Mi az a Ray Tracing?
A számítógépes grafika szempontjából a Ray Tracing olyan renderelési technika, amely szimulálja a fény fizikai jellemzőit, amelyek valósághű megvilágítást, árnyékokat és effekteket hoznak létre a játékokban. Utánozza, hogy egy fénysugár hogyan pattog le a tárgyakról egy meghatározott pontról, illusztrálva a fény visszaverődését minden felületről. Az egész folyamat viszont javítja a képminőséget, így magával ragadóbb élményt nyújt a nézőknek. A technikát régóta használják a 3D-s filmekben, és végül a magas szintű számítógépes játékokban találták meg az utat, amelyek filmes minőségű vizuális effekteket biztosítanak. A Ray Tracing játékváltó volt a játékvilágban, és előnyben részesített megjelenítési technika, mint a raszteresítés, amelynek korlátai vannak a tárgyak valódi színeinek megjelenítésében.
Ray Tracing az Nvidia GPU -kban
A grafikus kártyák vezető gyártójaként az Nvidia mindig merészen kísérletezett új módszerekkel termékei vizuális minőségének javítására. 2018 szeptemberétől az Nvidia kiadja a Ray Tracing funkciókkal rendelkező grafikus kártyákat. Az Nvidia Turing architektúrája az első olyan GPU-kivitel, amely dedikált hardverekkel vagy RT-magokkal rendelkezik a valós idejű Ray Tracing feldolgozáshoz.
Mik azok az RT magok?
A sugárkövetést általában nem valós idejű alkalmazások számára tartják fenn, mivel a sugárkövetési művelet feldolgozásához szükséges számítási idő sokkal hosszabb, mint más vizuális effektusok. Az Nvidia áttörést ért el azzal, hogy a hardvert építészeti tervezésébe integrálta, és egyetlen célja a sugárkövetés valós idejű kiszámítása volt. Ezt a hozzáadott hardvert, amelyet RT Core-ként ismerünk, felavatták az Nvidia Turing-alapú RTX grafikus kártyáiban. Ez volt a világ első olyan fogyasztói grafikus kártyája is, amely hardveres szinten támogatta a sugárkövetést
Az RT-magok kiszámítják a képpontok színét, amikor a fénysugár egyik pontból a másikba halad. A folyamat bonyolultabbá válik, ha sok fényforrás van. Ezenkívül számos, a sugárkövetésben részt vevő folyamat, mint például a sugáröntés, az útvonalkövetés, a BVH (Bounding Volume Hierarchy) és a Denoising Filtering, számításigényes technikává teszi. A BVH a sugárkövetési számítások legidőigényesebb része, és az RT-magok felgyorsítják a BVH bejárását a valós idejű sugárkövetéshez. Az RT-Core-okon kívül az Nvidia GPU-k egy másik hardverkészletet is tartalmaznak, amelyek szerepet játszanak a valós idejű sugárkövetés biztosításában. A mesterséges intelligencia gyorsítására tervezett tenzormagok a valós idejű denoising-t is segítik, és felgyorsítják a sugárvetést.
Nvidia grafikus kártyák Ray Tracing támogatással
Az RT magokkal rendelkező Nvidia kártyák nagy ugrást jelentenek a világhírű grafikus kártyagyártó számára. Ez azonban hardveralapú, és a grafikus kártyák korábbi kiadásai nem rendelkeznek ilyen funkciókkal. Mivel a sugárkövetés óriási vonzerőt jelent a fogyasztók számára, az Nvidia a funkciót a régebbi grafikus kártyák számára is elérhetővé tette. Mivel a régebbi architektúrák nem tartalmazzák az RT magokat a tervekben, az Nvidia lehetővé tette a sugárkövetést a játékra kész illesztőprogramokon keresztül.
Nvidia grafikus kártyák hardver szintű sugárkövetéssel
Az RT-Core első generációja az Nvidia RTX 20 sorozatában szerepelt. Az RTX 2080 volt az első az RTX 20 sorozatban, amely bemutatta Turing architektúráját. Ezt követte az RTX 2080 Ti, RTX 2070 és RTX 2060. A Titan RTX is szerepel a felállásban.
2020 szeptemberében az Nvidia bemutatta Turing utódját, az Amperet, amely az RT-magok második generációját tartalmazza. Az Ampere hatalmas fejlesztéseket hajt végre az RT-Core és a Tensor Core-ban, növelve az RT-Core arányát 58 RT-TFLOPS-ra, 1,7-szer magasabbra, mint a Turing-féle, ami sokkal gyorsabb sugárkövetési renderelést és javítja a képminőséget. Hasonlóképpen, az Ampere-nek több mint kétszerese a Turing Tensor Cores aránya 238 Tensor-TFLOPS esetén. Az Ampere az RTX második generációs GPU -jának középpontjában áll; az RTX 30 sorozat tartalmazza a Titan-osztályú RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 és a legutóbb megjelent RTX 3060-at.
Nvidia grafikus kártyák szoftver szintű sugárkövetéssel
Az Nvidia újabb áttörést ért el azzal, hogy engedélyezte a sugárkövetést a kijelölt RT -mag nélküli grafikus kártyákon. Ez jó hír azoknak a játékosoknak, akik a régebbi modelleket használják, akik még nem fontolgatják a grafikus kártyák frissítését, de szeretnék megtapasztalni a sugárkövetési technika vizuális előnyeit. A GeForce GTX 1060 6 GB és újabb grafikus kártyái mostantól élvezhetik a sugárkövetési képességeket a DirectX Raytracing (DXR) segítségével. Az alábbiakban felsoroljuk azokat az Nvidia kártyákat, amelyek sugárkövetésre alkalmasak a DXR segítségével:
- GeForce GTX 1660 Ti
- GeForce GTX 1660
- Nvidia Titan Xp (2017)
- Nvidia Titan X (2016)
- GeForce GTX 1080 Ti
- GeForce GTX 1080
- GeForce GTX 1070 Ti
- GeForce GTX 1070
- GeForce GTX 1060 6GB
Mivel a sugárkövetésre nincs dedikált hardver, a GTX kártyák csak alapvető sugárkövetési effektusokat tudnak nyújtani. Az árnyékoló magok kezelik a sugárkövetési számításokat, és ez a többletterhelés befolyásolja a GPU teljesítményét. Ennek ellenére a sugárkövetési képességek révén a játékosok vonzóbb vizuális élményt élvezhetnek.
A Ray Tracing jövője az Nvidiában
Az Ampere teljesítménye már több mint kielégítő, miután megduplázta Turing feldolgozási sebességét. Annak ellenére, hogy még mindig friss a sütőből, máris pletykák terjednek utódjáról, a Lovelace -ről. Ebben az új GPU-architektúrában új fejlesztésekre számíthatunk a sugárkövetési számításokban. Hasonlóképpen, az RTX grafikus kártyák új generációja várhatóan már készül. A sugárkövetés jövője fényesnek tűnik, mivel az Nvidia folytatja a GPU -architektúrák fejlesztését, amelyek kielégítik a fogyasztók jobb játékélmény iránti éhségét.