Что такое RTX Neural Shaders и как они влияют на производительность

Разговоры об искусственном интеллекте в играх уже давно не сводятся только к DLSS. На CES 2025, вместе с анонсом видеокарт GeForce RTX 50-й серии, компания NVIDIA представила концепцию нейронного рендеринга и вместе с ней технологию RTX Neural Shaders. 

Это принципиально новый подход к построению картинки, при котором небольшие нейронные сети встраиваются прямо внутрь шейдеров и работают в реальном времени во время игры. В этом материале я разберу, что именно представляет из себя эта технология, зачем она нужна и какого результата от нее можно ожидать.

Зачем понадобились нейронные шейдеры

Чтобы понять смысл RTX Neural Shaders, стоит немного погрузиться в то, как работает традиционный рендеринг. Шейдеры в современных играх отвечают за вычисление того, как именно выглядит каждый пиксель на экране: учитывается освещение, свойства материалов, тени, отражения и многое другое. Чем реалистичнее выглядит сцена, тем сложнее шейдерный код и тем больше нагрузка на видеокарту.

Проблема в том, что с ростом детализации игровых ассетов традиционные подходы начинают упираться в ограничения. Например, высококачественные материалы с множеством слоев, имитирующие такие поверхности, как шелк, фарфор или кожа, в офлайн-рендеринге считаются очень долго, поэтому в реальном времени разработчики вынуждены использовать упрощенные версии. 

Схожая ситуация с текстурами: чем их больше и чем они детальнее, тем больше видеопамяти требуется для хранения. Косвенное освещение при трассировке лучей также съедает огромное количество ресурсов, поскольку каждый отраженный луч нужно просчитать вручную.

Из этого следует, что графика в играх долгое время развивалась эволюционно, просто наращивая потребление ресурсов. RTX Neural Shaders предлагают другой путь: часть вычислений передается небольшим нейронным сетям, которые обучены имитировать результат этих сложных операций намного быстрее, чем традиционный код.

Как это работает

Ключевой момент в понимании RTX Neural Shaders состоит в том, что нейронные сети не заменяют рендеринг целиком, а встраиваются в уже существующий пайплайн. Разработчики игры обучают небольшую сеть на данных своего конкретного проекта, а затем эта сеть исполняется прямо внутри шейдерного кода во время игровой сессии, опираясь на аппаратное ускорение тензорных ядер (Tensor Cores).

Именно тензорные ядра делают всю эту схему практически применимой. Начиная с архитектуры Turing (RTX 20xx) все видеокарты GeForce RTX имеют тензорные ядра, однако в каждом поколении они становятся эффективнее. В архитектуре Blackwell (RTX 50xx) появилась поддержка формата FP4, что вдвое повысило производительность по сравнению с FP8 у Ada Lovelace (RTX 40xx). Это означает, что одни и те же операции нейронного вывода на RTX 50-й серии выполняются вдвое быстрее при вдвое меньших затратах памяти.

Важным шагом для широкого распространения технологии стало появление поддержки Cooperative Vectors в DirectX 12 через Agility SDK Preview в апреле 2025 года. Cooperative Vectors – это расширение, позволяющее шейдерному коду напрямую обращаться к тензорным ядрам. До его появления нейронные шейдеры работали через Vulkan, и лишь с выходом обновления DirectX разработчики получили возможность задействовать Tensor Cores в привычной для Windows-разработки среде.

Три основных применения RTX Neural Shaders

На данный момент технология реализована в трех конкретных направлениях, каждое из которых решает свою задачу:

• RTX Neural Texture Compression – сжатие текстур с помощью нейронных сетей, сокращающее потребление видеопамяти в семь-восемь раз без видимой потери качества.

• RTX Neural Materials – замена сложного шейдерного кода материалов на нейронную аппроксимацию, ускоряющую их обработку в пять-восемь раз.

• RTX Neural Radiance Cache – нейросетевой расчет косвенного освещения при трассировке лучей, симулирующий бесконечное количество отскоков по цене одного-двух реальных.

