Vad är Ray Tracing?
När det gäller datorgrafik är Ray Tracing en återgivningsteknik som simulerar ljusets fysiska egenskaper som ger realistisk belysning, skuggor och effekter till spel. Det härmar hur en ljusstråle studsar bort föremål från en bestämd punkt, vilket illustrerar reflektion av ljus från varje yta. Hela processen förbättrar i sin tur bildkvaliteten och ger tittarna en mer uppslukande upplevelse. Tekniken har länge använts i 3D-filmer och så småningom hittat sin väg i datorspel på hög nivå som ger visuella effekter i filmkvalitet. Ray Tracing har varit en spelväxlare i spelvärlden och är en föredragen renderingsteknik än rasterisering, som har begränsningar när det gäller att återge verkliga färger på objekt.
Ray Tracing i Nvidia GPU: er
Som en ledande tillverkare av grafikkort har Nvidia alltid varit djärv i att experimentera med nya sätt att förbättra den visuella kvaliteten på sina produkter. Från och med september 2018 släppte Nvidia grafikkort med Ray Tracing -funktioner. Nvidias Turing-arkitektur är den första GPU-designen med dedikerad hårdvara eller RT-kärnor för Ray Tracing-bearbetning i realtid.
Vad är RT -kärnor?
Ray Tracing är vanligtvis reserverat för icke-realtidsapplikationer eftersom datortiden det tar att bearbeta strålspårningsoperationen är mycket längre än andra visuella effekter. Nvidia gjorde ett genombrott genom att integrera hårdvara i sina arkitektoniska konstruktioner med det enda syftet att beräkna strålspårning i realtid. Denna extra hårdvara, känd som RT Cores, har invigts i Nvidias Turing-baserade RTX-grafikkort. Detta var också världens första konsumentgrafikkort med stöd för spårning av strålning på hårdvarunivå
RT-kärnor beräknar pixlarnas färger när en ljusstråle färdas från en punkt till en annan. Processen blir mer komplex när det finns en mängd ljuskällor. Flera processer som är involverade i strålspårning som Ray Casting, Path Tracing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) och Denoising Filtering gör det till en beräkningsmässigt intensiv teknik. BVH är den mest tidskrävande delen av strålspårningsberäkningar, och RT-kärnorna accelererar BVH-transversal för strålspårning i realtid. Bortsett från RT-kärnorna finns det en annan uppsättning hårdvara i Nvidia-GPU: er som spelar en roll för att tillhandahålla strålningsspårning i realtid. Tensor-kärnorna, som är utformade för artificiell intelligensacceleration, hjälper också till i realtid denoising och påskyndar strålgjutning.
Nvidia grafikkort med stöd för Ray Tracing
Nvidia-kort med RT-kärnor är ett stort steg för den världsberömda grafikkortstillverkaren. Detta är dock hårdvarubaserat och tidigare utgåvor av grafikkort har inte sådana funktioner. Eftersom strålspårning har en stor dragningskraft hos konsumenterna, gjorde Nvidia också funktionen tillgänglig för äldre grafikkort. Eftersom äldre arkitekturer inte inkluderar RT-kärnor i sina konstruktioner, gjorde Nvidia strålspårning möjlig genom spelklara drivrutiner.
Nvidia-grafikkort med Ray-spårning på hårdvarunivå
Den första generationen av RT-kärnor fanns i Nvidias RTX 20-serie. RTX 2080 var den första i RTX 20 -serien som visade upp Turings arkitektur. Det följdes sedan av RTX 2080 Ti, RTX 2070 och RTX 2060. Titan RTX finns också i sortimentet.
I september 2020 introducerade Nvidia Turings efterträdare, Ampere, som har den andra generationen av RT-kärnor. Ampere har enorma uppgraderingar i RT-kärnor och Tensor-kärnor som ökar RT-Core-hastigheten till 58 RT-TFLOPS, 1,7 gånger högre än hos Turing, vilket ger en mycket snabbare strålspårning och förbättrar bildkvaliteten. På samma sätt har Ampere mer än dubbelt så hög Tensor Cores-hastighet som Turing med 238 Tensor-TFLOPS. Ampere är kärnan i RTX: s andra generation av GPU; RTX 30-serien inkluderar RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 och den senast släppta RTX 3060 i Titan-klassen.
Nvidia-grafikkort med Ray Tracing på mjukvarunivå
Nvidia gjorde ytterligare ett genombrott genom att möjliggöra strålspårning i utvalda grafikkort utan dedikerade RT -kärnor. Detta är goda nyheter för spelare som använder de äldre modellerna som ännu inte överväger att uppgradera grafikkorten men vill uppleva de visuella fördelarna med strålspårningstekniken. GeForce GTX 1060 6 GB och högre grafikkort kan nu njuta av strålspårningsfunktioner genom DirectX Raytracing (DXR). Nedan är listan över Nvidia-kort som är strålspårnings-kompatibla 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 av sin brist på dedikerad hårdvara för strålspårning kan GTX-korten bara erbjuda grundläggande strålspårningseffekter. Skuggkärnorna hanterar strålspårningsberäkningarna, och denna extra arbetsbelastning för skuggkärnorna kommer att påverka GPU: s prestanda. Men med strålspårningsfunktioner kan spelare uppleva en mer tilltalande visuell upplevelse.
Framtiden för Ray Tracing i Nvidia
Amperes prestanda är redan mer än tillfredsställande efter att Turings bearbetningshastigheter har fördubblats. Men även om det fortfarande är färskt från ugnen, finns det redan rykten om dess efterträdare, Lovelace. Vi kan förvänta oss nya utvecklingar inom strålspårningsberäkningar i denna nya GPU-arkitektur. På samma sätt förväntas en ny generation RTX -grafikkort redan vara på gång. Framtiden för strålspårning ser ljus ut när Nvidia fortsätter att utveckla GPU -arkitekturer som skulle tillfredsställa konsumentens hunger efter en bättre spelupplevelse.