Nvidias RTX GPU-serie Hur realtids Ray Tracing ändrar spel

Tidigare i år presenterade Nvidia sin nya serie Graphics Processing Units (GPU), under det nya namnet RTX. Det här är en uppgradering från den tidigare GTX-serien av GPU, men varumärket är inte den enda förändringen.

Nvidia har nu utrustad dessa GPUer med förmågan att utföra realtid strålningspåverkan. Men vad är ray tracing och varför är det så viktigt?

Vad kom innan Ray Tracing?

Ordet “tolkning” används ganska mycket när man diskuterar grafikkort eller spel. Processen med rendering innebär att konvertera ett tredimensionellt objekt till en tvådimensionell bild som kommer att visas realistiskt på din skärm. Spel är interaktiva, och de gör objekt som en spelares rörelse ändrar perspektivet på skärmen.

Det betyder att det är nödvändigt att få ett sätt att se till att grafiken ser realistisk ut. Utvecklare har uppnått detta genom att använda realtidsklassificering, men i årtionden har den använt samma teknik: rastrering.

Rasterisering är en teknik som i centrum bygger på trianglar. Det ser 3D-objekt som en stor samling av polygoner gjorda av trianglar. Den samlar olika typer av data, som position, färg, textur och liknande, från de tre punkterna AKA-hörn av trianglarna.

Det behövs inte all denna information, så det förädlar sedan data. Den ställer in skärmen som referensram och bestämmer sedan hur man visar bildpunkterna. När det här är gjort är det lite bearbetning och bilden visas på skärmen. Det är mycket arbete, men GPU: erna (hur man berättar för en GPU, CPU, och APU). Vad är skillnaden mellan en APU, en CPU och en GPU? Vad är skillnaden mellan en APU, en CPU och en GPU ? Under de senaste fem eller flera åren har det funnits ett antal olika termer som vrider runt för att beskriva maskinvara. Några av dessa villkor inkluderar men är inte begränsade till APU, CPU och GPU. Men ... Läs mer) har tillräckligt med ström för att få det gjort inom en bråkdel av en sekund, och uppdatera det flera gånger inom en sekund för att få rörelsen att visa sig mycket jämn.

Ray Tracing vs Rasterization

I den verkliga världen kan du se saker som ett resultat av att ljus slår dem. Verklig världsbelysning är väldigt komplex, med varje ljusstråle reflekterande och bryts flera gånger innan den når våra ögon, vilket gör att vi ser den höga detaljerna. Replikera detta är ett mycket svårt jobb, men med strålning är tekniken nu närmare än någonsin.

Som namnet antyder, bygger strålning på att spåra varje enskild stråle ljusa träffande föremål i en virtuell tredimensionell scen. Ray-spårning följer ljusstrålens väg från ljuskällan till föremålen och varje reflektion och brytning de går igenom, innan de slutligen når skärmen.

Om det finns flera ljuskällor kommer ray-spårning att redovisa dem alla. I stället för att behandla varje pixel som en punkt på ett nät av polygoner, som rasterisering gör, behandlar strålspårning varje pixel som ljusstråle, vilket är jämförbart med hur det mänskliga ögat faktiskt ser saker.

Varför är Ray Tracing plötsligt relevant nu?

Film- och animationsindustrin använder redan strålningsspårteknik för att göra scener så att de ser så realistiska ut som möjligt. Observera att detta inte kräver realtids-strålning; din nuvarande GPU kan förmodligen hantera ray-spårning också.

Beroende på hur tung scenen du försöker göra är det dock att det kan ta flera dagar att göra bara några sekunder av tredimensionell bild. I spel måste GPUer göra scenerna på språng. Det primära kravet på detta är hårdvara som kan göra det i realtid.

Självklart kräver strålningspåverkan mycket mer behandling än rasteriseringsbehov, och det är således en GPU-intensiv uppgift. Att använda ray-spårning för varje del av en virtuell scen är det perfekta sättet att få den mest realistiska bilden. Det används emellertid ofta bara för utvalda delar av en scen. GPU hanterar resten av scenen genom rasterisering.

Detta ger oss Nvidias tillvägagångssätt med den senaste serien av GPU, och specifikt vad de gör med RTX.

