Какво е Ray Tracing?
В аспекта на компютърната графика, Ray Tracing е техника за изобразяване, която симулира физическите характеристики на светлината, които носят реалистично осветление, сенки и ефекти в игрите. Той имитира как лъч светлина отскача от обекти от зададена точка, илюстрирайки отражението на светлината от всяка повърхност. Целият процес от своя страна подобрява качеството на изображението, давайки на зрителите по -завладяващо изживяване. Техниката отдавна се използва в 3D филми и в крайна сметка намери своя път в компютърните игри на високо ниво, осигуряващи визуални ефекти с кинематографично качество. Ray Tracing е променил играта в света на игрите и е предпочитана техника за изобразяване, отколкото растеризация, която има ограничения при изобразяването на истинските цветове на обектите.
Ray Tracing в графичните процесори на Nvidia
Като водещ производител на графични карти, Nvidia винаги е била смела да експериментира с нови начини за подобряване на визуалното качество на своите продукти. От септември 2018 г. Nvidia пуска графични карти с функции Ray Tracing. Архитектурата на Nvidia Turing е първият графичен процесор със специален хардуер или RT ядра за обработка на Ray Tracing в реално време.
Какво представляват RT ядрата?
Ray Tracing обикновено е запазен за приложения в реално време, тъй като изчислителното време, необходимо за обработка на операцията за проследяване на лъчи, е много по-дълго от другите визуални ефекти. Nvidia направи пробив, като интегрира хардуер в своите архитектурни проекти с единствената цел да изчисли проследяването на лъчи в реално време. Този допълнителен хардуер, известен като RT Cores, е открит в графичните карти на Nvidia, базирани на Turing RTX. Това беше и първата в света потребителска графична карта с поддръжка на проследяване на лъчи на хардуерно ниво
RT-ядрата изчисляват цветовете на пикселите, тъй като лъч светлина преминава от една точка в друга. Процесът става по -сложен, когато има множество източници на светлина. Нещо повече, няколко процеса, включени в проследяването на лъчи като Ray Casting, Path Tracing, BVH (Bearing Volume Hierarchy) и Denoising Filtering го превръщат в изчислително интензивна техника. BVH е най-отнемащата време част от изчисленията за проследяване на лъчи, а RT-ядрата ускоряват обхода на BVH за проследяване на лъчи в реално време. Освен RT-ядрата, има друг набор от хардуер в графичните процесори на Nvidia, които играят роля в осигуряването на проследяване на лъчи в реално време. Тензорните ядра, предназначени за ускоряване на изкуствения интелект, също подпомагат шумотевицата в реално време и ускоряват излъчването на лъчи.
Графични карти Nvidia без поддръжка на Ray Tracing
Картите Nvidia с RT Cores са голям скок за световноизвестния производител на графични карти. Това обаче е хардуерно базирано и предишните издания на графични карти нямат такива функции. Тъй като проследяването на лъчи има огромна привлекателност за потребителите, Nvidia също направи функцията достъпна за по -стари графични карти. Тъй като по-старите архитектури не включват RT Cores в своите проекти, Nvidia направи възможно изобразяването на проследяване на лъчи чрез готови за игра драйвери.
Графични карти Nvidia с проследяване на лъчи на хардуерно ниво
Първото поколение RT-ядра беше представено в серията RTX 20 на Nvidia. RTX 2080 беше първият в серията RTX 20, който демонстрира архитектурата на Тюринг. След това бяха последвани RTX 2080 Ti, RTX 2070 и RTX 2060. Titan RTX също е в гамата.
През септември 2020 г. Nvidia представи наследника на Тюринг, Ampere, който включва второто поколение RT-ядра. Ampere включва огромни подобрения в RT-ядрата и тензорните ядра, повишавайки скоростта на RT-Core до 58 RT-TFLOPS, 1,7 пъти по-висока от тази на Turing, осигурявайки много по-бързо изобразяване на проследяване на лъчи и подобряване на качеството на изображението. По същия начин Ampere има повече от два пъти тензорните ядра на Turing с 238 Tensor-TFLOPS. Ampere е в основата на второто поколение графични процесори на RTX; серията RTX 30 включва RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 от класа на Titan и най-новото издание RTX 3060.
Графични карти Nvidia с проследяване на лъчи на ниво софтуер
Nvidia направи нов пробив, като позволи проследяване на лъчи в избрани графични карти без специални RT ядра. Това е добра новина за геймърите, използващи по-старите модели, които все още не обмислят надграждане на графичните карти, но искат да изпитат визуалните предимства на техниката за проследяване на лъчи. Видеокартите GeForce GTX 1060 6GB и по -нови вече могат да се наслаждават на възможности за проследяване на лъчи чрез DirectX Raytracing (DXR). По-долу е даден списък на Nvidia карти, които могат да проследяват лъчи чрез DXR:
- 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
Поради липсата на специален хардуер за проследяване на лъчи, GTX картите могат да предлагат само основни ефекти за проследяване на лъчи. Ядрата на шейдъра обработват изчисленията за проследяване на лъчите и това допълнително натоварване за ядрата на шейдъра ще повлияе на производителността на графичния процесор. Въпреки това, с възможности за проследяване на лъчи, геймърите могат да изпитат по-привлекателно визуално изживяване.
Бъдещето на проследяването на лъчи в Nvidia
Производителността на Ampere вече е повече от задоволителна след удвояване на скоростта на обработка на Тюринг. Въпреки това, въпреки че все още е прясно от фурната, вече се носят слухове за неговия наследник, Lovelace. Можем да очакваме нови развития в изчисленията за проследяване на лъчи в тази нова архитектура на графичния процесор. По същия начин новото поколение графични карти RTX се очаква да бъде вече в процес на работа. Бъдещето на проследяването на лъчи изглежда светло, тъй като Nvidia продължава да разработва архитектури на графични процесори, които да задоволят глада на потребителя за по -добро игрово изживяване.