Phenquestions
Kaj je Ray Tracing?
Z vidika računalniške grafike je Ray Tracing tehnika upodabljanja, ki simulira fizične lastnosti svetlobe, ki igram prinašajo realistično osvetlitev, sence in učinke. Posnema, kako se svetlobni žarek od določene točke odbija od predmetov in ponazarja odsev svetlobe z vsake površine. Celoten postopek pa izboljša kakovost slike in gledalcem omogoči bolj poglobljeno izkušnjo. Tehnika se že dolgo uporablja v 3D filmih in se je sčasoma našla v računalniških igrah na visoki ravni, ki zagotavljajo vizualne učinke v kinematografski kakovosti. Ray Tracing je v igralnem svetu spremenil igro in je prednostna tehnika upodabljanja kot rastrizacija, ki ima omejitve pri upodabljanju resničnih barv predmetov.
Sledenje žarkov v grafičnih procesorjih Nvidia
Nvidia je kot vodilni proizvajalec grafičnih kart vedno drzno eksperimentirala z novimi načini za izboljšanje vizualne kakovosti svojih izdelkov. Od septembra 2018 je Nvidia izdala grafične kartice s funkcijami Ray Tracing. Nvidijina arhitektura Turing je prva zasnova grafičnega procesorja z namensko strojno opremo ali jedri RT za sprotno obdelavo sledenja žarkom.
Kaj so jedra RT?
Sledenje žarkov je običajno rezervirano za aplikacije v realnem času, ker je računalniški čas, potreben za obdelavo postopka sledenja žarkom, veliko daljši od drugih vizualnih učinkov. Nvidia je dosegla preboj z vključitvijo strojne opreme v svoje arhitekturne zasnove z edinim namenom računalništva v realnem času za sledenje žarkom. Ta dodana strojna oprema, znana kot RT Cores, je bila odprta na Nvidijinih grafičnih karticah RTX, ki temeljijo na Turingu. To je bila tudi prva potrošniška grafična kartica na svetu s podporo za sledenje žarkom na strojni ravni
RT-jedra izračuna barve pik, ko svetlobni žarek potuje od ene točke do druge. Postopek je bolj zapleten, ko obstaja veliko svetlobnih virov. Poleg tega je zaradi številnih postopkov, povezanih s sledenjem žarkom, kot so oddajanje žarkov, sledenje poti, BVH (Bounding Volume Hierarchy) in filtriranje izolacij, računalniško intenzivna tehnika. BVH je najbolj zamuden del izračunov sledenja žarkom, RT-jedra pa pospešijo prehod BVH za sledenje žarkom v realnem času. Poleg RT-jeder je v grafičnih procesorjih Nvidia še en nabor strojne opreme, ki igra vlogo pri zagotavljanju sledenja žarkov v realnem času. Jedra Tensor, zasnovana za pospeševanje umetne inteligence, pomagajo tudi pri sproščanju zvoka v realnem času in pospešujejo oddajanje žarkov.
Grafične kartice Nvidia s podporo za sledenje žarkom
Kartice Nvidia z jedri RT so velik preskok za svetovno znanega proizvajalca grafičnih kartic. To pa temelji na strojni opremi in prejšnje izdaje grafičnih kartic nimajo takšnih funkcij. Ker je sledenje žarkom zelo privlačno za potrošnike, je Nvidia to funkcijo omogočila tudi starejšim grafičnim karticam. Ker starejše arhitekture v svoje zasnove ne vključujejo jeder RT, je Nvidia omogočila upodabljanje sledenja žarkom prek gonilnikov, pripravljenih za igre.
Grafične kartice Nvidia s sledenjem žarkov na ravni strojne opreme
Prva generacija jeder RT je bila predstavljena v Nvidijini seriji RTX 20. RTX 2080 je bil prvi v seriji RTX 20, ki je predstavil Turingovo arhitekturo. Nato so sledili RTX 2080 Ti, RTX 2070 in RTX 2060. V zasedbi je tudi Titan RTX.
Septembra 2020 je Nvidia predstavila Turingovega naslednika Ampere, ki ima drugo generacijo jeder RT. Ampere prinaša velike nadgradnje stopenj RT-Core in Tensor Cores, s čimer povečuje hitrost RT-Core na 58 RT-TFLOPS, 1.7-krat višja od Turingove, kar zagotavlja veliko hitrejše upodabljanje sledenja žarkom in izboljšanje kakovosti slike. Prav tako ima Ampere več kot dvakrat večjo hitrost Turingovih jeder od Turinga s 238 Tensor-TFLOPS. Ampere je jedro druge generacije GPU RTX; serija RTX 30 vključuje RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 in najnovejši RTX 3060 razreda Titan.
Grafične kartice Nvidia s sledenjem žarkov na ravni programske opreme
Nvidia je naredila nov preboj, tako da je omogočila sledenje žarkom na izbranih grafičnih karticah brez namenskih jeder RT. To je dobra novica za igralce, ki uporabljajo starejše modele, ki še ne razmišljajo o nadgradnji grafičnih kartic, ampak želijo izkusiti vizualne prednosti tehnike sledenja žarkom. Grafične kartice GeForce GTX 1060 6 GB in novejše lahko zdaj uživajo v zmogljivosti sledenja žarkov prek DirectX Raytracing (DXR). Spodaj je seznam kartic Nvidia, ki omogočajo sledenje žarkom prek 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
Zaradi pomanjkanja namenske strojne opreme za sledenje žarkom lahko kartice GTX ponujajo le osnovne učinke sledenja žarkom. Osrednjaška jedra obdelujejo izračune za sledenje žarkom in ta dodatna delovna obremenitev jedrnih senčnikov bo vplivala na zmogljivost grafičnega procesorja. Kljub temu lahko igralci z zmogljivostmi sledenja žarkom doživijo privlačnejšo vizualno izkušnjo.
Prihodnost sledenja žarkom v Nvidii
Zmogljivost Ampereja je po podvojitvi Turingovih stopenj obdelave že več kot zadovoljiva. Kljub temu, da je iz pečice še sveže, se že govori o njegovem nasledniku Lovelaceu. Pričakujemo lahko nov razvoj izračunov sledenja žarkom v tej novi arhitekturi grafičnega procesorja. Prav tako naj bi bila v pripravi že nova generacija grafičnih kartic RTX. Prihodnost sledenja žark je videti svetla, saj Nvidia še naprej razvija GPU arhitekture, ki bi potešile lakoto potrošnika po boljši igralni izkušnji.
