で-おそらくプロセッサ上で。 しかし、ここに問題があります。これまでのところ、この最小ポイントセットを正確に計算するアルゴリズムを実際に見つけた人はいません。

現代のゲームでは、いわゆるオクルージョンカリングが使用されます。



ご覧のとおり、グリッドをオンにすると、家の一部が単純に消えます（描画されません）。 より高度なレベルでは、カリングは文字通りポリゴンのレベルで機能します-見えないものをすべて隠します（背後にある、見えないところにあるもので閉じられますが、最後の2つはわずかに異なり、非常に古いカリング-錐台カリング）。

それで-実際、UDの作者はそのようなアルゴリズムを発明しましたが、それはポイントのためだけです。 つまり、それだけで描画して表示する必要がある最小数のポイントを見つけることができます。 同じオク​​ルージョンカリングですが、ピクセルレベルで-これは閉じられます。

それは思われる-幸せがあります！ 草はもはや平らではなく、すべての枝が見えるようになり、まくらぎさえ凸になります。

さて、仲間、チューナ...ソフトウェアエンジニア...今、私たちの脳をオンにして、何が間違っているのかを理解しましょう...（疑問があります）...

ここで何かが間違っています...

まず、ビデオが言うように、NVidiaとATIはこのテクノロジーを切望していません。 誰もが2年ごとに1000ドルでカードを必要とし、誰もがCPUでプレイする場合、それは理解できます。 しかし、一方で-なぜ購入して埋めないのですか？ どうやら心配していません。 なんで？

だから...考えてみましょう。 1024x768を25 fpsで再生するには、2,000万回の操作が必要です。 現在の割合は30億回の操作を行っています。つまり、下位レベルのコマンドが_search_に1つしか描画されないことを意味します。 さて、レンダリングとしましょう-これは基本的に4x4マトリックスによる乗算であり、そこには除算があります。 これが可能であることは認めますが、検索を開始します。

だから、彼らが言うように、あなたが探す必要がある20億ピクセル、...

1.これらすべてをどこで詰め込みましたか？

ポイントクラウドを圧縮するための一般的なアルゴリズムはありません（写真-JPG、DDSなど）。つまり、すべてのポイントをメモリに保存します。 以下は、繰り返しの要素がほとんどないジャングルのシーンです。 20億ポイント*（4バイト（浮動）* 3座標+ 3色* 1バイト（uint8））= 30ギガバイトのRAM ...したがって、これは明らかにホームコンピューターに適合しません...

まあ、完全にパラノイアの場合：ジャングルのシーン（20億ポイント、理論上は30ギガバイト）は、同じCrysisのどのレベル（100倍以上）に比べても非常に小さいことに注意してください。 したがって、理論上の30ギガは100倍になる可能性があります...または各空き地の各出口で、新しい空き地の新しい30ギグの読み込みを待機します（毎秒30 MBのハードドライブ速度= 1000秒またはクリアごとに16分）。 :)最初のゲームの古き良き時代のように-10のステップ...「ロード....」

オプションは何ですか？ ウィンチェスター-彼らは大きい、30ギガバイトは問題ではありません...彼らは何らかの種類のインデックスを構築し、それをメモリに保存します、これらの30ギガバイトはハードドライブに保存され、必要に応じてアクセスされます...ここに質問があります。 ハードドライブへのアクセス（ランダムシーク）は9ミリ秒です。つまり、1秒あたり100回の読み取りのみです。 つまり、フレームごとに4つ以下の検索です。

また、ビデオを見ると、ランダムなシーク（順不同の読み取り）が必要になります。一部の「象」はカメラの近くにあり、FIGの他の人は距離を知っているためです。 つまり、少し左に、少し右に移動すると、非常に大きな数（最大768,000ポイント）ではなく、30ギガファイルに散在するポイントを再度読み取る必要があります。 これらのポイントがすべて連続して記録された場合-問題ありません-現代の家庭用ハードドライブは1秒あたり数十メガバイトを順番に読み取りますが、ランダムに読み取ります-それでも問題があります...要求は基本的に読み取る必要があります）。

そのため、ここで2つの質問に遭遇します。すべての保存場所と再現方法です。開発者は、ギグリーダーの工作員がいるマシンを使用し、すべてのデータはメモリにある可能性があります。 しかし、何十ものギグはありません。

もちろん、Elite for Spectrumは64Kのほぼ無限の宇宙を詰め込んでおり、 製品 Fabrauschは181千バイトの都市全体を詰め込んだことを覚えています（ 非常に 巧妙 な方法で.. ）。 しかし、ここでの手続き型テクスチャの方法は、特に著者を救うものではないことを教えてくれます。

2.営業時間、3Dアーティスト、失業、暴動...