RTX Neural Texture Compression

Компрессия текстур существует давно: форматы BC (Block Compression) позволяют хранить текстуры в памяти компактнее, чем несжатые данные. Однако у них есть предел качества и коэффициент сжатия. RTX Neural Texture Compression (NTC) использует нейронные сети для хранения текстур в принципиально другом формате: вместо обычных пикселей сохраняются веса нейронной сети, которые способны воспроизвести текстуру с нужным уровнем детализации прямо во время рендеринга.

В демонстрационной сцене Zorah, которую NVIDIA показывала на CES 2025 и GDC 2025, текстуры в формате NTC занимали около 80 МБ видеопамяти, тогда как те же самые текстуры в традиционном формате блочной компрессии требовали 520 МБ. Визуального отличия при этом нет. В итоге экономия может достигать 7-8 раз по сравнению с BC-форматами при сопоставимом качестве картинки.

RTX Neural Materials

Материалы в играх описываются шейдерным кодом, который вычисляет, как свет взаимодействует с поверхностью. Чем реалистичнее материал, тем сложнее этот код и тем дольше он выполняется. Шелк, лакированная кожа или многослойный лак на автомобиле в офлайн-рендеринге считаются очень долго, поэтому в играх такие материалы упрощаются.

RTX Neural Materials позволяет обучить небольшую сеть имитировать поведение сложного материала. Нейронная сеть принимает на вход параметры освещения и угол наблюдения, а на выходе воспроизводит то же самое визуальное поведение, которое дает полноценная формула, только во много раз быстрее. По данным NVIDIA, обработка материалов с Neural Materials происходит в 5-8 раз быстрее, что открывает возможность использовать в играх ассеты, ранее доступные только в кинематографическом рендеринге.

RTX Neural Radiance Cache

Это направление связано с трассировкой лучей, а точнее с одной из самых ресурсоемких ее составляющих, косвенным освещением. Когда луч света попадает на поверхность, он отражается и начинает «прыгать» по сцене, подсвечивая другие поверхности. Расчет каждого такого отскока требует значительных вычислительных ресурсов, поэтому в реальном времени разработчики обычно ограничиваются одним, максимум двумя отражениями.

Neural Radiance Cache (NRC) работает иначе: нейронные сети обучаются прямо в ходе игровой сессии, принимая реальные данные сцены. После начального обучения они способны предсказывать косвенное освещение для любой точки сцены, фактически симулируя бесконечное количество отскоков луча по цене одного или двух реальных. Обучение происходит непрерывно и адаптируется к текущей сцене: если игрок заходит в новую локацию, сеть перестраивается под новые условия освещения.

Первые реальные результаты

Первой игрой, в которой RTX Neural Radiance Cache появился публично, стала Half-Life 2 RTX – ремастер классического шутера, разрабатываемый командой Orbifold Studios на базе платформы NVIDIA RTX Remix. Демоверсия игры вышла 18 марта 2025 года и стала первой возможностью для широкой публики увидеть нейронные шейдеры в действии.

По данным NVIDIA, включение Neural Radiance Cache в Half-Life 2 RTX дало прирост производительности до 15% при одновременном улучшении качества косвенного освещения. На практике это выражается в более глубоких тенях, лучшей проработке освещения на кирпичных поверхностях и растительности, а также в более точном взаимодействии света с объектами сцены. Отдельные тесты журналистов, получивших доступ к сборке еще на CES 2025, также отмечали заметную разницу в качестве картинки, особенно в сценах с выраженным косвенным освещением.

Совместно с Neural Radiance Cache в RTX Remix появился целый набор новых технологий, каждая из которых дополняет общую картину:

• RTX Skin – рассеивание подповерхностного света через кожу и органические материалы, за счет чего персонажи выглядят значительно реалистичнее.

• RTX Volumetrics – объемные световые лучи и туман на основе алгоритма ReSTIR, добавляющие глубину атмосферным сценам.

• DLSS 4 с Multi Frame Generation – умножение частоты кадров с помощью AI-генерации дополнительных кадров между реально отрендеренными.

