Nerwowa noc przed konferencją: kiedy wszystko, co mogło pójść źle, zaczęło się sypać
Wyobraźcie sobie scenę: jest środek nocy, a ja siedzę przed ekranem, z kubkiem kawy w jednej ręce i głową pełną stresu. Do ważnej prezentacji na konferencji pozostało tylko kilka godzin, a scena, którą miałem pokazać, to mój najnowszy projekt z renderowaniem wolumetrycznym. Wszystko szło świetnie do momentu, gdy nagle odkryłem, że obraz, który widzę, to nie ten, na którym pracowałem przez ostatnie tygodnie. Artefakty, które pojawiły się w scenie, przypominały plamy na obrazie Picassa – nie do zniesienia. W głowie zaczęła mi się kotłować myśl: „Czy zdążę to naprawić? Co poszło nie tak? Czy rzeczywiście to koniec mojej kariery?”
W tym momencie presja sięgnęła zenitu. Próbując znaleźć przyczynę, rzuciłem się w wir testowania różnych ustawień, modyfikacji shaderów i prób próbkowania. Wiedziałem, że albo uda mi się uratować ten render, albo cała moja prezentacja padnie niczym domek z kart. I choć czułem, jak czas ucieka, postanowiłem nie poddawać się bez walki.
Diagnoza problemu: artefakty zamiast oczekiwanej mgły
Pierwszym krokiem było zidentyfikowanie, skąd biorą się te nieprzyjemne plamy i zniekształcenia. Okazało się, że głównym winowajcą był zbyt niski poziom próbkowania w metodach ray marching, które w moim przypadku wykorzystywałem do symulacji dymu i mgły. Przy ustawieniach domyślnych scena wyglądała świetnie, ale w momencie, gdy zwiększyłem rozdzielczość, artefakty zaczęły się pojawiać niczym czarne plamy na białym płótnie. Zmniejszenie głębi próbki czy zwiększenie liczby prób okazało się jednak kosztowne pod kątem czasu renderowania, a w tym momencie liczyła się każda minuta.
Próbowałem też różnych algorytmów integracji światła, od podstawowych metod typu ray marching po delta tracking. Niestety, żadna z nich nie dawała pełnego efektu bez niepokojących zniekształceń. W pewnym momencie przypomniałem sobie, że w 2018 roku, podczas pracy nad innym projektem, miałem podobny problem i uratowało mnie… wyłączenie globalnego oświetlenia. Tak, dobrze słyszeliście – czasami mniej znaczy więcej.
Nietypowe rozwiązanie: jak wyłączenie oświetlenia uratowało noc
Po kilku godzinach frustracji wpadłem na myśl, aby spróbować czegoś niekonwencjonalnego. Co jeśli wyłączę globalne oświetlenie i skupię się na lokalnym, sztucznym świetle? Zaskakujące, ale okazało się, że scena wyglądała znacznie lepiej, a artefakty znacznie się zmniejszyły. Co więcej, dzięki temu mogłem zredukować ilość próbek, co skróciło czas renderowania do akceptowalnego poziomu. To był strzał w dziesiątkę – nagle scena zaczęła przypominać to, co widziałem na początku, ale bez niektórych zniekształceń.
W tym momencie zrozumiałem, że czasami w technice, podobnie jak w sztuce, mniej znaczy więcej. Wyłączenie globalnego oświetlenia, choć może brzmieć kontrowersyjnie, pozwoliło mi na szybkie przebudowanie sceny i wprowadzenie poprawek w shaderach. Użyłem maskowania, aby ukryć najbardziej widoczne artefakty, a potem stopniowo dodawałem powrót światła, starając się utrzymać efekt i jakość na wysokim poziomie.
Techniczne triki i optymalizacje: co naprawdę działało?
Gdy już miałem w miarę stabilny obraz, przystąpiłem do poprawy jakości. Po pierwsze, zwiększyłem próbki w shaderze, ale tylko tam, gdzie to naprawdę było konieczne – czyli w miejscach najbardziej widocznych. Po drugie, zoptymalizowałem shader, redukując zbędne instrukcje i korzystając z look-up tables, co znacznie przyspieszyło proces. Warto też było sięgnąć po techniki denoisingu – zarówno temporalnego, jak i spatialnego. To pozwoliło na wygładzenie powierzchni i eliminację drobnych artefaktów.
Na deser zastosowałem voxel hashing i sparse voxel octrees, które okazały się zbawienne w przypadku dużych scen z wielką ilością danych volumetrycznych. GPU, które w tym czasie korzystało z CUDA, pracowało na pełnych obrotach, a ja czułem, że mam sytuację pod kontrolą. Co ciekawe, w trakcie tych działań odkryłem jeszcze, że niektóre efekty atmosferyczne – mgła, dym – można zyskać jeszcze lepiej, korzystając z technik jitteringu i ditheringu, co dodatkowo ukryło drobne niedoskonałości.
Zmiany w branży: od ray tracingu po sztuczną inteligencję
Ostatnie lata przyniosły ogromne zmiany w dziedzinie renderowania wolumetrycznego. Kiedyś, w 2015 roku, korzystałem głównie z prostych algorytmów opartych na ray tracingu, które działały na GPU GTX 1080 Ti, ale ich możliwości były ograniczone. Dziś, dzięki rozwojowi RTX i DirectX Raytracing, możemy osiągać efekty, które jeszcze kilka lat temu wydawały się science fiction. Co więcej, coraz częściej sięga się po machine learning, aby zoptymalizować proces renderowania i zredukować czas oczekiwania.
Rozwój narzędzi, takich jak NanoVDB czy Houdini z obsługą OpenVDB, ułatwił tworzenie złożonych scen volumetrycznych, a spadek cen kart graficznych sprawił, że techniki te są dostępniejsze dla mniejszych firm i freelancerów. Warto też zauważyć, że coraz częściej wolumetryka wykorzystywana jest nie tylko w filmach i grach, ale także w medycynie, architekturze czy VR – wszędzie tam, gdzie liczy się realizm i głębia obrazu.
Refleksja: czy było warto i co dalej?
Ta noc była jednym z tych momentów, które przypominają, że w naszej branży nie zawsze chodzi o rozwiązania idealne, lecz o kreatywność i umiejętność radzenia sobie z presją. Kiedyś myślałem, że artefakty to koniec świata, a dziś wiem, że czasami trzeba spojrzeć na problem z innej strony – wyjść z utartych schematów i spróbować czegoś odważnego.
Renderowanie wolumetryczne, choć wymaga ogromnej mocy obliczeniowej i precyzyjnych ustawień, daje niesamowite możliwości wyrażania wizji artystycznych i technicznych. A przyszłość? Wydaje się, że z każdym rokiem technologia będzie coraz bardziej dostępna i bardziej zaawansowana. Może za kilka lat nie będziemy już musieli ręcznie majstrować przy shaderach, bo sztuczna inteligencja zrobi to za nas?
Na razie jednak, zwykła noc pełna frustracji i chwil zwątpienia nauczyła mnie, że nawet w najgorszej sytuacji warto próbować niestandardowych rozwiązań. I że czasem to właśnie one ratują nas z opresji, a potem stają się inspiracją do kolejnych, jeszcze lepszych projektów.