稼働時間。 これまでのところ、すべての技術は埋め立て用に設計されています。 すべての3Dエディター（特定のエディターを除き、私も一緒に作業しましたが、その名前でさえ誰にもわかりません）は、ポリゴン用に設計されています。 3Dアーティストはすべてポリゴンで考えます（もちろん、zBrushはゲームシーンを少し変更しますが、それでも作業は最初は低ポリゴンモデルで行われます）。 すべてのテクスチャデザイナーは、ポリゴンモデルの操作に慣れています...すべてのモデル最適化アルゴリズムは、ポリゴン用に設計されています...すべての圧縮アルゴリズムは、フラットテクスチャ（JPG、DDS）用に設計されています。

ポイントクラウドを処理する手段も、それらを描画できる人も、圧縮アルゴリズムも十分ではありません。 そこには、ビデオに小さなシーンが示されており、それがわかったように、上に30ギガバイトのスペースが必要だと思います...しかし、この種のデータを圧縮するための特別なアルゴリズムはありません！

もちろん、開発者は、通常のモデルを（テクスチャを使用して）点群に変換することができると言いますが、まだ行っていないことを認めています。 これはアーティストの不足の問題を解決するかもしれませんが、それは圧縮とボリュームの問題を解決しません。

3.グレアや反射は必要ありません。Doomをプレイします！

開発者は、「ちらつきの影に注意を払わないでください-これはシャドウマップをマップするのに十分ではありません」（原則として、シャドウマッピングパラメーターについて話している-ここでは明確であり、特定のシーンに合わせて調整する必要があります）、まだ問題があります 特に、現代のゲームであなたを感動させるものはほとんどすべてシェーダーです。 ハイライトはシェーダーの結果です。 そしてシェーダーにとって、彼にとっての主な入力事項の1つは、サーフェス上の通常のポイントです。 （ 写真 ）この矢印（三角形の各ポイントのみ）は、その中の「ハイライト」の強さを決定するものです。 同じ変位マッピング、反射（特に！）そして光の屈折のダンスは彼女からです。

今問題。 点群の中の点には通常はありません...彼女が矢を引く場所はありません-彼女はただの点です。 法線の場合、彼女は、彼女がサーフェスを形成する少なくとも2つの他のポイント（井戸、または法線の方向）を知る必要があります。 したがって、反射、屈折、光沢などはできません。 簡単に言えば、実際のポイントクラウドは光沢のあるプラスチック（または完全に艶消しのプラスチック）でさえあり得ません-まぶしさは除外されます-それらは単に計算できません。 したがって、ビデオに表示されるものはすべてマットです-グレアはありません。

実際、ここで私は少し嘘をついています-そしてもちろん、ポリゴンモデリングの古い方法を使用している場合-点は法線を持つことができます。 しかし、正直なクラウドでは、通常のポイントはありません。 法線はもちろん、どこかから取得する必要がありますが、そのためには三角形または多角形が必要です。


これは、一般的に、無制限の詳細をレンダリングするポイントクラウドの例です。 ちなみに、これは詳細が「無限」ではないことを説明していることに注意してください。 それは有限であり、著者は、ほぼ無制限のサイズレベル（一般に疑わしい）を探すことができることを念頭に置いていました。

影が何らかの理由で機能する理由の後退：影があると、ここで物事が簡単になります-シーンは再び太陽の視点から（見えないように）レンダリングされ、カメラの観察者に見えるこれらの点（太陽に見える）を比較します-見えるものは明るい（太陽の下で）、目に見えないもの-日陰で。

もちろん、ビデオでは、湖の反射（Quake 1：a）を確認できます。 しかし、開発者は不正行為を行ったことを認めており、実際にはシーンは2つあり、1つは上、もう1つは下です。 確かに、このような原始的な効果（平面からの反射）は数学的に簡単に計算できます。 もう1つの質問は、すでにおなじみの「リップル」です。ここでは、プロセッサで計算しないのはすでに非常に簡単です。レイトレーシングには時間が必要です...