Все перечисленные технологии доступны в рамках единой платформы RTX Remix, то есть автоматически становятся частью любого мода, созданного на ее основе.

Какие видеокарты поддерживают технологию

Полноценная поддержка RTX Neural Shaders реализована через два пути. Первый – расширение Vulkan Cooperative Vectors, которое технически поддерживается начиная с видеокарт серии RTX 20xx, то есть карты на архитектуре Turing тоже могут работать с нейронными шейдерами. Второй путь – DirectX 12 с Cooperative Vectors через Agility SDK, доступный с апреля 2025 года. Оба метода используют тензорные ядра для ускорения нейронного вывода.

Вместе с тем разница в производительности между поколениями очень значительна, и ее стоит разобрать отдельно:

• RTX 20xx (Turing) – базовая поддержка через Vulkan Cooperative Vectors. Тензорные ядра второго поколения справятся с нейронным выводом, но запас производительности невелик.
• RTX 30xx (Ampere) – поддержка через Vulkan, тензорные ядра третьего поколения с FP8. Ситуация лучше, чем на Turing, но при высоких настройках нагрузка будет заметной.
• RTX 40xx (Ada Lovelace) – поддержка через Vulkan и DirectX 12 (Agility SDK). Тензорные ядра четвертого поколения с FP8 обеспечивают комфортную работу большинства сценариев Neural Shaders.
• RTX 50xx (Blackwell) – полная поддержка через оба пути. Тензорные ядра пятого поколения с FP4 дают вдвое более высокую скорость нейронного вывода по сравнению с RTX 40-й серией при вдвое меньшем потреблении памяти.

Из этого следует, что если у вас RTX 20xx или RTX 30xx, Neural Shaders теоретически доступны, но на практике их включение в требовательных сценах может потребовать снижения других настроек графики для сохранения комфортного числа кадров.

Что это значит для игроков прямо сейчас

Если смотреть на ситуацию честно, RTX Neural Shaders находятся в самом начале своего пути в играх. На март 2026 года технология присутствует преимущественно в инструментах для разработчиков в составе NVIDIA RTX Kit, а также в платформе RTX Remix, где Neural Radiance Cache доступен во всех поддерживаемых модах. Ни одна из крупных коммерческих игр пока не анонсировала полноценную интеграцию Neural Materials или Neural Texture Compression.

Для сравнения: DLSS прошел путь от первой версии до широкого распространения примерно за три-четыре года. RTX Neural Shaders, судя по динамике принятия и активной поддержке со стороны Microsoft и Unreal Engine 5, имеют все шансы пройти этот путь быстрее, но массовую игровую поддержку стоит ожидать скорее во второй половине 2026-2027 годов.

В марте 2026 года на конференции GTC NVIDIA представила DLSS 5, который строится на фундаменте нейронного рендеринга и Neural Shaders, добавляя к нему фотореалистичное нейросетевое освещение. 

Это говорит о том, что Neural Shaders – не отдельная функция, а часть более масштабной стратегии, в которой нейронные сети постепенно берут на себя все больше задач внутри графического конвейера.

Заключение

RTX Neural Shaders – это не очередная надстройка над уже существующими технологиями, а смена парадигмы в том, как рендерятся игры. Вместо наращивания «грубой вычислительной силы» NVIDIA предлагает перенести часть задач на небольшие нейронные сети, которые выполняют ту же работу значительно эффективнее. Neural Texture Compression сокращает потребление видеопамяти в семь-восемь раз, Neural Materials открывает доступ к кинематографическим материалам в реальном времени, а Neural Radiance Cache добавляет качественное косвенное освещение с приростом производительности, а не за ее счет.

Пока технология только набирает поддержку среди разработчиков, но первые результаты в Half-Life 2 RTX уже дают понять, что потенциал у нее очень серьезный. Если у вас стоит видеокарта серии RTX 40 или 50, я рекомендую следить за новыми анонсами поддержки RTX Neural Shaders в будущих играх, поскольку отдача от этой технологии будет только расти по мере ее освоения игровой индустрией.

Изображение на обложке: NVIDIA