Hur fungerar Nvidias RTX-GPU?

Nvidias senaste generation av GPU, även kallad Turing, är en tydlig förbättring på papper. Nvidia tillverkar dessa med en ny, mindre 12 nanometerprocess. De hävdar också att de är 50% kraftfullare, och 10 gånger så snabba som den föregående generationen. Men dessa siffror betyder inte mycket.

Vad som är viktigt är hur Nvidia har ändrat GPU: s grundstruktur.

Dessa nya GPU har de vanliga CUDA-kärnorna som Nvidia har använt för tidigare generationer. Dessutom kommer de också med dedikerad “Tensor” kärnor, för maskininlärning och “RT” kärnor för, du gissade det, ray tracing. För att sammanfatta det har Nvidia byggt dessa GPU på en ny arkitektur som är smartare och har hårdvara speciellt avsedd för strålning, vilket är ett första.

Allt detta används i kombination för att påskynda raytracing och få det att fungera i realtid.

För att utnyttja den nya hårdvaran effektivt har Nvidia en massa mjukvaror för att följa med den. Nvidia OptiX är en som hjälper till att göra det mesta av hårdvarans strålningsfunktioner. Det har också en “AI-accelererade denoiseraren”. Nu, som du vet, beror strålning på att använda ljus för att bestämma hur en virtuell bild ser ut.

På grund av detta måste det finnas lite ljud i områden som har liten eller ingen ljus. Denoiseraren hjälper till med att bli av med det. Nvidia arbetar också med att lägga till stöd för ray tracking till Vulkan API Vad är Vulkan Run Time Libraries i Windows? Vad är Vulkan Run Time Libraries i Windows? Ser du Vulkan Run Time Libraries på din dator och undrar vad i världen de är? Här är allt du behöver veta om Vulkan. Läs mer .

Nvidia är inte ensam i det här heller. Du kanske vet om Microsofts DirectX, en förutsättning för att köra många spel på Windows (hur man installerar och uppgraderar DirectX Hur man hämtar, installerar och uppdaterar DirectX på din dator Hur man hämtar, installerar och uppdaterar DirectX på din dator Undrar varför DirectX finns på ditt Windows 10-system eller hur du uppdaterar det? Vi förklarar vad du behöver veta. Läs mer). Microsoft har meddelat en förlängning till den senaste versionen av det nu, kallad DirectX Ray Tracing (DXR). Detta syftar till att hjälpa till med att sätta in mjukvaruunderstöd för utvecklare att anpassa sitt spel för att dra största möjliga nytta av Nvidias RTX.

RTX kommer att använda den nya hårdvaru- och strålspårningsfunktionen tillsammans med den gamla pålitliga rasteriseringen och andra relaterade processer, för att leverera en spelupplevelse som ser ut mer realistisk än någonsin.

Är Ray Spåra svaret till nästa gen grafik?

Tja, inte riktigt. Ray-tracking har inte använts i ett konsumentscenario före det. Det är därför som det tar lite tid för konsumentindustrin att anpassa denna teknik. Utvecklare har redan börjat integrera denna teknik i sina spel. Men bara en handfull spel stöder det vid skrivetiden.

Så om du har tänkt på att uppgradera din GPU väntar du en stund för att se hur tekniken utvecklas kan vara det bättre alternativet. I vilket fall som helst, ray tracing är sannolikt att vara framtiden för spel. Det kan sluta genom RTX, eller genom någon annan likvärdig teknik som släpps någon gång i framtiden.

Svaret kommer med tiden. Under tiden, kolla in denna snygga uppdelning av skillnaderna mellan TV-apparater, spelmonitorer och Nvidias BFGD-skärmar. Nvidia BFGD vs Gaming Monitor vs TV: Skillnaderna förklaras Nvidia BFGD vs Gaming Monitor vs TV: Skillnaderna förklaras Nvidia har en ny gizmo. Det heter Big Format Gaming Display, eller BFGD för kort. Men är den här nya TV-typen faktiskt en innovation eller bara en marknadsföringsgimmick? Läs mer .

Utforska mer om: Grafikkort.