Seria procesorów graficznych RTX firmy Nvidia: Jak śledzenie promieni w czasie rzeczywistym zmienia grę?

Reklama

Na początku tego roku Nvidia zaprezentowała nową linię procesorów graficznych (GPU) pod nową nazwą: RTX. Jest to aktualizacja wcześniejszej serii procesorów graficznych GTX, ale branding to nie jedyna zmiana.

Nvidia wyposażyła te procesory graficzne w możliwość przeprowadzania operacji w czasie rzeczywistym ray tracing. Ale czym jest ray tracing i dlaczego jest tak ważny?

Co przyszło przed śledzeniem promieni?

Słowo „rendering” jest często używane podczas omawiania kart graficznych lub gier. Proces renderowania polega na przekształceniu trójwymiarowego obiektu w dwuwymiarowy obraz, który będzie wyglądał realistycznie na ekranie. Gry są interaktywne i renderują obiekty, gdy ruch gracza zmienia perspektywę na ekranie.

Oznacza to, że konieczne jest zapewnienie realistycznego wyglądu grafiki. Deweloperzy osiągnęli to dzięki renderowaniu w czasie rzeczywistym, ale od dziesięcioleci używają tej samej technologii: rasteryzacja.

Rasteryzacja to technologia, która u podstaw opiera się na trójkątach. Widzi obiekty 3D jako dużą kolekcję wielokątów wykonanych z trójkątów. Gromadzi różnego rodzaju dane, takie jak pozycja, kolor, tekstura i tym podobne, z trzech punktów AKA wierzchołków trójkątów.

Nie wszystkie z tych danych są potrzebne, więc poprawia je. Ustawia ekran jako ramkę odniesienia, a następnie określa sposób wyświetlania pikseli. Po wykonaniu tej czynności jest trochę przetwarzania, a obraz pojawia się na ekranie. To dużo pracy, ale procesory graficzne (jak odróżnić GPU, CPU i APU od siebie Jaka jest różnica między APU, procesorem i GPU?W ciągu ostatnich pięciu lub więcej lat pojawiło się wiele różnych terminów opisujących sprzęt komputerowy. Niektóre z tych warunków obejmują między innymi APU, CPU i GPU. Ale... Czytaj więcej ) ma wystarczającą moc, aby zrobić to w ułamku sekundy, i odśwież ją kilka razy w ciągu sekundy, aby ruch wyglądał bardzo płynnie.

Ray Tracing vs. Rasteryzacja

W prawdziwym świecie możesz widzieć rzeczy w wyniku uderzenia ich światłem. Oświetlenie w świecie rzeczywistym jest bardzo złożone, a każdy promień światła odbija się i załamuje wiele razy, zanim dotrze do naszych oczu, dzięki czemu widzimy dużą ilość szczegółów. Replikacja tego jest bardzo trudna, ale dzięki ray tracingu technologia jest teraz bliższa niż kiedykolwiek.

Jak sama nazwa wskazuje, śledzenie promieni polega na śledzeniu każdego promienia światła uderzającego w obiekty w wirtualnej trójwymiarowej scenie. Śledzenie promieni będzie podążać ścieżką promieni świetlnych od źródła światła do obiektów, a także przez każde odbicie i załamanie, przez które przechodzą, zanim ostatecznie dotrą do ekranu.

Jeśli istnieje wiele źródeł światła, śledzenie promieniami odpowiada za wszystkie z nich. Zamiast traktować każdy piksel jako punkt na siatce wielokątów, tak jak robi to rasteryzacja, ray śledzenie traktuje każdy piksel jak promień światła, który jest porównywalny z tym, co faktycznie widzi ludzkie oko rzeczy

Dlaczego Ray Tracing jest teraz tak istotny?

Przemysł filmowy i animacyjny wykorzystuje już technologię śledzenia promieni do renderowania scen, aby wyglądały jak najbardziej realistycznie. Pamiętaj, że nie wymaga to śledzenia promieni w czasie rzeczywistym; Twój obecny procesor GPU prawdopodobnie również poradziłby sobie ze śledzeniem promieni.

Jednak w zależności od tego, jak ciężka jest scena, którą chcesz wyrenderować, wykonanie kilku sekund trójwymiarowych zdjęć może zająć kilka dni. W grach procesory graficzne muszą renderować sceny w ruchu. Podstawowym wymaganiem jest sprzęt zdolny do tego w czasie rzeczywistym.

