Новая технология позволяет генерировать деревья в реальном времени прямо на GPU, экономя гигабайты видеопамяти

Группа исследователей из Университета прикладных наук Кобурга и компании AMD представила новую технологию процедурной генерации деревьев и растительности, которая работает в реальном времени непосредственно на графическом процессоре. Их метод позволяет создавать высокодетализированные сцены, которые в обычном виде потребовали бы десятки гигабайт видеопамяти, используя для этого всего несколько килобайт исходных данных.

Основой технологии стали рабочие графы (work graphs) на GPU — одна из новых возможностей в современных графических API. Этот подход позволяет отказаться от предварительной генерации и хранения тяжеловесных полигональных моделей деревьев. Вместо этого вся геометрия — от стволов и веток до каждого отдельного листа, плода или цветка — создается на лету в каждом кадре.

В своей работе исследователи продемонстрировали сцену с 1200 деревьями и кустарниками 20 различных видов. В виде традиционной геометрии эти объекты заняли бы 34,8 гигабайт. С помощью предложенной технологии для генерации этой же сцены потребовался всего 51 килобайт данных. При тестировании на видеокарте AMD Radeon RX 7900 XTX медианное время на генерацию и отрисовку деревьев составило 3,13 миллисекунды.

Система также поддерживает динамические эффекты: смену времен года с появлением снега на ветках или весенним цветением, деформацию от ветра и возможность редактирования в реальном времени. Технология включает в себя непрерывный уровень детализации (LOD), который плавно снижает количество полигонов у объектов на расстоянии, и продвинутые методы рендеринга для создания реалистичного освещения и теней.

Авторы отмечают, что их метод значительно снижает требования к объему видеопамяти для детализированной растительности в играх и других интерактивных приложениях, решая проблему, когда производительность GPU растет быстрее, чем объемы и скорость VRAM.