Phenquestions
Какво е проследяване на лъчи?
В аспекта на компютърната графика, Ray Tracing е техника за рендиране, която симулира физическите характеристики на светлината, които внасят 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 компютърни игри на високо ниво, осигуряващи визуални ефекти с кинематографично качество. Ray Tracing е променил играта в света на игрите и е предпочитана техника за рендиране от растеризацията, която има ограничения при изобразяването на истинските цветове на обектите.
Проследяване на лъчи в графичните процесори на Nvidia
Като водещ производител на графични карти, Nvidia винаги смело експериментира с нови начини за подобряване на визуалното качество на своите продукти. От септември 2018 г. Nvidia пуска графични карти с функции за проследяване на лъчи. Архитектурата на Nvidia Turing е първият дизайн на графичния процесор със специален хардуер или RT ядра за обработка на проследяване на лъчи в реално време.
Какво представляват RT Cores?
Проследяването на лъчи обикновено е запазено 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 проследяване на лъчи в реално време. Този добавен хардуер, известен като RT Cores, е открит в RTX графичните карти на Nvidia, базирани на Turing. Това беше и първата в света потребителска графична карта с поддръжка на проследяване на лъчи на хардуерно ниво
RT-ядрата изчислява цветовете на пикселите, докато лъч светлина преминава от една точка в друга. Процесът става по-сложен, когато има множество източници на светлина. Освен това, няколко процеса, участващи в проследяването на лъчи, като излъчване на лъчи, проследяване на пътеки, BVH (Bounding Volume Hierarchy) и Denoising Filtering, го правят изчислително интензивна техника. BVH е най-отнемащата време част от изчисленията за проследяване на лъчи, а RT-Cores ускоряват BVH обхождането за проследяване на лъчите в реално време. Освен RT-Cores, в графичните процесори на Nvidia има още един набор от хардуер, който играе роля в осигуряването на проследяване на лъчите в реално време. Ядрата на Tensor, предназначени за ускоряване на изкуствения интелект, също помагат за обезшумяване в реално време и ускоряват леенето.
Графични карти на Nvidia с поддръжка на проследяване на лъчи
Картите на Nvidia с RT Cores са голям скок за световноизвестния производител на графични карти. Това обаче е базирано на хардуер и предишните версии на графичните карти нямат такива функции. Тъй като проследяването на лъчите има огромна привлекателност за потребителите, Nvidia направи функцията достъпна и за по-стари графични карти. Тъй като по-старите архитектури не включват RT Cores в своите проекти, Nvidia направи възможно проследяването на лъчите чрез драйвери, готови за игра.
Графични карти Nvidia с хардуерно проследяване на лъчи
Първото поколение RT-ядра беше представено в серията RTX 20 на Nvidia. RTX 2080 беше първият от серията RTX 20, който показа архитектурата на Тюринг. След това бяха последвани от RTX 2080 Ti, RTX 2070 и RTX 2060. Titan RTX също е в състава.
През септември 2020 г. Nvidia представи наследника на Тюринг, Ampere, който разполага с второ поколение RT-ядра. Ampere предлага огромни подобрения в RT-Core и Tensor Cores, повишавайки скоростта на RT-Core до 58 RT-TFLOPS, 1.7 пъти по-висока от тази на Тюринг, осигуряваща много по-бързо рендиране на трасиране на лъчи и подобряване на качеството на изображението. По същия начин Ampere има повече от два пъти коефициента на Tensor Cores 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 и RTX 3060 от класа Titan.
Графични карти Nvidia със софтуерно проследяване на лъчи
Nvidia направи нов пробив, като даде възможност за 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. GeForce GTX 1060 6GB и по-нови графични карти вече могат да се насладят на възможности за проследяване на лъчи чрез DirectX Raytracing (DXR). По-долу е списъкът на картите на Nvidia, които имат възможност за проследяване на 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 лъчи и това допълнително натоварване за ядрата на шейдъра ще повлияе на производителността на графичния процесор. Въпреки това, с възможностите 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 като удвои скоростта на обработка на Turing. Въпреки това, въпреки че е все още прясно от фурната, вече има слухове за неговия наследник, Lovelace. Можем да очакваме ново развитие в изчисленията за проследяване на лъчи в тази нова архитектура на графичния процесор. По същия начин се очаква ново поколение графични карти RTX вече да се работи. Бъдещето на проследяването на лъчи изглежда светло, тъй като Nvidia продължава да разработва GPU архитектури, които да задоволят глада на потребителя за по-добро гейминг изживяване.
