AMD представила технологию Tetrahedral Cages для снижения расхода видеопамяти при трассировке лучей

Инженеры компании AMD раскрыли подробности новой методики рендеринга под названием Tetrahedral Cages, призванной решить ключевую проблему трассировки лучей в современных играх. 17 сентября на профильном портале GPUOpen исследователь AMD Fellow Хольгер Грюн продемонстрировал технологию, способную обрабатывать сотни миллионов независимо анимированных полигонов в реальном времени без колоссальных затрат видеопамяти и процессорного времени. В качестве наглядного примера была показана масштабная сцена с 25000 колышущихся на ветру растений, насчитывающая около 2.8 млрд треугольников на максимальном уровне детализации.

После применения алгоритмов отсечения и выбора уровня детализации видеокарта Radeon RX 9070 XT обрабатывала порядка 500 млн анимированных треугольников за кадр с расчетом первичных лучей и лучей теней. Демонстрационная сцена стабильно работала со скоростью более 60 кадров в секунду в разрешении 1080p. Для сравнения, классический подход к обработке аналогичной плотности динамической геометрии потребовал бы свыше 80 ГБ видеопамяти исключительно под структуры ускорения, что делает невозможным запуск подобных сцен на существующих потребительских графических ускорителях.

Традиционная реализация рейтрейсинга требует регулярного пересчета так называемых иерархий ограничивающих объемов или структур BVH, помогающих видеокарте быстро находить пересечения лучей с объектами. Если в кадре движется огромное количество объектов вроде листьев или травы, движок вынужден покадрово обновлять структуры для каждой отдельной модели. Разработка AMD предлагает упаковывать плотную геометрию внутрь легковесных деформируемых тетраэдрических каркасов. Вместо изменения положения каждой вершины обновляется лишь внешняя простая сетка, а сама детализированная трехмерная модель и ее структура ускорения остаются статичными и используются повторно.

Благодаря математическому преобразованию координат лучей обратно в базовую систему координат исходной модели нагрузка на память снизилась в 47 раз. Затраты видеопамяти на хранение структур ускорения сократились с теоретических 80 ГБ до скромных 1.7 ГБ. Время покадрового обновления структур BVH при этом уменьшилось с более чем 300 мс до 3.3 мс, что представляет собой ускорение более чем в 90 раз. Подобный скачок в производительности напрямую устраняет главное узкое место, из-за которого разработчики были вынуждены существенно урезать плотность растительности и интерактивность окружения в проектах с аппаратной трассировкой лучей.

Новый метод имеет и технологические компромиссы, о которых авторы говорят напрямую. Каркасный подход лишает систему точечного покадрового контроля над каждой отдельной вершиной исходной геометрии, а также не поддерживает изменение топологии полигональной сетки. По этой причине методика малопригодна для сложной анимации лиц или деформации тел персонажей крупным планом. Основной областью ее применения исследователи называют густые леса, поля с высокой травой, симуляцию толпы и фоновые модели, где общее движение важнее микродеформаций.

Научная работа команды AMD получила 3 место в рамках престижной премии Wolfgang Straßer Best Paper Award на конференции High-Performance Graphics 2026. Чтобы ускорить распространение методики среди создателей движков, инженеры уже готовят примеры кода для DirectX Raytracing и профильную библиотеку на языке C++. Несмотря на то что речь идет об исследовательской демонстрации, а не о готовой функции в релизных играх, предложенная концепция открывает путь к созданию детализированных динамических миров без необходимости устанавливать в компьютеры монструозные объемы видеопамяти.