Nvidias RTX GPU-serie: Hur realtidsstrålspår ändrar spel

Annons

Tidigare i år avslöjade Nvidia sin nya linje med grafikbearbetningsenheter (GPU), under det nya namnet: RTX. Detta är en uppgradering från den tidigare GTX-serien av GPU: er, men varumärket är inte den enda förändringen.

Nvidia har nu utrustat dessa GPU: er med förmågan att genomföra realtid strålspårning. Men vad är strålspårning och varför är det så viktigt?

Vad kom innan Ray-spårning?

Ordet ”rendering” används ganska mycket när man diskuterar grafikkort eller spelar. Processen för återgivning innebär att konvertera ett tredimensionellt objekt till en tvådimensionell bild som kommer att verka realistisk på din skärm. Spel är interaktiva och de gör objekt som en spelares rörelse förändrar perspektivet på skärmen.

Det betyder att det är nödvändigt att ha ett sätt att se till att grafiken ser realistisk ut. Utvecklare har uppnått detta med realtids rendering, men i decennier har den använt samma teknik: rastrering.

Rasterisering är en teknik som i grunden förlitar sig på trianglar. Den ser 3D-objekt som en stor samling av polygoner tillverkade av trianglar. Den samlar olika typer av data, som position, färg, textur och liknande, från de tre punkterna AKA-vertikaler i trianglarna.

Inte alla dessa data behövs, så de förädlar sedan uppgifterna. Den ställer in skärmen som referensram och bestämmer sedan hur pixlarna ska visas. När detta är gjort finns det lite bearbetning och bilden visas på din skärm. Det är mycket arbete, men GPU: er (hur man kan skilja en GPU, CPU och APU från varandra 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 kretsar runt för att beskriva datormaskinvara. Vissa av dessa villkor inkluderar men är inte begränsade till APU, CPU och GPU. Men... Läs mer ) har tillräckligt med kraft för att få det gjort inom en bråkdel av en sekund och uppdatera den flera gånger inom en sekund för att rörelsen ska bli mycket smidig.

Ray Tracing vs. rastrering

I den verkliga världen kan du se saker som ett resultat av att ljuset slår dem. Belysning i verklig värld är mycket komplex, med varje ljusstråle som reflekterar och bryter flera gånger innan den når våra ögon, vilket får oss att se den stora mängden detaljer. Replikera detta är ett mycket svårt jobb, men med strålspårning är tekniken nu närmare än någonsin.

Som namnet antyder förlitar sig strålspårning på att spåra varje ljusstråle som träffar föremål i en virtuell tredimensionell scen. Strålspårning kommer att följa vägen för ljusstrålar från ljuskällan, till objekten och varje reflektion och brytning de går igenom innan de äntligen når skärmen.

Om det finns flera ljuskällor kommer strålspårning att stå för alla dem. Istället för att behandla varje pixel som en punkt på ett nät av polygoner, som rasterisering gör, stråle spårning behandlar varje pixel som en ljusstråle, vilket kan jämföras med hur det mänskliga ögat faktiskt ser saker.

Varför är Ray-spårning plötsligt relevant nu?

Film- och animationsindustrin använder redan strålspårningsteknologi för att återge scener för att få dem att se så realistiska ut som möjligt. Observera att detta inte kräver strålspårning i realtid; din nuvarande GPU kan antagligen också hantera strålspårning.

Beroende på hur tung scen du försöker återge kan det dock ta flera dagar att göra bara några sekunder med tredimensionell bild. I spel måste GPU: erna göra scenerna på språng. Det primära kravet för detta är hårdvara som kan göra det i realtid.

Naturligtvis kräver strålspårning mycket mer behandling än rasteriseringsbehov, och är därför en GPU-intensiv uppgift. Att använda strålspårning för alla delar av en virtuell scen är det ideala sättet att få en mest realistisk bild. Men det används ofta bara för utvalda delar av en scen. GPU bearbetar resten av scenen genom rasterisering.

