Série RTU GPU od Nvidia Jak se mění sledování paprsků paprsků v reálném čase

Začátkem tohoto roku společnost Nvidia představila novou řadu grafických procesorů (GPU) pod novým názvem: RTX. Jedná se o upgrade z dřívějších řad GPU GTX, ale značka není jedinou změnou.

Nvidia nyní vybavila tyto GPU schopností provádět v reálném čase sledování paprsků. Co je to sledování paprsků a proč je to tak důležité?

Co přišlo před sledováním paprsků?

Slovo “vykreslování” se hodně používá při diskusích o grafických kartách nebo hraní her. Proces vykreslování zahrnuje převedení trojrozměrného objektu na dvourozměrný obrázek, který se na obrazovce objeví realisticky. Hry jsou interaktivní a vykreslují objekty, když pohyb hráče mění perspektivu na obrazovce.

To znamená, že je nutné mít způsob, jak zajistit, aby grafika vypadala realisticky. Vývojáři toho dosáhli pomocí vykreslování v reálném čase, ale po celá desetiletí používá stejnou technologii: rasterizace.

Rasterizace je technologie, která se v jádru spoléhá na trojúhelníky. 3D objekty vidí jako velkou sbírku polygonů vyrobených z trojúhelníků. Shromažďuje různé druhy dat, jako je poloha, barva, textura a podobně, ze tří bodů AKA vrcholů trojúhelníků.

Ne všechna tato data jsou potřebná, takže je pak zpřesní. Nastaví obrazovku jako referenční rámec a poté určí, jak zobrazit pixely. Jakmile je to hotovo, je tu trochu zpracování a obrázek se objeví na obrazovce. Je to spousta práce, ale GPU (jak rozlišit mezi GPU, CPU a APU) Jaký je rozdíl mezi APU, CPU a GPU? Jaký je rozdíl mezi APU, CPU a GPU „V posledních pěti nebo více letech se kolem počítačového hardwaru vířilo mnoho různých pojmů. Některé z těchto termínů zahrnují, ale nejsou omezeny na APU, CPU a GPU. Ale…) mají dostatek energie, aby se dostali provedlo se to za zlomek vteřiny a několikrát za sekundu se obnovilo, aby se pohyb projevil velmi hladce.

Ray Tracing vs. Rasterizace

Ve skutečném světě můžete vidět věci v důsledku toho, že je zasáhlo světlo. Osvětlení skutečného světa je velmi složité, přičemž každý paprsek světla se několikrát odráží a lámá, než se dostane na naše oči, což nám umožňuje vidět velké množství detailů. Replikace tohoto problému je velmi náročná, ale díky sledování paprsků je nyní technologie blíže než kdy jindy.

Image Credit: Intel

Jak již název napovídá, sledování paprsků závisí na sledování každého jednotlivého paprsku objektů dopadajících na světlo ve virtuální trojrozměrné scéně. Sledování paprsků bude následovat cestu paprsků světla od zdroje světla, k objektům a každý odraz a lom, kterým projdou, než se konečně dostane na obrazovku.

Pokud existuje více zdrojů světla, bude sledování paprsků zahrnovat všechny z nich. Místo toho, aby se s každým pixelem zacházelo jako s bodem na síťi polygonů, jako je tomu u rasterizace, trasování paprsků zachází s každým pixelem jako s paprskem světla, což je srovnatelné s tím, jak lidské oko skutečně vidí věci.

Proč je Ray Tracing najednou relevantní teď?

Filmový a animační průmysl již používá technologii trasování paprsků pro vykreslování scén, aby vypadaly co nejrealističtěji. Všimněte si, že to nevyžaduje trasování paprsků v reálném čase; váš aktuální GPU by pravděpodobně také zvládl trasování paprsků.

V závislosti na tom, jak těžká je scéna, kterou se snažíte vykreslit, však může trvat několik dní, než se vykreslí jen několik sekund trojrozměrných snímků. Při hraní her musí GPU vykreslovat scény na cestách. Primárním požadavkem je hardware, který to dokáže v reálném čase.

Sledování paprsků samozřejmě vyžaduje mnohem více zpracování než potřeby rasterizace, a je tedy úkolem náročným na GPU. Použití trasování paprsků pro každou část virtuální scény je ideálním způsobem, jak získat nejrealističtější obraz. Často se však používá pouze pro vybrané části scény. GPU zpracovává zbytek scény prostřednictvím rasterizace.

