Seite 1: Metro: Exodus mit RTX und DLSS im Technik-Check

metro-exodusHeute ist es nun soweit und das erste Spiel mit der Unterstützung von RTX und DLSS startet. Auf die spielerischen Aspekte von Metro Exodus wollen wir nicht genauer eingehen. Stattdessen konzentrieren wir uns auf die Technik. Per RTX soll die Beleuchtung in Metro: Exodus realistischer denn je sein, DLSS kann für ausreichende FPS sorgen.

Bisher kennen wir die Implementierung der Ray-Tracing-Effekte mittels RTX bzw. DXR nur von Battlefield V. Hier wird allerdings keine Umgebungslichtsimulation duchgeführt, sondern per Ray Tracing werden Spiegelungen und Reflexionen berechnet. Metro: Exodus hingegen simuliert eine möglichst realistische Beleuchtung mittels Ray Tracing. Damit sehen wir ein zweites Anwendungsfeld für Berechnungen mittels dieser Technik. Warum wir bisher keine Kombination aus vielen Berechnungen, basierend auf Ray Tracing gesehen haben, ist vermutlich schnell erklärt, denn die Rechenleistung der aktuellen Hardware reicht noch nicht aus. Im Falle der Reflexionen in Battlefield V werden maximal 40 % der Pixel mittels Ray Tracing berechnet. Eine Kombination aus vielen Ray-Tracing-Effekten ist also durch die aktuell vorhandene Rechenleistung begrenzt.

Bevor wir zu den Benchmarks und den Erläuterungen der Ray-Tracing-Effekte kommen, noch ein paar Worte zur technischen Umsetzung der Version, die wir getestet haben. Es handelte sich um eine Pre-Release-Version. In solchen kann es immer wieder zur Fehlern kommen. 

Metro: Exodus soll das erste Spiel sein, welches ab Start die Unterstützung für DXR und DLSS bietet.Während der Tests sind wir aber auf zahlreiche Probleme gestoßen. So sorgt der Wechsel der DXR-Einstellungen reproduzierbar dafür, dass das Spiel beim nächsten Start abstürzt und erneut ausgeführt werden muss. NVIDIA weist daraufhin, dass nicht der aktuellste GeForce 418.81 verwendet werden sollte, sondern der etwas ältere GeForce 417.17, was allerdings auch keine Besserung brachte.

Ray Traced Global Illumination

Die von 4A Games gewählte Ray-Tracing-Umsetzung hört auf den Namen Ray Traced Global Illumination. Die Berechnung von Licht und Schatten ist ohne ein echtes Ray Tracing schwierig bzw. kann immer nur eine Annäherung an das möglichst ideale Resultat sein. Effekte wie die Lichtstreuung werden nicht in Echtzeit berechnet, sondern sind vordefiniert (pre-backed) als Materialeigenschaft hinterlegt. Selbst solche Dinge wie Kernschatten und Sekundärschatten werden über Filter realisiert und sind keinesfalls eine echte Simulation der Lichtverhältnisse.

Techniken wie Ambient Occlusion (AO) beschreiben die Erzeugung eines Schattens auf Basis einer oder mehrerer Lichtquellen. In seiner einfachsten Form bildet AO bei einer kleinen Lichtquelle einen harten Schatten. Je größer die Lichtquelle wird, desto weicher muss auch der Übergang zwischen Schatten und restlicher Szenerie werden. Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) ist eine Weiterentwicklung des einfachen AO und reduziert den Rechenaufwand auf den sichtbaren Bereich. So müssen keine Schatten berechnet werden, die gar nicht sichtbar sind. Einer der vielen verfügbaren Algorithmen für SSAO ist das Horizon Based Ambient Occlusion (HBAO). Aus Performance-Gründen berechnet HBAO aber nicht die komplette Szene in voller Auflösung (nicht für jeden Pixel wird ein entsprechendes Sample angelegt), sondern in einer niedrigeren. Dies kann dann aber dazu führen, dass es zu Artefakten in der Darstellung der Beleuchtung kommt, die dann auch noch störend flackern. Mittels HBAO+ werden die Berechnung von Licht und Schatten in voller Auflösung durchgeführt.

In Metro: Exodus wird die Beleuchtung mittels Ray Traced Global Illumination durchgeführt. Da hier ein Ray Tracing zum Einsatz kommt, läuft dies über die DXR-API von DirectX 12. NVIDIA hat in der Turing-Architektur eine Hardwarebeschleunigung für die dazugehörigen Effekte eingebaut, was es den Grafikkarten mit Turing-GPU möglich machen soll, die Berechnungen schneller auszuführen.

Auswirkungen des Ray Traced Global Illumination

Den Effekt der Berechnung der Beleuchtung mittels Ray Tracing lässt sich in Screenshots und Videos sicherlich am besten darstellen.

Auf den Screenshots sind die Unterschiede kaum wahrzunehmen, etwas besser aber im Video sichtbar.

Die Berechnungen der Ray Traced Global Illumination sind weniger an einzelnen Effekten auszumachen, als dies für die Reflexionen in Battlefield V der Fall ist. Im direkten Vergleicht fällt allerdings auf, dass sich die Beleuchtung insgesamt deutlich näher an der Realität orientiert. Bereiche, die dunkler sein müssten, sind auch entsprechend dunkel und werden nicht durch eine Pre-Backed-Beleuchtung verfälscht. Im Video ist dies ganz gut zu sehen.