Hva er Ray Tracing?
Når det gjelder datagrafikk, er Ray Tracing en gjengivelsesteknikk som simulerer et lyss fysiske egenskaper som gir realistisk belysning, skygger og effekter til spill. Det etterligner hvordan en lysstråle spretter av objekter fra et settpunkt, som illustrerer refleksjon av lys fra hver overflate. Hele prosessen forbedrer igjen bildekvaliteten og gir seerne en mer oppslukende opplevelse. Teknikken har lenge blitt brukt i 3D-filmer og til slutt funnet sin vei i dataspill på høyt nivå som gir visuelle effekter i filmkvalitet. Ray Tracing har vært en spillveksler i spillverdenen og er en foretrukket gjengivelsesteknikk enn rasterisering, som har begrensninger i gjengivelse av de sanne fargene på objekter.
Ray Tracing i Nvidia GPUer
Som en ledende produsent av grafikkort har Nvidia alltid vært dristig i å eksperimentere med nye måter å forbedre den visuelle kvaliteten på produktene sine. Fra og med september 2018 ga Nvidia ut grafikkort med Ray Tracing -funksjoner. Nvidias Turing-arkitektur er den første GPU-designen med dedikert maskinvare, eller RT-kjerner, for sanntids Ray Tracing-behandling.
Hva er RT -kjerner?
Strålesporing er vanligvis reservert for applikasjoner som ikke er i sanntid fordi datatiden det tar å behandle strålesporingsoperasjonen er mye lengre enn andre visuelle effekter. Nvidia fikk et gjennombrudd ved å integrere maskinvare i sine arkitektoniske design med det ene formålet å beregne strålesporing i sanntid. Denne ekstra maskinvaren, kjent som RT Cores, har blitt innviet i Nvidias Turing-baserte RTX-grafikkort. Dette var også verdens første forbrukergrafikkort med støtte for raytracing på maskinvarenivå
RT-kjerner beregner fargene på pikslene når en lysstråle beveger seg fra ett punkt til et annet. Prosessen blir mer kompleks når det er et mangfold av lyskilder. Flere prosesser som er involvert i strålesporing, for eksempel Ray Casting, Path Tracing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) og Denoising Filtering, gjør det til en beregningsmessig intensiv teknikk. BVH er den mest tidkrevende delen av strålesporingsberegninger, og RT-kjernene akselererer BVH-traversal for sanntids strålesporing. Bortsett fra RT-kjernene, er det et annet sett med maskinvare i Nvidia GPUer som spiller en rolle i å tilby strålesporing i sanntid. Tensor-kjernene, designet for akselerasjon av kunstig intelligens, hjelper også til med denoising i sanntid og fremskynder stråling.
Nvidia grafikkort m/ Ray Tracing -støtte
Nvidia-kort med RT Cores er et stort sprang for den verdenskjente grafikkortprodusenten. Dette er imidlertid maskinvarebasert, og tidligere utgivelser av grafikkort har ikke slike funksjoner. Fordi ray tracing har en stor appell til forbrukere, gjorde Nvidia også funksjonen tilgjengelig for eldre grafikkort. Siden eldre arkitekturer ikke inkluderer RT-kjerner i deres design, gjorde Nvidia strålesporing mulig gjennom spillklare drivere.
Nvidia-grafikkort med Ray Tracing på maskinvarenivå
Den første generasjonen RT-Cores ble omtalt i Nvidias RTX 20-serie. RTX 2080 var den første i RTX 20 -serien som viste Turings arkitektur. Den ble deretter fulgt av RTX 2080 Ti, RTX 2070 og RTX 2060. Titan RTX er også i serien.
I september 2020 introduserte Nvidia Turings etterfølger, Ampere, som inneholder andre generasjon RT-kjerner. Ampere gir store oppgraderinger i RT-Cores og Tensor Cores-priser som øker RT-Core-frekvensen til 58 RT-TFLOPS, 1,7 ganger høyere enn hos Turing, noe som gir en mye raskere strålesporing og forbedrer bildekvaliteten. På samme måte har Ampere mer enn dobbelt så høy Tensor Cores-hastighet som Turing med 238 Tensor-TFLOPS. Ampere er kjernen i RTXs andre generasjon GPU; RTX 30-serien inkluderer RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 og den sist utgitte RTX 3060 i Titan-klassen.
Nvidia-grafikkort med Ray Tracing på programvarenivå
Nvidia gjorde et nytt gjennombrudd ved å muliggjøre strålesporing i utvalgte grafikkort uten dedikerte RT -kjerner. Dette er gode nyheter for spillere som bruker de eldre modellene som ikke vurderer å oppgradere grafikkortene ennå, men ønsker å oppleve de visuelle fordelene med ray-tracing-teknikken. GeForce GTX 1060 6 GB og høyere grafikkort kan nå glede seg over strålesporing gjennom DirectX Raytracing (DXR). Nedenfor er listen over Nvidia-kort som er ray tracing-kompatible gjennom 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 grunn av mangelen på dedikert maskinvare for strålesporing, kan GTX-kortene bare tilby grunnleggende strålesporingseffekter. Shader-kjernene håndterer ray-tracing-beregningene, og denne ekstra arbeidsmengden for skyggekjernene vil påvirke GPU-ytelsen. Likevel, med ray-tracing-muligheter, kan spillere oppleve en mer tiltalende visuell opplevelse.
Fremtiden for Ray Tracing i Nvidia
Amperes ytelse er allerede mer enn tilfredsstillende etter å ha doblet Turings behandlingshastigheter. Selv om den fortsatt er fersk fra ovnen, er det allerede rykter om etterfølgeren Lovelace. Vi kan forvente nye utviklinger i ray-tracing-beregninger i denne nye GPU-arkitekturen. På samme måte er en ny generasjon RTX -grafikkort allerede forventet i gang. Fremtiden for strålesporing ser lys ut da Nvidia fortsetter å utvikle GPU -arkitekturer som vil tilfredsstille forbrukerens sult etter en bedre spillopplevelse.