Nvidian RTX GPU -sarja: Kuinka reaaliaikainen säteiden jäljitys muuttaa peliä

Mainos

Aiemmin tänä vuonna Nvidia julkisti uuden graafisen prosessointiyksikön (GPU) sarjan uudella nimellä: RTX. Tämä on päivitys aikaisempaan GTX-sarjan GPU-sarjaan, mutta brändäys ei ole ainoa muutos.

Nvidia on nyt varustanut nämä GPU: t kyvyllä suorittaa tosiaikaisesti säteen jäljitys. Mutta mitä on säteen jäljitys ja miksi se on niin tärkeä?

Mikä tuli ennen säteiden jäljittämistä?

Sanaa “renderöinti” käytetään melko paljon keskusteltaessa näytönohjaimista tai peleistä. Renderöintiprosessissa kolmiulotteinen esine muunnetaan kaksidimensionaaliseksi kuvaksi, joka näyttää realistiselta näytölläsi. Pelit ovat vuorovaikutteisia, ja ne tekevät esineistä, kun pelaajan liike muuttaa näytön perspektiiviä.

Tämä tarkoittaa, että on välttämätöntä olla tapa varmistaa, että grafiikat näyttävät realistisilta. Kehittäjät ovat saavuttaneet tämän reaaliaikaisella renderoinnilla, mutta vuosikymmenien ajan se on käyttänyt samaa tekniikkaa: rasterization.

Rasterointi on tekniikka, jonka ydin riippuu kolmiosta. Se näkee 3D-esineet suurena kolmiomallisten polygonien kokoelmana. Se kerää erityyppisiä tietoja, kuten sijainnin, värin, rakenteen ja sellaisen kolmen kolmen pisteen AKA-pisteistä.

Kaikkia näitä tietoja ei tarvita, joten se sitten tarkentaa tietoja. Se asettaa näytön viitekehykseksi ja määrittää sitten, kuinka pikseliä näytetään. Kun tämä on tehty, käsittelyä on vähän ja kuva näkyy näytöllä. Se on paljon työtä, mutta GPU (kuinka erottaa GPU, CPU ja APU toisistaan Mitä eroa on APU: n, CPU: n ja GPU: n välillä?Viimeisen viiden tai useamman vuoden aikana on ollut olemassa useita erilaisia ​​termejä, jotka pyörittävät kuvaamaan tietokonelaitteita. Jotkut näistä termeistä sisältävät, mutta eivät rajoitu niihin, APU, CPU ja GPU. Mutta... Lue lisää ) on tarpeeksi voimaa saada se saatu aikaan sekunnin murto-osassa, ja päivitä se useita kertoja sekunnin sisällä, jotta liike näyttää erittäin sujuvalta.

Ray Tracing vs. rasterization

Todellisessa maailmassa pystyt näkemään asioita valon osuessa niihin. Todellisen maailman valaistus on erittäin monimutkainen, ja jokainen valonsäde heijastaa ja taiteaa useita kertoja ennen kuin se saavuttaa silmämme, mikä saa meidät näkemään suuren määrän yksityiskohtia. Tämän toistaminen on erittäin kovaa työtä, mutta säteilyjäljityksen avulla tekniikka on nyt lähempänä kuin koskaan.

Kuten nimestä itsestään käy ilmi, säteen jäljitys perustuu jokaisen yksittäisen valonsäteen jäljittämiseen, joka osuu esineisiin virtuaalisessa kolmiulotteisessa kohtauksessa. Säteiden jäljitys seuraa valonsäteiden polkua valonlähteestä esineisiin ja jokaista heijastusta ja taitekerrosta, jonka ne läpi menee, ennen kuin lopulta saavutetaan näytölle.

Jos valonlähteitä on useita, säteen jäljitys ottaa huomioon ne kaikki. Sen sijaan, että jokaista pikseliä kohdeltaisiin monikulmioiden verkon pisteellä, kuten rasterointi tekee, säteily jäljitys kohtelee jokaista pikseliä valonsäteenä, joka on verrattavissa siihen, kuinka ihmisen silmä tosiasiallisesti näkee asioita.

Miksi säteiden jäljitys on yhtäkkiä merkityksellinen nyt?

Elokuva- ja animaatioteollisuus käyttää jo säteilypaikannustekniikkaa kohtausten esittämiseen, jotta ne näyttävät mahdollisimman realistisilta. Huomaa, että tämä ei vaadi reaaliaikaista säteilyjäljitystä; nykyinen GPU pystyy todennäköisesti käsittelemään myös radion jäljittämistä.

Riippuen siitä, kuinka raskas kohtaus yrität tehdä, voi kestää useita päiviä, jotta vain muutaman sekunnin kuva kolmiulotteisista kuvista saadaan. Pelaamisessa GPU: n on näytettävä kohtaukset tien päällä. Tämän ensisijainen vaatimus on laitteisto, joka pystyy tekemään sen reaaliajassa.

Säteiden jäljitys vaatii tietysti paljon enemmän käsittelyä kuin rasterointi tarpeita, ja siten se on GPU-intensiivinen tehtävä. Säteiden jäljityksen käyttäminen virtuaalisen kohtauksen jokaisessa osassa on ihanteellinen tapa saada realistisimman näköinen kuva. Sitä käytetään kuitenkin usein vain valittuihin kohtauksen osiin. GPU käsittelee muun kohtauksen rasteroinnin avulla.

