Hvad er Ray Tracing?
Med hensyn til computergrafik er Ray Tracing en gengivelsesteknik, der simulerer et lyss fysiske egenskaber, der bringer realistisk belysning, skygger og effekter til spil. Det efterligner, hvordan en lysstråle afviser objekter fra et setpunkt, der illustrerer refleksion af lys fra hver overflade. Hele processen forbedrer igen billedkvaliteten og giver seerne en mere fordybende oplevelse. Teknikken har længe været brugt i 3D-film og til sidst fundet vej i computerspil på højt niveau med visuelle effekter i filmkvalitet. Ray Tracing har været en game-changer i spilverdenen og er en foretrukket gengivelsesteknik end rasterisering, som har begrænsninger i gengivelse af objektets sande farver.
Ray Tracing i Nvidia GPU'er
Som en førende producent af grafikkort har Nvidia altid været dristig i at eksperimentere med nye måder at forbedre den visuelle kvalitet af sine produkter. Fra september 2018 har Nvidia frigivet grafikkort med Ray Tracing -funktioner. Nvidias Turing-arkitektur er det første GPU-design med dedikeret hardware eller RT-kerner til real-time Ray Tracing-behandling.
Hvad er RT -kerner?
Ray Tracing er normalt forbeholdt applikationer, der ikke er i realtid, fordi den computetid, det tager at behandle strålesporingsoperationen, er meget længere end andre visuelle effekter. Nvidia fik et gennembrud ved at integrere hardware i deres arkitektoniske design med det ene formål at beregne strålesporing i realtid. Denne tilføjede hardware, kendt som RT Cores, er blevet indviet i Nvidias Turing-baserede RTX-grafikkort. Dette var også verdens første forbruger-grafikkort med understøttelse af ray-sporing på hardware-niveau
RT-kerner beregner pixelernes farver, når en lysstråle bevæger sig fra et punkt til et andet. Processen bliver mere kompleks, når der er et væld af lyskilder. Desuden gør flere processer involveret i strålesporing såsom Ray Casting, Path Tracing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) og Denoising Filtering det til en beregningsmæssigt intensiv teknik. BVH er den mest tidskrævende del af ray-tracing-beregninger, og RT-Cores fremskynder BVH-traversal for realtidsstrålesporing. Bortset fra RT-kernerne er der et andet sæt hardware i Nvidia GPU'er, der spiller en rolle i at levere strålesporing i realtid. Tensor-kernerne, der er designet til acceleration af kunstig intelligens, hjælper også i realtid med denoising og fremskynder stråling.
Nvidia grafikkort m/ Ray Tracing -understøttelse
Nvidia-kort med RT Cores er et stort spring for den verdenskendte grafikkortproducent. Dette er imidlertid hardware-baseret, og tidligere udgivelser af grafikkort har ikke sådanne funktioner. Fordi ray tracing har en enorm appel til forbrugerne, stillede Nvidia også funktionen til rådighed for ældre grafikkort. Da ældre arkitekturer ikke inkluderer RT-kerner i deres designs, gjorde Nvidia strålingssporing mulig via spilparate drivere.
Nvidia grafikkort med ray-tracking på hardware-niveau
Den første generation af RT-Cores blev præsenteret i Nvidias RTX 20-serie. RTX 2080 var den første i RTX 20 -serien, der viste Turings arkitektur. Det blev derefter efterfulgt af RTX 2080 Ti, RTX 2070 og RTX 2060. Titan RTX er også i line-up.
I september 2020 introducerede Nvidia Turings efterfølger, Ampere, som indeholder anden generation af RT-kerner. Ampere rummer enorme opgraderinger i RT-Cores og Tensor Cores-hastigheder, hvilket øger RT-Core-hastigheden til 58 RT-TFLOPS, 1,7 gange højere end hos Turing, hvilket giver en meget hurtigere strålingssporing og forbedring af billedkvaliteten. På samme måde har Ampere mere end dobbelt så stor Tensor Cores-hastighed som Turing med 238 Tensor-TFLOPS. Ampere er kernen i RTXs anden generation af GPU; RTX 30-serien indeholder RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 og den senest udgivne RTX 3060 i Titan-klassen.
Nvidia grafikkort med ray-sporing på software-niveau
Nvidia fik endnu et gennembrud ved at muliggøre strålesporing i udvalgte grafikkort uden dedikerede RT -kerner. Dette er gode nyheder for spillere, der bruger de ældre modeller, der endnu ikke overvejer at opgradere grafikkortene, men ønsker at opleve de visuelle fordele ved ray-tracing-teknikken. GeForce GTX 1060 6 GB og højere grafikkort kan nu nyde raytracing -muligheder via DirectX Raytracing (DXR). Nedenfor er listen over Nvidia-kort, der er ray-tracking-kompatible 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 af manglen på dedikeret hardware til strålesporing kan GTX-kortene kun tilbyde grundlæggende strålesporingseffekter. Shader-kernerne håndterer ray-tracing-beregningerne, og denne ekstra arbejdsbyrde for shader-kernerne vil påvirke GPU'ens ydeevne. Ikke desto mindre kan spillere med ray-tracing-muligheder opleve en mere tiltalende visuel oplevelse.
Fremtiden for Ray Tracing i Nvidia
Amperens ydeevne er allerede mere end tilfredsstillende efter at have fordoblet Turings behandlingshastigheder. Selvom den stadig er frisk fra ovnen, er der allerede rygter om dens efterfølger, Lovelace. Vi kan forvente nye udviklinger i ray-tracing-beregninger i denne nye GPU-arkitektur. På samme måde forventes en ny generation af RTX -grafikkort allerede at være i gang. Fremtiden for strålesporing ser lys ud, da Nvidia fortsætter med at udvikle GPU -arkitekturer, der ville tilfredsstille forbrugerens sult efter en bedre spiloplevelse.