したがって、グレア、反射などのすべてのクールな効果は、一時的に（ポイントクラウドまたはポイント間のリアルタイムでポイント法線を計算する方法を理解するまで）放棄し、曇りの天候ですべてのゲームを実行する必要があります（ラドゥーム、すでに反射がありました...）

簡単に言えば、ここを見てください-法線のない最初の2つのオプションがあります。


別の問題は透明性です。 UDが表示されるカメラに最も近いピクセルのみを探している場合、この最も近いピクセルの背後にあるピクセルを検索することが問題になる可能性があり、検索アルゴリズムでは提供されません。 そして、これがまさに透明度の仕組みです。フロントピクセルの50％が背後の色と混ざります。

4. ロシア系アメリカ人は、 torreゲームに500ドルを支払いますか？

ゲーム業界での主な問題の1つは、あまりにも詳細なオブジェクトを作成する必要があることです（これには反対です-実際の生活にもっと似たゲームよりも適度なグラフィックスでより楽しいワインドアップゲームを提供します...現実が欲しければ、外に出ます）ゲームではなく）数千万ドルがすでにゲームに費やされているのはこのためです... GTA4-1 億ドル ！

だから、今では角度はまだカットされています...いいえ、反対に、ゲームでは3Dモデルにまだ角度があるという事実のためです-価格はオブジェクトの開発のためにまだ適度です。 しかし、各ゲームアイテムをzBrushで開発しなければならない場合は...ポイントで...詳細をミリメートルに減らします...ゲームの価格はさらに高くなります...もちろん、ロシアはそれほど気にしませんが、それでもゲーム業界がこのような技術の導入に抵抗するもう1つの理由です無制限の詳細のような。

5. AI？ 物理学？ 骨？

私もこれを完全に忘れていました...今ではビデオカードは開発者を助け、AIと物理学を計算するためにパーセントをほぼ自由に残します（後者はビデオカードにも転送されています）。 パーセントがグラフィックスの計算のみを処理する場合-AIと物理学は誰もカウントしません。 いわゆるスキニングと同様に、ボーンを使用してアニメーション中にキャラクターモデルを曲げます。 これは現在、CPUまたはGPUでもあります。 そして、すべてがすでにCPUにある必要があります。

そのため、ビデオカードなしで「 無限のディテール」を実現するには、愚かなAIと、プロセッサ時間が足りないために地面を通過するオッシファイしたプレーヤーで支払う必要があります。

もちろん、マルチプロセッシングは役立ちますが、これまでのところ、現在の現実では、足の無制限の詳細にある別の小さなクローブです。

一般的に...

一般的に、ビデオは印象的です。 そして、著者が示したとおりのことをしたことは間違いありません。 おそらくどこかで（32GBの工作員のように）角が切り取られましたが、それでも存在しています。 さらに、Hacker Newsのハッカーは、UDの作者がおそらくアルゴリズムの分野で世界をリードする開発者の1人であることを発掘し（Greg Douglas、おそらくR-Treeアルゴリズムの開発に関連するものと同じ）...しかし、ここに何かあります（上記）、これが主流のゲームで許可されることを疑います...（少なくとも16か月は、Unlimited Detail開発者が約束するように）。

しかし、良い起業家活動のように、あなたがすることは不可能だと多くの人が言うほど、より良い方法（おそらく）を見つけました。 UDの紳士は、これらすべての問題を回避する方法を見つけたかもしれません。この技術はラップトップで実際に機能します。しかし、これまでのところ、理論的には、私はそれらのいずれか（... -経験は、通常、奇跡は存在しないことを示唆しています。

さらに重要なことに、ゲーム業界には、このテクノロジーを採用してツールをすべて作り直し、人々を再訓練し、そのようなデータを圧縮および保存するための新しいアルゴリズムを開発するインセンティブがありません。ビデオカードのレベルが近づくと、目の詳細はすでに区別できませんUDが提供するもの。 また、視覚的には、UDデモは7年間ほとんどすべての最新ゲームを失います。

歴史の経過を予測することは、ありがたいことではありません。 理論上の問題を表明しただけです。

まあ、時間がわかります...


ヨイハジ
ハブルからの眺め

PS Unlimited Detailが2年前に発見されました...