Phenquestions
Hvad er Ray Tracing?
I det aspekt af computergrafik er Ray Tracing en gengivelsesteknik, der simulerer et lysets fysiske egenskaber, der bringer realistisk belysning, skygger og effekter til spil. Det efterligner, hvordan en lysstråle spreder genstande fra et sætpunkt og illustrerer reflektion af lys fra enhver overflade. Hele processen forbedrer igen billedkvaliteten og giver seerne en mere fordybende oplevelse. Teknikken har længe været brugt i 3D-film og til sidst fundet vej i computerspil på højt niveau, der giver visuelle effekter i filmkvalitet. Ray Tracing har været en spilskifter i spilverdenen og er en foretrukken gengivelsesteknik end rasterisering, som har begrænsninger i gengivelse af objekters sande farver.
Ray Tracing i Nvidia GPU'er
Som en førende producent af grafikkort har Nvidia altid været modige i at eksperimentere med nye måder til at forbedre den visuelle kvalitet af sine produkter. Fra september 2018 har Nvidia frigivet grafikkort med Ray Tracing-funktioner. Nvidias Turing-arkitektur er det første GPU-design med dedikeret hardware eller RT-kerner til realtidsbehandling af Ray Tracing.
Hvad er RT-kerner?
Strålesporing er normalt forbeholdt applikationer, der ikke er i realtid, fordi computertiden det tager at behandle strålesporingsoperationen er meget længere end andre visuelle effekter. Nvidia gjorde et gennembrud ved at integrere hardware i deres arkitektoniske design med det eneste formål at beregne strålesporing i realtid. Denne ekstra hardware, kendt som RT Cores, er blevet indviet i Nvidias Turing-baserede RTX-grafikkort. Dette var også verdens første grafikkort til forbrugerne med understøttelse af strålesporing på hardwareniveau
RT-kerner beregner pixelernes farver, når en lysstråle bevæger sig fra et punkt til et andet. Processen bliver mere kompleks, når der er et væld af lyskilder. Desuden gør flere processer involveret i strålesporing, såsom strålekastning, sti-sporing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) og Denoising Filtering, det til en beregningsintensiv teknik. BVH er den mest tidskrævende del af strålesporingsberegninger, og RT-kernerne fremskynder BVH-gennemkørsel for strålesporing i realtid. Bortset fra RT-kernerne er der et andet sæt hardware i Nvidia GPU'er, der spiller en rolle i at levere strålesporing i realtid. Tensorkernerne, designet til kunstig intelligensacceleration, hjælper også med denoisering i realtid og fremskynder ray casting.
Nvidia Grafikkort m / Ray Tracing Support
Nvidia-kort med RT Cores er et stort spring for den verdenskendte producent af grafikkort. Dette er dog hardwarebaseret, og tidligere udgivelser af grafikkort har ikke sådanne funktioner. Fordi strålesporing har en enorm appel til forbrugerne, gjorde Nvidia også funktionen tilgængelig for ældre grafikkort. Da ældre arkitekturer ikke inkluderer RT Cores i deres design, gjorde Nvidia raytracing-gengivelse mulig gennem spilklare drivere.
Nvidia-grafikkort med strålesporing på hardware-niveau
Den første generation af RT-kerner blev vist i Nvidias RTX 20-serie. RTX 2080 var den første i RTX 20-serien, der viste Turings arkitektur. Det blev derefter efterfulgt af RTX 2080 Ti, RTX 2070 og RTX 2060. Titan RTX er også med i opstillingen.
I september 2020 introducerede Nvidia Turings efterfølger Ampere, som indeholder anden generation af RT-kerner. Ampere indeholder enorme opgraderinger i RT-Cores og Tensor Cores-priser, der øger RT-Core-hastigheden til 58 RT-TFLOPS, 1.7 gange højere end for Turing, hvilket giver en meget hurtigere strålesporing, der gengiver og forbedrer billedkvaliteten. Ligeledes har forstærkeren mere end dobbelt så stor hastighed som Turing med 238 Tensor-TFLOPS. Ampere er kernen i RTXs anden generation af GPU; RTX 30-serien inkluderer Titan-klasse RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 og den senest udgivne RTX 3060.
Nvidia-grafikkort med strålesporing på softwareniveau
Nvidia lavede endnu et gennembrud ved at muliggøre strålesporing i udvalgte grafikkort uden dedikerede RT-kerner. Dette er en god nyhed for spillere, der bruger de ældre modeller, der ikke overvejer at opgradere grafikkortene endnu, men som ønsker at opleve de visuelle fordele ved ray-tracing-teknikken. GeForce GTX 1060 6GB og højere grafikkort kan nu nyde strålesporingsfunktioner gennem DirectX Raytracing (DXR). Nedenfor er listen over Nvidia-kort, der er strålesporingsdygtige gennem 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 af manglen på dedikeret hardware til strålesporing kan GTX-kortene kun tilbyde grundlæggende strålesporingseffekter. Shader-kernerne håndterer strålesporingsberegningerne, og denne ekstra arbejdsbyrde for shader-kernerne vil påvirke GPU's ydeevne. Ikke desto mindre kan spillere med strålesporingsfunktioner opleve en mere tiltalende visuel oplevelse.
Fremtiden for strålesporing i Nvidia
Ampere's præstation er allerede mere end tilfredsstillende efter fordobling af Turings behandlingshastigheder. Men selvom den stadig er frisk fra ovnen, er der allerede rygter om dens efterfølger, Lovelace. Vi kan forvente nye udviklinger i strålesporingsberegninger i denne nye GPU-arkitektur. Ligeledes forventes en ny generation af RTX-grafikkort sandsynligvis allerede i værkerne. Fremtiden for strålesporing ser lys ud, da Nvidia fortsætter med at udvikle GPU-arkitekturer, der tilfredsstiller forbrugerens sult efter en bedre spiloplevelse.
