Phenquestions
Mis on kiirte jälgimine?
Kiirjälgimine on arvutigraafika aspektist renderdamistehnika, mis simuleerib valguse füüsikalisi omadusi, mis toovad mängudesse realistliku valgustuse, varjud ja efektid. See jäljendab seda, kuidas valguskiir põrkub objektidelt määratud punktist tagasi, illustreerides valguse peegeldumist igalt pinnalt. Kogu protsess parandab omakorda pildikvaliteeti, pakkudes vaatajatele kaasahaaravamat kogemust. Seda tehnikat on juba pikka aega kasutatud 3D-filmides ja see on lõpuks leidnud tee kõrgetasemelistes arvutimängudes, mis pakuvad kinokvaliteediga visuaalseid efekte. Ray Tracing on mängumaailmas olnud mängude vahetaja ja see on eelistatud renderdamistehnika kui rasterimine, millel on piirangud esemete tõeliste värvide renderdamisel.
Kiire jälgimine Nvidia GPU-des
Juhtiva graafikakaartide tootjana on Nvidia alati julgelt katsetanud uusi võimalusi oma toodete visuaalse kvaliteedi parandamiseks. Alates 2018. aasta septembrist on Nvidia välja andnud Ray Tracing funktsioonidega graafikakaarte. Nvidia Turingi arhitektuur on esimene GPU disain koos spetsiaalse riistvara või RT südamikega kiirreageerimise reaalajas töötlemiseks.
Mis on RT südamikud?
Kiirjälgimine on tavaliselt reserveeritud mitte-reaalajas rakendustele, kuna kiirtejälgimise töötlemiseks kuluv arvutusaeg on palju pikem kui muud visuaalsed efektid. Nvidia tegi läbimurre, integreerides riistvara oma arhitektuuriprojektidesse ainsa eesmärgiga arvutada kiirte jälgimine reaalajas. See lisatud riistvara, mida nimetatakse RT-tuumadeks, on sisse viidud Nvidia Turingi-põhistel RTX-graafikakaartidel. See oli ka maailma esimene tarbekaardiga graafikakaart, millel oli riistvara tasandil kiirte jälgimise tugi
RT-südamikud arvutavad pikslite värvid, kui valguskiir liigub ühest punktist teise. Protsess muutub keerukamaks, kui on palju valgusallikaid. Pealegi muudavad mitmed kiirtuvastusega seotud protsessid, nagu kiirvalamine, teekonna jälgimine, BVH (piirava mahu hierarhia) ja filtreerimise tühistamine. BVH on kiirte jälgimise arvutuste kõige aeganõudvam osa ja RT-südamikud kiirendavad BVH läbimist reaalajas kiirte jälgimiseks. Peale RT-südamike on Nvidia GPU-des veel üks riistvarakomplekt, mis mängib rolli reaalajas kiirte jälgimise pakkumisel. Tehisintellekti kiirendamiseks mõeldud Tensori südamikud aitavad ka reaalajas denoimist ja kiirendada kiirte valamist.
Nvidia graafikakaardid koos kiirte jälgimise toega
RT-südamikuga Nvidia-kaardid on maailmakuulsa graafikakaartide tootja jaoks suur hüpe. See on aga riistvarapõhine ja graafikakaartide varasematel väljaandmistel selliseid funktsioone pole. Kuna kiirte jälgimine pakub tarbijatele tohutut huvi, tegi Nvidia selle funktsiooni kättesaadavaks ka vanematele graafikakaartidele. Kuna vanemad arhitektuurid ei sisalda RT-südamikke oma kujunduses, võimaldas Nvidia kiirte jälitamist mängude jaoks valmis draiverite abil.
Riistvarataseme kiirjälgimisega Nvidia graafikakaardid
Esimest põlvkonda RT-südamikke esitleti Nvidia RTX 20 seerias. RTX 2080 oli esimene RTX 20 seerias, mis tutvustas Turingi arhitektuuri. Seejärel järgnesid RTX 2080 Ti, RTX 2070 ja RTX 2060. Titan RTX on samuti rivis.
2020. aasta septembris tutvustas Nvidia Turingi järeltulijat Amperet, millel on teise põlvkonna RT-südamikud. Ampere sisaldab tohutult RT-südamike ja Tensor-südamike hinnamuutusi, tõstes RT-Core kiiruse 58 RT-TFLOPS-le, 1.7 korda kõrgem kui Turingi oma, pakkudes kiirte kiirguse renderdamist palju kiiremini ja parandades pildikvaliteeti. Samamoodi on Amperes Turingi südamike sagedus rohkem kui kaks korda suurem kui 238 Tensor-TFLOPS. Ampere on RTX-i teise põlvkonna GPU tuum; RTX 30 seeria sisaldab Titan-klassi RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 ja viimati välja antud RTX 3060.
Tarkvara tasemel kiirjälgimisega Nvidia graafikakaardid
Nvidia tegi veel ühe läbimurre, võimaldades kiirte jälgimist valitud graafikakaartidel ilma spetsiaalsete RT-tuumadeta. See on hea uudis mängijatele, kes kasutavad vanemaid mudeleid, kes ei kaalu veel graafikakaartide täiendamist, kuid soovivad kogeda kiirtejälgimistehnika visuaalseid eeliseid. GeForce GTX 1060 6GB ja uuemad graafikakaardid saavad nüüd nautida kiirte jälgimise võimalusi DirectX Raytracing (DXR) kaudu. Allpool on loetelu Nvidia kaartidest, mis on DXR-i kaudu kiirtejälgimisega võimelised:
- 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
Kiirte jälgimiseks spetsiaalse riistvara puudumise tõttu saavad GTX-kaardid pakkuda ainult kiirte jälgimise põhiefekte. Varjutussüdamikud tegelevad kiirtejälgimisarvutustega ja varjutavate südamike täiendav töökoormus mõjutab GPU jõudlust. Sellegipoolest saavad kiirtejälgimisvõimaluste abil mängijad kogeda atraktiivsemat visuaalset kogemust.
Kiirte jälgimise tulevik Nvidias
Ampere jõudlus on pärast Turingi töötlemiskiiruse kahekordistamist juba enam kui rahuldav. Kuigi see on ahjust veel värske, on selle järeltulijast Lovelace juba kuulujutud. Selles uues GPU arhitektuuris võime oodata kiirtejälgimisarvutuste uusi arenguid. Samuti on uue põlvkonna RTX-graafikakaardid eeldatavasti juba töös. Kiirte jälgimise tulevik paistab helge, kuna Nvidia jätkab GPU-arhitektuuride väljatöötamist, mis rahuldaks tarbija nälga parema mängukogemuse järele.
