Nvidia studia come compensare la mancanza di VRAM

La crescente richiesta in termini di memoria video da parte di videogiochi tripla A di ultima generazione sta iniziando a mettere in crisi il mercato delle GPU che, nonostante sia riuscito grazie agli sforzi di Nvidia e AMD a portare sugli scaffali schede video “consumer” dotate di 8 e 12 GB di VRAM, fatica a mantenere il passo con le crescenti necessità tecniche del mondo videoludico.

Per questo motivo Nvidia ha iniziato a sviluppare soluzioni tecnologiche alternative, non schede dotate di ancora più VRAM, ma algoritmi in grado di ottimizzare il carico computazionale sull’hardware, senza però che si verifichino impatti negativi sul fronte della qualità visiva percepita.

RANC – Random Access Neural Compression of Material Texture, questo il nome dell’ultimo ritrovato del team di ingegneri Nvidia.

Il sistema, attualmente in fase embrionale e sviluppato da 6 ricercatori divisi tra Stati Uniti e Svezia, introdurrà una tecnica innovativa di compressione delle texture in grado di garantire fino al doppio della qualità rispetto agli attuali algoritmi di compressione.

Il paper di presentazione dell’algoritmo dichiara che con questo metodo sarà possibile ridurre in maniera importante il carico di lavoro sulle GPU, aprendo la strada a infinite possibilità in ambito di fotorealismo 3D.

Come funziona il sistema Nvidia Random Access Neural Compression of Material Texture?

Gli autori del documento dichiarano che l’idea alla base dell’algoritmo di compressione è quella di comprimere molteplici texture di un materiale e le loro Mipmap all’interno di un unico file e, utilizzando un sistema di reti neurali ottimizzato sulla base delle proprietà di ogni materiale, decomprimerle unicamente al bisogno in base alle richieste del software.

Le Mipmap, per chi non lo sapesse, sono una raccolta di texture ottimizzate a risoluzione inferiore a partire da una texture principale, un sistema ampiamente utilizzato nei videogiochi per abbattere il carico hardware, dando modo al motore grafico di caricare le immagini più adatte in base alle situazioni.

Il meccanismo delle Mipmap, che può contenere copie della stessa texture a risoluzione da 1K a 8K e oltre, è generalmente utilizzato per caricare texture di qualità bassa nel caso di oggetti distanti a schermo e texture ad alta risoluzione per quelli più vicini, ottimizzando in questo modo la memoria video in uso.

Il nuovo algoritmo di compressione permetterà di migliorare ulteriormente le performance di questa tecnologia archiviando un numero ancora più alto di texture, incluse bump maps, ARM maps, normal maps, roughness maps e displacement maps, all’interno del medesimo file compresso, non solo riducendo l’impatto sulla GPU in virtù dell’utilizzo di reti neurali, che decideranno come e quando utilizzare le informazioni contenute in esso, ma eliminando la ridondanza di file all’interno dei pacchetti, riducendo dunque anche lo spazio di archiviazione occupato nel complesso.

La tecnologia è attualmente tutt’altro che pronta e i ricercatori non sono ancora riusciti a presentarla in azione all’interno di una scena 3D, rimanendo tuttavia fiduciosi che possa effettivamente essere messa attivamente in pratica nel prossimo futuro.

L’idea, ovviamente, è quella di riuscire a implementare RANC il prima possibile in applicazioni di rendering fotorealistico in tempo reale ma, per il momento e per sua natura, è invece qualcosa di più adatto a situazioni in cui i progetti vengono pre-renderizzati, come nel caso delle cinematics.

La tecnologia infatti, a maggio 2023, è in grado di comprimere un set di texture composto da 9 canali 4K in un tempo variabile tra 1 e 15 minuti (in base al livello di dettaglio desiderato) sfruttando una GPU Nvidia RTX 4090.