Phenquestions
Vad är Ray Tracing?
I aspekten av datorgrafik är Ray Tracing en renderingsteknik som simulerar ett ljus fysiska egenskaper som ger realistisk belysning, skuggor och effekter till spel. Det härmar efter hur en ljusstråle studsar av föremål från en inställd punkt, vilket illustrerar reflektion av ljus från varje yta. Hela processen förbättrar i sin tur bildkvaliteten och ger tittarna en mer uppslukande upplevelse. Tekniken har länge använts i 3D-filmer och så småningom hittat sin väg i datorspel på hög nivå som ger visuella effekter av filmkvalitet. Ray Tracing har varit en spelväxlare i spelvärlden och är en föredragen renderingsteknik än rasterisering, som har begränsningar i att återge de verkliga färgerna på objekt.
Ray Tracing i Nvidia GPU: er
Som en ledande tillverkare av grafikkort har Nvidia alltid varit djärv i att experimentera med nya sätt att förbättra den visuella kvaliteten på sina produkter. Från och med september 2018 har Nvidia släppt grafikkort med Ray Tracing-funktioner. Nvidias Turing-arkitektur är den första GPU-designen med dedikerad hårdvara, eller RT-kärnor, för realtidsbehandling med Ray Tracing.
Vad är RT-kärnor?
Ray Tracing är vanligtvis reserverat för icke-realtidsapplikationer eftersom beräkningstiden det tar att behandla raytracing-operationen är mycket längre än andra visuella effekter. Nvidia gjorde ett genombrott genom att integrera hårdvara i deras arkitektoniska mönster med det enda syftet att beräkna strålspårning i realtid. Denna extra hårdvara, känd som RT Cores, har invigts i Nvidias Turing-baserade RTX-grafikkort. Detta var också världens första grafikkort för konsumenter med stöd för strålespårning på hårdvarunivå
RT-kärnor beräknar pixlarnas färger när en ljusstråle rör sig från en punkt till en annan. Processen blir mer komplex när det finns en mängd ljuskällor. Dessutom gör flera processer som är involverade i strålspårning, såsom strålegjutning, sökvägsspårning, BVH (Bounding Volume Hierarchy) och Denoising Filtering det till en beräkningsintensiv teknik. BVH är den mest tidskrävande delen av strålspårningsberäkningar, och RT-kärnorna påskyndar BVH-genomgång för strålspårning i realtid. Bortsett från RT-kärnorna finns det en annan uppsättning hårdvara i Nvidia GPU: er som spelar en roll när det gäller att ge strålespårning i realtid. Tensor Cores, utformad för artificiell intelligensacceleration, hjälper också till i realtid denoising och påskyndar strålegjutning.
Nvidia grafikkort med stöd för strålespårning
Nvidia-kort med RT Cores är ett stort steg för den världsberömda grafikkorttillverkaren. Detta är dock maskinvarubaserat, och tidigare utgåvor av grafikkort har inte sådana funktioner. Eftersom strålspårning har ett stort tilltal för konsumenterna gjorde Nvidia också funktionen tillgänglig för äldre grafikkort. Eftersom äldre arkitekturer inte inkluderar RT Cores i sina konstruktioner, gjorde Nvidia strålspårning möjlig genom spelklara drivrutiner.
Nvidia-grafikkort med strålspårning på hårdvarunivå
Den första generationen RT-Cores presenterades i Nvidias RTX 20-serie. RTX 2080 var den första i RTX 20-serien som visade Turings arkitektur. Det följdes sedan av RTX 2080 Ti, RTX 2070 och RTX 2060. Titan RTX är också med i serien.
I september 2020 introducerade Nvidia Turings efterträdare Ampere, som har andra generationen RT-kärnor. Ampere påser enorma uppgraderingar i RT-Cores och Tensor Cores-priser som ökar RT-Core-hastigheten till 58 RT-TFLOPS, 1.7 gånger högre än för Turing, vilket ger en mycket snabbare strålespårning och förbättrar bildkvaliteten. På samma sätt har förstärkaren mer än dubbelt så hög Tensor Cores-hastigheten som Turing med 238 Tensor-TFLOPS. Ampere är kärnan i RTXs andra generationens GPU; RTX 30-serien inkluderar RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 och den senast släppta RTX 3060 i Titan-klass.
Nvidia-grafikkort med strålspårning på mjukvarunivå
Nvidia gjorde ytterligare ett genombrott genom att möjliggöra strålespårning i utvalda grafikkort utan dedikerade RT-kärnor. Det här är goda nyheter för spelare som använder de äldre modellerna som inte överväger att uppgradera grafikkorten ännu men vill uppleva de visuella fördelarna med strålspårningstekniken. GeForce GTX 1060 6GB och högre grafikkort kan nu njuta av strålespårningsfunktioner genom DirectX Raytracing (DXR). Nedan är listan över Nvidia-kort som är strålespårningsbara via 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 6 GB
På grund av sin brist på dedikerad hårdvara för strålspårning kan GTX-korten bara erbjuda grundläggande strålspårningseffekter. Shader-kärnorna hanterar strålspårningsberäkningarna, och denna extra arbetsbelastning för shader-kärnorna kommer att påverka GPU: s prestanda. Ändå, med strålspårningsfunktioner, kan spelare uppleva en mer tilltalande visuell upplevelse.
Framtiden för strålspårning i Nvidia
Förstärkarens prestanda är redan mer än tillfredsställande efter att ha fördubblat Turings bearbetningshastigheter. Men även om den fortfarande är fräsch från ugnen, finns det redan rykten om dess efterträdare, Lovelace. Vi kan förvänta oss ny utveckling inom strålspårningsberäkningar i denna nya GPU-arkitektur. Likaså förväntas en ny generation RTX-grafikkort förväntas redan. Framtiden för strålspårning ser ljus ut när Nvidia fortsätter att utveckla GPU-arkitekturer som skulle tillfredsställa konsumentens hunger efter en bättre spelupplevelse.
