Серия графических процессоров Nvidia RTX: как трассировка лучей в реальном времени меняет игру

Рекламное объявление

Ранее в этом году Nvidia представила свою новую линейку графических процессоров (GPU) под новым названием: RTX. Это обновление более ранних графических процессоров серии GTX, но брендинг - не единственное изменение.

Теперь Nvidia оснастила эти графические процессоры возможностью выполнять операции в режиме реального времени. трассировка лучей. Но что такое трассировка лучей и почему это так важно?

Что было до Рэй Трассинг?

Слово «рендеринг» довольно часто используется при обсуждении видеокарт или игр. Процесс рендеринга включает в себя преобразование трехмерного объекта в двухмерное изображение, которое будет казаться реалистичным на вашем экране. Игры являются интерактивными, и они отображают объекты, когда движение игрока меняет перспективу на экране.

Это означает, что необходимо обеспечить реалистичную графику. Разработчики достигли этого, используя рендеринг в реальном времени, но десятилетиями он использовал ту же технологию: растеризации.

Растеризация - это технология, в основе которой лежат треугольники. Он видит трехмерные объекты как большую коллекцию многоугольников, сделанных из треугольников. Он собирает различные данные, такие как положение, цвет, текстура и т. Д., Из трех точек AKA вершин треугольников.

Не все эти данные необходимы, поэтому он уточняет данные. Он устанавливает экран как систему координат, а затем определяет, как отображать пиксели. После того, как это сделано, происходит небольшая обработка, и изображение появляется на вашем экране. Это много работы, но графические процессоры (как отличить GPU, CPU и APU В чем разница между APU, CPU и GPU?За последние пять и более лет было множество различных терминов, описывающих компьютерное оборудование. Некоторые из этих терминов включают, но не ограничиваются APU, CPU и GPU. Но... Подробнее ) достаточно энергии, чтобы сделать это в течение доли секунды, и обновить его несколько раз в течение секунды, чтобы движение выглядело очень плавным.

Рэй Трассинг против растеризации

В реальном мире вы можете видеть вещи в результате попадания на них света. Освещение в реальном мире очень сложное, каждый луч света отражается и преломляется несколько раз, прежде чем он достигает наших глаз, заставляя нас видеть большое количество деталей. Воспроизвести это очень сложная работа, но с трассировкой лучей технология стала ближе, чем когда-либо.

Как следует из названия, трассировка лучей основана на отслеживании каждого луча света, падающего на объекты в виртуальной трехмерной сцене. Трассировка лучей будет следовать пути световых лучей от источника света к объектам и каждому отражению и преломлению, через которые они проходят, прежде чем, наконец, достигнет экрана.

Если есть несколько источников света, трассировка лучей будет учитывать все из них. Вместо того, чтобы обрабатывать каждый пиксель как точку на сетке полигонов, как это делает растеризация, луч трассировка рассматривает каждый пиксель как луч света, который сравним с тем, как на самом деле видит человеческий глаз вещи.

Почему Рэй Трассинг вдруг имеет значение сейчас?

Индустрия кино и анимации уже использует технологию трассировки лучей для рендеринга сцен, чтобы они выглядели максимально реалистично. Обратите внимание, что это не требует трассировки лучей в реальном времени; Ваш текущий графический процессор может, вероятно, обрабатывать трассировку лучей тоже.

Однако, в зависимости от того, насколько тяжелой является сцена, которую вы пытаетесь визуализировать, на рендеринг всего нескольких секунд трехмерных изображений может уйти несколько дней. В играх графические процессоры должны воспроизводить сцены на ходу. Основным требованием для этого является оборудование, способное делать это в режиме реального времени.

Конечно, трассировка лучей требует гораздо больше обработки, чем растеризация, и, следовательно, является задачей, интенсивно использующей GPU. Использование трассировки лучей для каждой части виртуальной сцены - это идеальный способ получить максимально реалистичное изображение. Тем не менее, он часто используется только для отдельных частей сцены. Графический процессор обрабатывает остальную часть сцены посредством растеризации.

