Maxwell 架構 GPU 如何解開阿波羅11號登月計劃陰謀論的神秘面紗

作者 Brian Caulfield

阿波羅11號登月一事並非一場騙局,我們能證明這一點。

其實我們的遊戲演示團隊早就這麼做了,他們運用全新 Maxwell 架構 GPU,以數位方式重建阿姆斯壯拍攝巴斯艾德林 (Buzz Aldrin) 爬下登月艙梯子的經典照片。

四十五年拍的這張照片,顯示出艾德林的明亮身影與身後登月艙的深色輪廓兩相對映。這是一張出色的照片,但陰謀論者說它太完美了。

阿姆斯壯拍攝艾德林爬下梯子登陸月球表面的照片。上圖為阿姆斯壯的原始照片。
阿姆斯壯拍攝艾德林爬下梯子登陸月球表面的照片。
上圖為阿姆斯壯的原始照片。

他們的質疑是:由於太陽在登月艙後方,加上艾德林是在登月艙的陰影側,一定有太陽以外的東西照亮了艾德林。肯定有使用輔助光源,或許是在外景攝影棚裡拍的,也可能是在洛杉磯某處拍的。

我們的團隊很快就為陰謀論揭穿者解開謎底。

他們的秘密武器就是新一代的繪圖卡架構 Maxwell,也是我們今天要介紹的對象。我們設計 Maxwell 來解決視覺運算裡部分最複雜的照明和視覺運算內容。全新上市、目前最先進的 GeForce GTX 980GeForce GTX 970 GPU,即是採用 Maxwell 架構。

我們的演示團隊運用 Maxwell 架構 GPU,在 Epic Games 公司開發出的遊戲引擎 Unreal Engine 4 裡重建了登月場景。他們模擬太陽光的走向,光線來自梯子後方、在月球表面反射,而阿姆斯壯的太空服也將光線反射在爬下梯子的艾德林身上。

演示團隊主管 Mark Daly 極為滿意這個結果。

NVIDIA 資深員工 Daly 說:「人們冒著危險去做登陸月球這件事。有人因為阿波羅計劃而失去生命,所以有人說那是一場騙局時我就覺得很生氣。」

跳脫框架
掌握 Maxwell 架構關鍵技術之一「立體像素全域照明」(Voxel-Based Global Illumination,VXGI)的運作方式,就能更加瞭解演示團隊的發現內容。

VXGI的用途是以更佳方式即時呈現物體間光線反射的情況。
VXGI 將場景裡的幾何圖案拆解成數千個稱為「voxel」(立體像素)的 3D 像素小方塊,並且分析各方塊的六個面,以判斷其不透明度(透明程度)和發射強度(場景裡它從其它物體反射出的光量和光色)。

 我們的演示團隊運用 VXGI 技術重建阿波羅11號登月地點光線運動的情況。
我們的演示團隊運用 VXGI 技術重建阿波羅11號登月地點光線運動的情況。

這些小方塊捕捉了物體間光源彈跳的情況,因此在遊戲裡要是火箭發射器炸毀了一面牆(或是一個在光源前移動的角色),場景裡的光線就會改變,那可是一大進步。

如果這種動態光線環境好像會用到大量運算資源,沒錯,它的確會。

Maxwell 採用支援稱為多重投影(multi-projection)技術的硬體,加快了產生 voxel 的速度,而這個過程又稱為「體素化」(voxelation)。多重投影技術讓 Maxwell 架構的 GPU 能一次處理小方塊六個面的幾何圖案(更多關於 Maxwell 的技術資訊,請見 Parallel Forall 部落格《Maxwell: The Most Advanced CUDA GPU Ever Made》一文)。

登月照片
理論上非常棒,而且當我們用 VXGI 來分析經典的阿波羅11號照片時,它的優勢表露無遺。

演示團隊盡可能收集各項細節,以重現登月場景。他們研究了登月艙梯子上的鉚釘、確認月球表面塵土的特性,並且測量太空人服裝材質的反射率。

演示團隊在研究期間發現一大線索。在一支拍攝艾德林爬下梯子的影片裡有一個明亮的光點,當攝影機移動時光線也會隨之移動。

「光點開始移動時,我想『噢,天啊,就是那個。』」Daly 說。

演示團隊運用 Maxwell 來模擬45年前登月任務時的月球表面環境,顯示月球表面和阿姆斯壯太空服反射的光線如何照亮了艾德林。上圖是太空人登月的畫面。
演示團隊運用 Maxwell 來模擬45年前登月任務時的月球表面環境,
顯示月球表面和阿姆斯壯太空服反射的光線如何照亮了艾德林。
上圖是太空人登月的畫面。

那會是人造的光點嗎?或者像是一名 NVIDIA 的資深 GPU 架構設計人員所說的,是阿姆斯壯身上明亮白色太空服反射的光線?Daly 一開始即排除阿姆斯壯的太空服反射光線照亮艾德林的想法。

「你想,白色太空服是能反射多少光線來創造出那個畫面?」Daly 說。

來點光線
謎底揭曉。演示團隊能重現艾德林在踩上月球表面時光線照亮他的方式,而就在那個時候阿姆斯壯拍下了他的照片。在一張由懷疑阿波羅11號的人所說的照片裡,Daly 的團隊發現了一項從未曝光的證據,證明這項任務確有其事。

而那並非唯一隱藏在 NASA 照片裡的登月證據。

懷疑者提出的另一件事:登月地點的照片裡沒有任何星星,他們說美國政府捏造登月一事,因為無法描繪出從月球上觀星的位置,而省略掉場景裡的星星。

我們的演示團隊運用 Maxwell 找出了星星。

「看不到星星的原因,是攝影機上的曝光值是設定為拍攝月球表面的場景。」Daly 說,而星星是的確存在的。演示團隊以數位方式修改了照片的曝光值,星星終於露面。

想想好像已經解開了這個陰謀論。

更多關於 Maxwell 的技術資訊,請見 Parallel Forall 部落格《Maxwell: The Most Advanced CUDA GPU Ever Made》一文。

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