Detta leder oss till Nvidias tillvägagångssätt med den senaste serien av GPU: er och specifikt vad de gör med RTX.

Hur fungerar Nvidias RTX GPU?

Nvidias senaste generation av GPU: er, även kallad Turing, är en uppenbar förbättring på papper. Nvidia tillverkar dessa med en ny, mindre 12 nano-meter process. De påstår sig också vara 50% mer kraftfulla och tio gånger så snabba som föregående generation. Men dessa siffror betyder inte så mycket.

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

Dessa nya GPU: er har de vanliga CUDA-kärnorna som Nvidia har använt under tidigare generationer. Dessutom kommer de också med dedikerade "Tensor" -kärnor, för maskininlärning och "RT" -kärnor för, ja, du gissade det, strålspårning. För att sammanfatta det, har Nvidia baserat dessa GPU: er på en ny arkitektur som är smartare och har hårdvara speciellt avsedd för strålspårning, som är en första.

Allt detta används i kombination för att påskynda strålspårning och få den att fungera i realtid.

För att kunna använda den här nya hårdvaran effektivt har Nvidia ett gäng programvara att följa med. Nvidia OptiX är en som hjälper dig att göra det bästa av hårdvarans strålspårningsfunktioner. Den har också en "AI-accelererad denoiser". Som du vet förlitar sig strålspårning på att använda ljus för att avgöra hur en virtuell bild ser ut.

På grund av detta finns det vissa brus i områden som har lite till inget ljus. Deniseraren hjälper till att bli av med det. Nvidia arbetar också med att lägga till stöd för strålspårning till Vulkan API Vad är Vulkan Run Time Libraries i Windows?Ser du Vulkan Run Time Libraries på din PC och undrar vad i världen de är? Här är allt du behöver veta om Vulkan. Läs mer .

Nvidia är inte heller ensam om detta. Du kanske känner till Microsofts DirectX, en förutsättning för att köra många spel på Windows (hur man installerar och uppgraderar DirectX Hur du laddar ner, installerar och uppdaterar DirectX på din PCUndrar du varför DirectX finns på ditt Windows 10-system eller hur uppdaterar du det? Vi förklarar vad du behöver veta. Läs mer ). Microsoft har meddelat en förlängning till den senaste versionen av den nu, kallad DirectX Ray Tracing (DXR). Detta syftar till att få in mjukvarosupport för utvecklare att anpassa sitt spel för att dra full nytta av Nvidias RTX.

RTX kommer att använda den nya hårdvarukraften och strålspårningsfunktioner tillsammans med den gamla pålitliga rasterisering och andra relaterade processer, för att leverera en spelupplevelse som kommer att se mer realistisk ut än någonsin.

Spårar Ray svaret på Next-Gen-grafik?

Tja, inte riktigt. Strålespårning har inte använts i en daglig konsumentbild. Det är därför det kommer att ta lite tid för konsumentindustrin att anpassa den här tekniken. Utvecklare har redan börjat integrera denna teknik i sina spel. Men bara en handfull spel stöder det i skrivande stund.

Så om du har tänkt på uppgradera din GPU, väntar ett tag för att se hur tekniken utvecklas kan vara det bättre alternativet. I vilket fall som helst är spårning av strålar sannolikt spelets framtid. Det kan hamna genom RTX, eller genom någon annan motsvarande teknologi som släpps någon gång i framtiden.

Svaret kommer med tiden. Under tiden kan du kolla in den här fina uppdelningen av skillnader mellan TV: er, spelmonitorer och Nvidias BFGD-skärmar Nvidia BFGD vs. Gaming Monitor vs. TV: Skillnaderna förklaradeNvidia tillkännagav Big Format Gaming Display (BFGD). Är den här nya typen av TV verkligen en innovation eller bara en viss marknadsföringsimmo? Läs mer .