Специалисты AMD сократили требования к видеопамяти для 3D-рендеринга деревьев с 38 ГБ до всего лишь 52 КБ

Исследователи AMD продемонстрировали технологию, которая кардинально меняет подход к рендерингу растительности в 3D-сценах. Благодаря переносу задач процедурной генерации с центрального процессора на графический, потребность в видеопамяти для отрисовки сложных сцен с растительностью упала более чем в 680 000 раз, открывая тем самым путь к созданию миров беспрецедентной детализации.

Новый метод рендеринга сложных 3D-сцен снижает требования к видеопамяти (VRAM) с 34,8 гигабайт до всего лишь 51 килобайта. Такой впечатляющий результат был достигнут с помощью новых инструментов API DirectX 12 — рабочих графиков (Work Graphs) и узлов сетки (Mesh Nodes). Демонтрация технологии состоялась на конференции High-Performance Graphics 2025. Новая технология позволяет генерировать высокодетализированные, уникальные и анимированные деревья в реальном времени непосредственно силами графического процессора (GPU), практически исключая из этого процесса центральный процессор (CPU) и устраняя необходимость хранить в памяти гигабайты геометрических данных.

Суть технологии: от хранения к генерации

Традиционный подход к генерации игровых миров, особенно с густой растительностью, подразумевает, что геометрия каждого дерева, каждой ветки и листа — то есть данные об их форме и полигонах — должна быть загружена и сохранена в видеопамяти видеокарты. Это создает в вычислительной системе серьезное узкое место: чем детальнее и обширнее лес, тем больше требуется VRAM, что напрямую влияет на производительность и доступность контента для пользователей с менее мощными системами.

Инновация AMD переворачивает эту модель с ног на голову. Вместо того чтобы хранить готовые 3D-модели, в видеопамять загружается лишь крошечный набор инструкций — всего 51 КБ на тестовой сцене. Эти инструкции, по сути, являются рецептом, по которому графический процессор самостоятельно «выращивает» деревья для каждого кадра «на лету». Данный процесс называется процедурной генерацией, но впервые он был практически полностью перенесен на GPU благодаря двум ключевым технологиям.

1. Рабочие графики (Work Graphs): Это функция в API Direct3D 12, которая позволяет графическому процессору самому ставить себе задачи, без постоянного обращения к CPU. Если раньше CPU выступал в роли менеджера, который раздавал команды, то теперь GPU может автономно управлять своей загрузкой, создавая и выполняя новые задачи по мере необходимости. Это значительно сокращает задержки и повышает общую эффективность.
2. Узлы сетки (Mesh Nodes): Это расширение рабочих графиков, которое позволяет GPU напрямую генерировать сложную геометрию. Архитектор AMD Маттеус Чайдас (Matthäus Chajdas) метко охарактеризовал эту связку как «превращение самого рабочего графика в шейдер-усилитель на стероидах». Именно узлы сетки дают возможность создавать сложные полигональные сетки деревьев из ничего, основываясь лишь на базовых параметрах.

В демонстрационной сцене, работающей на видеокарте AMD Radeon RX 7900 XTX, процесс генерации уникальной геометрии деревьев и их отрисовки занимал всего 3,13 миллисекунды. При этом система предлагает художникам и разработчикам более 150 параметров для управления внешним видом деревьев в реальном времени, включая сезонные изменения, анимацию ветра, обрезку веток и автоматическую настройку уровня детализации (LOD).

«В течение многих лет разработчики игр мечтали о полностью управляемом GPU рендерере, где вся обработка сцены происходит на графическом процессоре», — заявил архитектор AMD Маттеус Чайдас.

Перспективы применения технологии

Идея GPU-управляемых конвейеров рендеринга не нова, но рабочие графики, ставшие результатом сотрудничества Microsoft, AMD и других участников индустрии, являются реальным шагом к ее воплощению.

«AMD внесла значительный вклад в разработку рабочих графиков с самого начала… Это была продуктивная совместная работа всей индустрии», — отметил инженер команды Microsoft DirectX Амар Патель (Amar Patel).

Хотя технология демонстрирует впечатляющие результаты, ее массовое внедрение потребует времени. Во-первых, она зависит от поддержки на аппаратном уровне, которая в настоящее время ограничена видеокартами AMD RDNA 3 и новее, а также NVIDIA GeForce 30-й серии и новее. Во-вторых, разработчикам игр потребуется время на изучение и интеграцию нового API в свои движки. Наглядным примером является технология Mesh Shaders, которая, несмотря на свой потенциал, нашла применение лишь в нескольких крупных проектах, таких как Alan Wake 2.

Тем не менее, потенциальные выгоды огромны. Для игроков это означает возможность увидеть более богатые, плотные и динамичные миры без необходимости покупать флагманские видеокарты с огромным объемом памяти. Для разработчиков — это свобода от жестких ограничений по «бюджету» памяти и возможность создавать по-настояшему живые, меняющиеся окружения.

Более того, продемонстрированный подход не ограничивается только деревьями. Подобный метод процедурной генерации может быть применен к любым сложным объектам: зданиям, скалам, траве и многому другому. В перспективе это может коснуться даже текстур, где уже ведутся исследования по использованию нейросетей для сжатия данных, чем занимаются как AMD, так и NVIDIA.

Источник: tomshardware