Phenquestions
Hva er Ray Tracing?
Når det gjelder datagrafikk, er Ray Tracing en gjengivelsesteknikk som simulerer et lysets fysiske egenskaper som gir realistisk belysning, skygger og effekter til spill. Den etterligner hvordan en lysstråle spretter av gjenstander fra et settpunkt, og illustrerer refleksjon av lys fra alle overflater. Hele prosessen forbedrer i sin tur bildekvaliteten og gir seerne en mer oppslukende opplevelse. Teknikken har lenge vært brukt i 3D-filmer og til slutt funnet veien i dataspill på høyt nivå som gir visuelle effekter av filmkvalitet. Ray Tracing har vært en spillveksler i spillverdenen og er en foretrukket gjengivelsesteknikk enn rasterisering, som har begrensninger i å gjengi 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 september 2018 har Nvidia gitt ut grafikkort med Ray Tracing-funksjoner. Nvidias Turing-arkitektur er den første GPU-designen med dedikert maskinvare, eller RT-kjerner, for sanntids behandling av Ray Tracing.
Hva er RT-kjerner?
Strålesporing er vanligvis reservert for ikke-sanntidsapplikasjoner fordi beregningstiden det tar å behandle strålesporingsoperasjonen er mye lenger enn andre visuelle effekter. Nvidia gjorde et gjennombrudd ved å integrere maskinvare i deres arkitektoniske design med det eneste 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 grafikkort for forbruker med støtte for strålesporing 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 mange lyskilder. Dessuten gjør flere prosesser involvert i strålesporing som stråling, banesporing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) og Denoising Filtering det til en beregningsintensiv teknikk. BVH er den mest tidkrevende delen av strålesporingsberegninger, og RT-kjernene akselererer BVH-gjennomgang for strålesporing i sanntid. Bortsett fra RT-kjernene, er det et annet sett med maskinvare i Nvidia GPUer som spiller en rolle i å gi strålesporing i sanntid. Tensor Cores, designet for kunstig intelligens akselerasjon, hjelper også i sanntids denoising og fremskynder stråling.
Nvidia grafikkort med støtte for strålesporing
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 strålesporing har en enorm appel til forbrukerne, gjorde Nvidia også funksjonen tilgjengelig for eldre grafikkort. Siden eldre arkitekturer ikke inkluderer RT Cores i designene, gjorde Nvidia raytracing-gjengivelse mulig gjennom spillklare drivere.
Nvidia-grafikkort med strålesporing på maskinvarenivå
Den første generasjonen av RT-kjerner 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 med i oppstillingen.
I september 2020 introduserte Nvidia Turings etterfølger Ampere, som har andre generasjon RT-kjerner. Ampere har store oppgraderinger i RT-Cores og Tensor Cores-priser som øker RT-Core-hastigheten til 58 RT-TFLOPS, 1.7 ganger høyere enn for Turing, noe som gir en mye raskere stråling som gjengir og forbedrer bildekvaliteten. På samme måte har Ampere mer enn dobbelt så stor Tensor Cores rate som Turing med 238 Tensor-TFLOPS. Ampere er kjernen i RTXs andre generasjon GPU; RTX 30-serien inkluderer Titan-klasse RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070, og den nylig utgitte RTX 3060.
Nvidia-grafikkort med strålesporing på programvarenivå
Nvidia gjorde et nytt gjennombrudd ved å aktivere 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 som ønsker å oppleve de visuelle fordelene med ray-tracing-teknikken. GeForce GTX 1060 6GB og høyere grafikkort kan nå nyte strålesporingsfunksjoner gjennom DirectX Raytracing (DXR). Nedenfor er listen over Nvidia-kort som kan spores 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 mangel på dedikert maskinvare for strålesporing, kan GTX-kortene bare tilby grunnleggende strålesporingseffekter. Skyggekjernene håndterer strålesporingsberegningene, og denne ekstra arbeidsmengden for skyggekjernene vil påvirke GPU-ytelsen. Likevel, med strålesporingsfunksjoner, kan spillere oppleve en mer tiltalende visuell opplevelse.
Fremtiden for strålesporing i Nvidia
Ampere-ytelsen er allerede mer enn tilfredsstillende etter å ha doblet Turings prosesseringshastigheter. Imidlertid, selv om den fremdeles er fersk fra ovnen, er det allerede rykter om etterfølgeren, Lovelace. Vi kan forvente ny utvikling i strålesporingsberegninger i denne nye GPU-arkitekturen. På samme måte forventes en ny generasjon RTX-grafikkort allerede. Fremtiden for strålesporing ser lys ut da Nvidia fortsetter å utvikle GPU-arkitekturer som vil tilfredsstille forbrukerens sult etter en bedre spillopplevelse.