Oczywiście ray tracing wymaga znacznie więcej przetwarzania niż wymaga rasteryzacji, a zatem jest zadaniem wymagającym dużej liczby procesorów graficznych. Korzystanie ze śledzenia promieni dla każdej części wirtualnej sceny jest idealnym sposobem na uzyskanie najbardziej realistycznego obrazu. Jest jednak często używany tylko w wybranych częściach sceny. Procesor graficzny przetwarza resztę sceny poprzez rasteryzację.

To prowadzi nas do podejścia Nvidii z najnowszą serią procesorów graficznych, a konkretnie do tego, co robią z RTX.

Jak działa procesor graficzny RTV Nvidii?

Najnowsza generacja procesorów graficznych Nvidii, zwana także Turing, to oczywista poprawa na papierze. Nvidia produkuje je w nowym, mniejszym 12-nanometrowym procesie. Twierdzą także, że są o 50% silniejsze i 10 razy szybsze niż poprzednia generacja. Jednak liczby te niewiele znaczą.

Ważne jest, jak Nvidia zmieniła podstawową strukturę GPU.

Te nowe procesory graficzne mają zwykłe rdzenie CUDA, których Nvidia używała w poprzednich generacjach. Ponadto są one wyposażone w dedykowane rdzenie „Tensor” do uczenia maszynowego oraz rdzenie „RT” do, cóż, zgadliście, raytracingu. Podsumowując, Nvidia oparła te układy GPU na nowej, inteligentniejszej architekturze i wyposażonej w sprzęt specjalnie dedykowany do ray tracingu, który jest pierwszy.

Wszystko to jest stosowane w celu przyspieszenia śledzenia promieni i uruchomienia go w czasie rzeczywistym.

Aby efektywnie wykorzystać ten nowy sprzęt, Nvidia ma do zaoferowania mnóstwo oprogramowania. Nvidia OptiX to taka, która pomaga w pełni wykorzystać możliwości ray tracingu sprzętu. Ma również „przyspieszacz AI”. Teraz, jak wiadomo, ray tracing polega na użyciu światła do określenia wyglądu obrazu wirtualnego.

Z tego powodu w obszarach, w których światło jest słabo oświetlone lub nie ma go wcale. Zwalczacz pomaga się tego pozbyć. Nvidia pracuje także nad dodaniem obsługi śledzenia promieni do Vulkan API Co to są biblioteki wykonawcze Vulkan w systemie Windows?Widzisz biblioteki wykonawcze Vulkan na komputerze i zastanawiasz się, co to za świat? Oto wszystko, co musisz wiedzieć o Vulkan. Czytaj więcej .

Nvidia też nie jest w tym sama. Być może wiesz o Microsoft DirectX, który jest niezbędny do uruchomienia wielu gier w systemie Windows (jak zainstalować i zaktualizować DirectX Jak pobrać, zainstalować i zaktualizować DirectX na komputerzeZastanawiasz się, dlaczego DirectX jest w systemie Windows 10 lub jak go zaktualizować? Wyjaśnimy ci, co musisz wiedzieć. Czytaj więcej ). Microsoft ogłosił rozszerzenie swojej najnowszej wersji o nazwie DirectX Ray Tracing (DXR). Ma to na celu pomóc programistom w dostosowaniu ich gier do pełnych korzyści RTX firmy Nvidia.

RTX będzie korzystać z nowych możliwości zasilania i śledzenia promieni wraz ze starym niezawodnym rasteryzacja i inne powiązane procesy, aby zapewnić wrażenia z gry, które będą wyglądać bardziej realistycznie niż kiedykolwiek.

Czy Ray śledzi odpowiedź na grafikę nowej generacji?

Cóż, niezupełnie. Śledzenie promieni nie było wcześniej stosowane w codziennym scenariuszu konsumenckim. Dlatego przemysł konsumpcyjny zajmie trochę czasu, aby dostosować tę technologię. Deweloperzy już zaczęli włączać tę technologię do swoich gier. Jednak tylko garść gier obsługuje to w momencie pisania.

Więc na wypadek, gdybyś myślał uaktualnienie twojego GPU, czekanie przez chwilę, aby zobaczyć, jak postęp technologiczny może być lepszym rozwiązaniem. W każdym razie raytracing prawdopodobnie będzie przyszłością gier. Może skończyć się przez RTX lub inną równoważną technologię wydaną kiedyś w przyszłości.

Tylko czas powie. W międzyczasie sprawdź ten fajny podział różnice między telewizorami, monitorami do gier i wyświetlaczami BFGD Nvidii Nvidia BFGD vs. Gaming Monitor vs. TV: Wyjaśnione różniceNvidia ogłosiła Big Gaming Display (BFGD). Czy ten nowy typ telewizora jest w rzeczywistości innowacją, czy tylko chwytem marketingowym? Czytaj więcej .