Tämä johtaa meidät Nvidian lähestymistapaan uusimmalla GPU-sarjallaan ja erityisesti siihen, mitä he tekevät RTX: n kanssa.

Kuinka Nvidian RTX GPU toimii?

Nvidian uusimman sukupolven GPU, jota kutsutaan myös Turingiksi, on selvä parannus paperilla. Nvidia valmistaa nämä uudella, pienemmällä 12 nanomittarin prosessilla. He väittävät myös olevansa 50% tehokkaampia ja 10 kertaa nopeampia kuin edellinen sukupolvi. Nämä luvut eivät kuitenkaan tarkoita paljon.

Tärkeää on, kuinka Nvidia on muuttanut GPU: n perusrakennetta.

Nämä uudet GPU: t sisältävät tavallisia CUDA-ytimiä, joita Nvidia on käyttänyt aiemmille sukupolville. Lisäksi niissä on omistettu “Tensor” -ydin koneenoppimiseen ja “RT” -ydin, hyvin, arvasit sen, säteilyseurantaan. Yhteenvetona voidaan todeta, että Nvidia on perustanut nämä GPU: t uuteen älykkäämpään arkkitehtuuriin, ja sillä on laitteistot, jotka on erityisesti omistettu säteen jäljitykseen, mikä on ensimmäinen.

Kaikkia tätä käytetään yhdessä nopeuttamaan säteen jäljittämistä ja saamaan sen toimimaan reaaliajassa.

Nvidialla on joukko ohjelmistoja, jotka hyödyntävät tätä uutta laitteistoa tehokkaasti. Nvidia OptiX on yksi, joka auttaa hyödyntämään laitteiston säteiden jäljitysominaisuuksia parhaalla mahdollisella tavalla. Siinä on myös ”AI-kiihdytetty poistoaine”. Nyt, kuten tiedät, säteen jäljitys perustuu valon käyttämiseen virtuaalikuvan näyttämiseksi.

Tämän takia alueilla, joissa on vähän valoa tai ei lainkaan valoa, on melko vähän melua. Poistoaine auttaa päästä eroon siitä. Nvidia pyrkii myös lisäämään säteilyjäljityksen tukea Vulkan API Mitkä ovat Vulkan Run Time -kirjastot Windowsissa?Näet tietokoneellasi olevat Vulkan Run Time -kirjastot ja ihmettelet, mitkä maailmassa ne ovat? Tässä on kaikki mitä sinun tarvitsee tietää Vulkanista. Lue lisää .

Nvidia ei myöskään ole yksin tässä. Saatat tietää Microsoftin DirectX-järjestelmästä, joka on edellytys monien pelien ajamiselle Windowsissa (kuinka asentaa ja päivittää DirectX Kuinka ladata, asentaa ja päivittää DirectX tietokoneellesiMietitkö, miksi DirectX on Windows 10 -järjestelmässäsi vai kuinka sitä päivittää? Selitämme mitä sinun täytyy tietää. Lue lisää ). Microsoft on ilmoittanut laajentavansa sen uusimpaan versioon, nimeltään DirectX Ray Tracing (DXR). Tämän tavoitteena on auttaa saamaan ohjelmistotukea kehittäjille, jotta he voivat mukauttaa pelinsä hyödyntääkseen Nvidian RTX: ää täysimääräisesti.

RTX käyttää uusia laitteistovirta- ja säteilyseurantaominaisuuksia vanhan luotettavan kanssa rasterointi ja muut siihen liittyvät prosessit, jotta pelikokemus näyttää realistisemmalta kuin koskaan.

Onko Ray jäljittää seuraavan sukupolven grafiikkaan?

No, ei aivan. Säteiden seurantaa ei ole aiemmin käytetty päivittäisessä kuluttajaohjelmassa. Siksi tämän tekniikan mukauttaminen kuluttaja-teollisuudelle vie jonkin aikaa. Kehittäjät ovat jo alkaneet integroida tämän tekniikan peliin. Kuitenkin vain kourallinen pelejä tukee sitä kirjoittamishetkellä.

Joten jos olet ajatellut GPU: n päivittäminen, odottaa hetken aikaa nähdäksesi kuinka tekniikan edistyminen saattaa olla parempi vaihtoehto. Joka tapauksessa säteen jäljitys on todennäköisesti pelin tulevaisuus. Se voi päätyä RTX: n tai jonkin muun vastaavan tekniikan kautta, joka julkaistaan ​​joskus tulevaisuudessa.

Vain aika näyttää. Sillä välin, tarkista tämä tyylikäs erittely erot televisioiden, pelimonitorien ja Nvidian BFGD-näyttöjen välillä Nvidia BFGD vs. Pelimonitori vs. TV: Erot selitettyNvidia julkisti Big Format Gaming Display (BFGD) -näytön. Onko tämä uudentyyppinen televisio todella innovaatio vai onko kyse vain jostakin markkinoinnin temppusta? Lue lisää .