NVIDIA ha insegnato all’IA a ricostruire meglio il ray tracing: arriva DLSS 4.5 Ray Reconstruction

Come da anticipazioni, NVIDIA ha ampliato le funzionalità di DLSS 4.5 con una nuova versione di Ray Reconstruction, la tecnologia di rendering neurale destinata alle scene con ray tracing e path tracing. Il principale aggiornamento riguarda il modello di intelligenza artificiale utilizzato per ricostruire l’immagine: DLSS 4.5 Ray Reconstruction introduce infatti un Transformer di seconda generazione, progettato per migliorare qualità dell’immagine, stabilità temporale e accuratezza dell’illuminazione senza modificare il principio di funzionamento alla base della tecnologia.

Ray Reconstruction nasce per affrontare uno dei problemi caratteristici del rendering ray traced. Il numero di raggi che una GPU può calcolare in tempo reale è necessariamente limitato: non tutti i pixel di ogni fotogramma possono quindi essere determinati attraverso un numero sufficiente di campioni. Il risultato intermedio contiene aree rumorose, nelle quali mancano informazioni necessarie per ottenere direttamente un’immagine pulita.

Nei motori tradizionali questo problema viene affrontato attraverso denoiser realizzati con tecniche e regole messe a punto dagli sviluppatori. Ray Reconstruction sostituisce questo approccio con una rete neurale addestrata sui supercomputer di NVIDIA, capace di analizzare i dati disponibili dal motore grafico e ricostruire pixel di qualità superiore proprio nelle aree in cui i raggi non sono stati campionati.

Il punto centrale è che il modello non si limita a eliminare il rumore. Ray Reconstruction è un sistema che unifica denoising e Super Resolution in un unico modello, sfruttando contemporaneamente informazioni spaziali e temporali provenienti dal motore di gioco. In pratica, la rete non considera soltanto ciò che è presente nel fotogramma corrente, ma può utilizzare anche informazioni relative ai fotogrammi precedenti e ai dati di movimento per determinare quale sia la ricostruzione più plausibile di un dettaglio.

Un esempio semplice è quello di una superficie riflettente. Con pochi raggi, una vetrina o un pavimento lucido possono presentare riflessi instabili, granulari o soggetti a variazioni tra un fotogramma e l’altro. Il modello può confrontare le informazioni spaziali e temporali disponibili e ricostruire una rappresentazione più stabile della superficie. Il risultato non consiste quindi soltanto in un’immagine meno rumorosa, ma in una maggiore continuità del dettaglio durante il movimento.

Il nuovo modello di DLSS 4.5 interviene proprio su questo processo. NVIDIA indica una capacità di calcolo superiore del 35% e un numero di parametri maggiore del 20% rispetto al modello precedente, mantenendo al tempo stesso prestazioni analoghe. L’azienda prevede quindi un impatto prestazionale trascurabile sulle GPU GeForce RTX 40 e RTX 50; sulle GeForce RTX 20 e RTX 30 la compatibilità rimane completa, anche se le caratteristiche architetturali di queste generazioni possono determinare una variazione prestazionale minore.

Il miglioramento non riguarda soltanto il denoising. Il nuovo modello eredita gli sviluppi introdotti con DLSS 4.5 Super Resolution e dispone di una maggiore capacità di analisi spaziale della scena. Utilizza in modo più sofisticato i dati relativi al campionamento dei pixel e al movimento forniti dal motore grafico. Secondo NVIDIA, questo consente di ottenere una maggiore accuratezza dell’illuminazione, una migliore stabilità temporale e una rappresentazione più nitida degli elementi in movimento.

Un altro elemento riguarda l’addestramento. Il Transformer di seconda generazione è stato formato utilizzando un dataset più ampio, con l’obiettivo di migliorare la capacità del modello di individuare quali informazioni del motore grafico siano più adatte alla ricostruzione della scena. NVIDIA ha inoltre introdotto un controllo più preciso dell’accumulo temporale, consentendo agli sviluppatori di intervenire con maggiore granularità sul comportamento del modello e sulla qualità finale dell’immagine.

I vantaggi sono particolarmente evidenti nelle situazioni in cui il ray tracing produce informazioni difficili da ricostruire. In PRAGMATA, per esempio, NVIDIA segnala una maggiore reattività dell’illuminazione generata dagli effetti laser e una riduzione degli artefatti residui dopo la loro disattivazione. Lo stesso scenario evidenzia una riduzione del cosiddetto boiling, cioè quella caratteristica instabilità o “ribollimento” visibile in alcuni dettagli fini quando la ricostruzione cambia tra fotogrammi consecutivi.

In Resident Evil Requiem, invece, il miglioramento viene mostrato soprattutto sulle superfici in vetro e sugli elementi riflettenti. Il nuovo Preset F dovrebbe offrire riflessi e dettagli più definiti, maggiore stabilità delle superfici riflettenti e trasparenze più consistenti, oltre a una riduzione del boiling.

Anche Alan Wake 2 viene utilizzato come scenario di confronto. NVIDIA indica miglioramenti nella definizione dei capelli e delle pieghe degli abiti, nella stabilità delle texture fini e nella resa dell’illuminazione. Le differenze sono inoltre osservabili nella definizione delle venature del legno, nei riflessi sul pavimento e nella morbidezza delle ombre.

DLSS 4.5 Ray Reconstruction mantiene inoltre una caratteristica importante della tecnologia: è disponibile su tutte le GPU GeForce RTX, dalla serie RTX 20 alla RTX 50. Le funzionalità più avanzate di DLSS 4.5, come Dynamic Multi Frame Generation e Multi Frame Generation, restano invece legate alle generazioni più recenti, mentre Ray Reconstruction e Super Resolution continuano a essere supportate da tutte le generazioni RTX.

Ray Reconstruction sarà distribuito in-game in 007 First Light il 15 settembre, insieme alla patch per il path tracing e in Control Resonant il 24 settembre, sempre con la patch per il path tracing. Inoltre, sarà attivabile anche attraverso NVIDIA App: l’azienda prevede inizialmente il supporto in numerosi titoli, tra cui Alan Wake 2, Avatar: Frontiers of Pandora, Cyberpunk 2077, DOOM: The Dark Ages, Indiana Jones e l’antico Cerchio, Marvel’s Spider-Man 2, PRAGMATA, Resident Evil Requiem, Star Wars Outlaws e War Thunder.

Il nuovo modello può essere selezionato tramite il sistema di override della NVIDIA App, dove il Preset F identifica il Transformer di seconda generazione dedicato a Ray Reconstruction. Questo approccio permette di aggiornare il modello utilizzato dal gioco senza richiedere necessariamente l’integrazione di una nuova versione da parte del motore o dello sviluppatore, almeno nei titoli compatibili con il sistema di override. Tra l’altro, NVIDIA ha annunciato che la tecnologia Ray Reconstruction sarà integrata anche in RTX Remix, il tool che permette di rendere moderni vecchi titoli del passato.

DLSS 4.5 Ray Reconstruction rappresenta quindi un’evoluzione del sistema di ricostruzione neurale più che un cambiamento radicale del rendering ray traced. L’obiettivo è utilizzare un modello più complesso e meglio addestrato per interpretare le informazioni prodotte dal motore, ridurre gli artefatti e mantenere più stabile il dettaglio nel tempo. Il risultato è un’immagine ray traced più vicina al riferimento di alta qualità, con particolare attenzione alle scene in movimento, alle superfici riflettenti, all’illuminazione e agli effetti caratterizzati da un numero limitato di campioni.