To nás přivádí k přístupu společnosti Nvidia k jejím nejnovějším souborům GPU a konkrétně k tomu, co dělají s RTX.

Jak funguje Nvidia RTX GPU?

Nvidia nejnovější generace GPU, také volal Turing, je zřejmé zlepšení na papíře. Nvidia je vyrábí s novým, menším 12 nanometrovým procesem. Tvrdí také, že jsou o 50% výkonnější a 10krát rychlejší než předchozí generace. Tato čísla však moc neznamenají.

Důležité je, jak Nvidia změnila základní strukturu GPU.

Obrázek Kredit: Nvidia

Tyto nové GPU mají obvyklá jádra CUDA, která Nvidia používala pro předchozí generace. Kromě toho také přicházejí s odhodlanými “Tensor” jádra pro strojové učení a “RT” jádra, dobře, uhádli jste to, sledování paprsků. Abych to shrnul, Nvidia založila tyto GPU na nové architektuře, která je chytřejší a má hardware specificky zaměřený na trasování paprsků, což je první.

To vše se používá v kombinaci k urychlení trasování paprsků a jeho uvedení do provozu v reálném čase.

Aby bylo možné tento nový hardware efektivně využívat, má Nvidia k dispozici spoustu softwaru. Nvidia OptiX je ten, který pomáhá vytěžit maximum z možností sledování paprsku hardwaru. Má také “AI-akcelerovaný denoiser”. Jak víte, sledování paprsků závisí na tom, jak vypadá virtuální obraz, pomocí světla.

Z tohoto důvodu je v oblastech, které mají málo nebo žádné světlo, nutný nějaký hluk. Denoiser se toho zbaví. Nvidia také pracuje na přidávání podpory pro sledování paprsků do rozhraní Vulkan API. Co jsou knihovny Vulkan Run Time Library ve Windows? Co jsou knihovny Vulkan Run Time Library ve Windows? Zobrazování knihoven Vulkan Run Time Library na vašem PC a přemýšlení o tom, co jsou na světě? Tady je vše, co potřebujete vědět o Vulkanovi. .

Nvidia v tom není sama. Možná víte o DirectX společnosti Microsoft, což je předpoklad pro spuštění mnoha her na Windows (jak nainstalovat a upgradovat DirectX Jak stahovat, instalovat a aktualizovat DirectX na vašem PC Jak stahovat, instalovat a aktualizovat DirectX na vašem PC Zajímá vás, proč DirectX je ve vašem systému Windows 10 nebo jak jej aktualizovat? Vysvětlíme, co potřebujete vědět.). Společnost Microsoft oznámila rozšíření své nejnovější verze, nazvané DirectX Ray Tracing (DXR). To má za cíl pomoci vývojářům v softwarové podpoře přizpůsobit svou hru tak, aby co nejlépe využili RTX společnosti Nvidia.

RTX bude využívat nové možnosti hardwarového výkonu a sledování paprsků spolu se starou spolehlivou rasterizací a dalšími souvisejícími procesy, aby poskytl herní zážitek, který bude vypadat realističtější než kdy předtím.

Ray sleduje odpověď na grafiku další generace?

No, ne docela. Sledování paprsků nebylo dosud používáno v každodenním spotřebitelském scénáři. Proto bude nějakou dobu trvat, než se spotřebitelský průmysl přizpůsobí této technologii. Vývojáři již začali tuto technologii integrovat do svých her. V době psaní je však podporována pouze hrstkou her.

Takže v případě, že jste přemýšleli o upgradu GPU, počkejte si chvíli, abyste zjistili, jak může tato technologie pokročit. V každém případě bude sledování paprsků pravděpodobně budoucností hraní. Může to skončit prostřednictvím RTX nebo prostřednictvím jiné ekvivalentní technologie vydané někdy v budoucnosti.

Pouze čas ukáže. Mezitím si prohlédněte tento šikovný přehled rozdílů mezi televizory, herními monitory a BFGD Nvidia zobrazuje Nvidia BFGD vs. herní monitor vs. TV: Rozdíly vysvětlené Nvidia BFGD vs. herní monitor vs. TV: Rozdíly vysvětlené herní displej s velkým formátem (BFGD). Je tento nový typ televize vlastně inovací nebo jen marketingovým trikem? .