Это подводит нас к подходу Nvidia с его последней серией графических процессоров и, в частности, к тому, что они делают с RTX.

Как работает Nvidia RTX GPU?

Последнее поколение графических процессоров Nvidia, также называемое Turing, является очевидным улучшением на бумаге. Nvidia производит их с новым, меньшим 12 нанометром. Они также утверждают, что они на 50% мощнее и в 10 раз быстрее предыдущего поколения. Однако эти цифры мало что значат.

Важно то, как Nvidia изменила основную структуру GPU.

Эти новые графические процессоры содержат обычные ядра CUDA, которые Nvidia использовала в предыдущих поколениях. Кроме того, они также поставляются с выделенными ядрами Tensor для машинного обучения и ядрами RT для, как вы уже догадались, трассировки лучей. Подводя итог, можно сказать, что Nvidia основала эти графические процессоры на новой более умной архитектуре и имеет аппаратное обеспечение, специально предназначенное для трассировки лучей, которое является первым.

Все это используется в комбинации, чтобы ускорить трассировку лучей и заставить работать в режиме реального времени.

Для эффективного использования этого нового оборудования у Nvidia есть куча программного обеспечения. Nvidia OptiX помогает максимально эффективно использовать возможности трассировки лучей. Он также имеет «AI-ускоренный шумоподавитель». Теперь, как вы знаете, трассировка лучей основана на использовании света для определения того, как выглядит виртуальное изображение.

Из-за этого в областях, где мало света или нет света, обязательно должен быть шум. Denoiser помогает избавиться от этого. Nvidia также работает над добавлением поддержки трассировки лучей в Вулкан API Что такое Vulkan Runtime Libraries в Windows?Увидеть библиотеки Vulkan Run Time на вашем компьютере и спросить, что же это за мир? Вот все, что вам нужно знать о Вулкане. Подробнее .

Nvidia тоже не одинока в этом. Возможно, вы знаете о Microsoft DirectX, которая является обязательным условием для запуска многих игр в Windows (как установить и обновить DirectX Как скачать, установить и обновить DirectX на вашем ПКХотите знать, почему DirectX находится в вашей системе Windows 10 или как его обновить? Мы объясним, что вам нужно знать. Подробнее ). Microsoft анонсировала расширение до последней его версии под названием DirectX Ray Tracing (DXR). Это направлено на то, чтобы помочь разработчикам программного обеспечения адаптировать свою игру, чтобы максимально использовать преимущества RTX от Nvidia.

RTX будет использовать новое аппаратное питание и возможности трассировки лучей вместе со старым надежным растеризация и другие связанные процессы, чтобы предоставить игровой опыт, который будет выглядеть более реалистичным чем когда-либо

Рэй прослеживает ответ на графику следующего поколения?

Ну, не совсем. Трассировка лучей ранее не использовалась в повседневном потребительском сценарии. Вот почему потребителю потребуется некоторое время, чтобы адаптировать эту технологию. Разработчики уже начали интегрировать эту технологию в свои игры. Тем не менее, только несколько игр поддерживают его на момент написания.

Так что, если вы думали о обновление вашего GPUподождать некоторое время, чтобы увидеть, как технология прогрессирует, может быть лучшим вариантом. В любом случае, трассировка лучей, вероятно, станет будущим игр. Это может закончиться через RTX или через какую-то другую эквивалентную технологию, выпущенную когда-нибудь в будущем.

Время покажет. В то же время, проверьте эту изящную разбивку различия между телевизорами, игровыми мониторами и BFGD-дисплеями Nvidia Nvidia BFGD vs. Игровой монитор против ТВ: Различия объясненыNvidia анонсировала игровой дисплей большого формата (BFGD). Является ли этот новый тип телевизора инновацией или просто маркетинговым трюком? Подробнее .