Nvidia RTX GPU серия: Как проследяването на лъчи в реално време променя гейминга

графична карта rtx 2080

По-рано тази година Nvidia представи новата си линия графични процесори под името RTX. Това е ъпгрейд на по-ранната GTX серия, но промяната не е единствено в името.

Nvidia вече е оборудвала тези графични процесори с възможност за проследяване на лъчи в реално време. Но какво представлява проследяването на лъчите и защо е толкова важно?

Какво се случи преди поддръжката проследяването на лъчи?

Думата „рендиране“ се използва доста често по отношение на графични карти или игри. Процесът на рендиране включва превръщането на триизмерен обект в двуизмерно изображение, което ще изглежда реалистично на екрана ви. Игрите са интерактивни и те рендират обектите когато движенията на играчите променят перспективите на екрана.

Това означава, че е необходимо да има начин, който да гарантира, че графиката изглежда реалистична. Разработчиците са постигнали това чрез използване на рендиране в реално време, но от десетилетия използват същата технология: растеризация.

Растеризацията е технология, която в основата си разчита на триъгълници. Тя вижда 3D обектите като голяма колекция от многоъгълници, направени от триъгълници. Така се събират различни видове данни, като позиция, цвят, текстура и други от трите точки на триъгълниците.

Не всички тези данни са необходими, така че данните се прецизират. Задава се екрана като еталонна рамка и след това се определя начина на показване на пикселите. След като това е направено, има малка обработка и изображението се показва на екрана ви. Поради тази причина, графичните процесори разполагат с достатъчно мощност, за да направят това за по-малко от секунда и така движението изглежда гладко.

Проследяване на лъч (Ray Tracing) срещу Растеризация (Rasterization)

В реалния свят вие сте в състояние да видите нещата в резултат на светлината. Реалното осветлението е много сложно, при което всеки лъч светлина се отразява и пречупва многократно, преди да стигне до нас, което спомага да видим всеки детайл. Репликирането на това е много трудно, но с проследяване на лъчите, технологията е по-близо от всякога.

нова технология ray tracing

Както подсказва самото име, проследяването на лъчи разчита на проследяването на всеки един лъч светлина, достигайки обектите във виртуална триизмерна сцена. Проследяването на лъчите ще следва пътя на светлинните лъчи от източника на светлина към обектите и всяко отражение и пречупване, през които преминават, преди да достигнат екрана.

Ако има няколко източника на светлина, проследяването на лъчите ще ги отчете. Вместо да третира всеки пиксел като точка на многоъгълници, както прави растеризацията, проследяването на лъча третира всеки пиксел като лъч светлина, което е сравнимо с това, което човешкото око действително вижда.

Защо проследяването на лъча придоби такова значение?

Филмовата и анимационната индустрия вече използваха технологията проследяване на лъч за рендиране на сцени, за да ги направят да изглеждат колкото се може по-реалистични. Имайте предвид, че това не изисква проследяване на лъч в реално време; вашия текущ графичен чип вероятно ще се справи и с проследяването на лъчите.

В зависимост от това колко е тежка сцената, която се опитвате да рендирате, това може да отнеме няколко дни, за да рендирате просто няколко секундни триизмерни изображения. В гейминга, графичните процесори трябва да рендират сцените в движение. Основното изискване за това е към хардуерът, който може да направи това в реално време.

Разбира се, проследяването на лъчи изисква много по-голяма обработка от нуждите на растеризация и поради тази причина задачата е изисквана от графичния чип. Използването на проследяване на лъчи за всяка част от виртуалната сцена е идеалният начин да получите най-реалистично изгледащата картина. Въпреки това, тази технология се използва само за избрани части от сцената. Графичния чип обработва останалата част от сцената чрез растеризация.

Това ни води до подхода на Nvidia чрез последната серия графични чипове и по-точно какво всъщност ни предоставя RTX серията като възможности.

Как работи RTX графичния чип на Nvidia?

Най-новото поколение графични чипове на Nvidia, наречено също Turing, е очевидно подобрение на хартия. Nvidia произвежда тези чипове с нов, по-малък 12-нанометров процес. От компанията твърдят, че са 50% по-мощни и 10% по-бързи от предходното поколение. Но тези цифри не подсказват много.

Важното тук е как Nvidia променя базовата структура на графичния процесор.

pascal turing

Тези нови графични чипове предоставят обичайните CUDA ядра, които Nvidia използва в своето предходно поколение. В допълнение, те разполагат и с “Tensor” ядра, за машинно обучение и “RT” ядра за проследяване на лъча. В обобщение, Nvidia създава тези графични чипове върху нова архитектура, която е по-умна и има хардуер, специално предназначен за проследяване на лъчи.

Всичко това се използва в комбинация, за да ускори проследяването на лъчите и да се случва в реално време.

За да се възползвате ефективно от новия хардуер, Nvidia има софтуер, който е съвместим с него. Nvidia OptiX е тази, която помага да се направи най-добро проследяване на лъча. Също така има „AI-accelerated denoiser“. Проследяването на лъчите разчита на използването на светлина, за да се определи как изглежда виртуалния образ.

Поради това, в областите, в които няма светлина има наличие на шум. „AI-accelerated denoiser“ помагат да се освободим от това. Nvidia работи и върху добавяне на поддръжка за проследяване на лъчите към Vulkan API.

Nvidia не е единствена в това. Може би знаете за DirectX на Microsoft, предпоставка за стартиране на много игри на Windows. Microsoft анонсира разширение на най-новата му версия, наречена DirectX Ray Tracing (DXR). Целта е да се помогне на софтуерната поддръжка за разработчиците да адаптират играта си, за да се възползват максимално от RTX.

RTX ще използва новите възможности за хардуерно и лъчево проследяване, заедно със старата надеждна растеризация и други свързани процеси, за да се достави гейминг изживяване, което ще изглежда по-реалистично от всякога.

Дали проследяването на лъчи отговаря на следващото поколение графики?

Не съвсем. Проследяването на лъчите не е било използвано в ежедневния потребителски сценарий. Ето защо за потребителската индустрия, ще е необходимо известно време да адаптира тази технология. Разработчиците вече са започнали да интегрират тази технология в своите игри. За сега много малко игри поддържат тази технология.

Ако мислите да подновите графичната си карта, можете да изчакате известно време, за да видите как се развива технологията. Във всеки случай, проследяването на лъчите ще е бъдещето при игрите. Това може да стане чрез RTX или друга еквивалентна технология.

Реклами