Nvidia трассировки лучей rtx

Nvidia трассировки лучей rtx

На Gamescom 2018 Nvidia анонсировала серию видеокарт Nvidia GeForce RTX, которые будут поддерживать технологию трассировки лучей в реальном времени Nvidia RTX. Наша редакция разобралась, как эта технология будет работать и зачем это нужно.

Что такое Nv >

Nvidia RTX — платформа, содержащая ряд полезных инструментов для разработчиков, которые открывают доступ к новому уровню компьютерной графики. Nvidia RTX доступна только для нового поколения видеокарт Nvidia GeForce RTX, построенного на архитектуре Turing. Основная особенность платформы — наличие возможности трассировки лучей в реальном времени (также называемой рейтресингом).

Что за трассировка лучей?

Трассировка лучей — функция, которая позволяет имитировать поведение света, создавая правдоподобное освещение. Сейчас в играх лучи двигаются не в реальном времени, из-за чего картинка, зачастую, хоть и выглядит красиво, но всё равно недостаточно реалистична — используемые сейчас технологии требовали бы огромное количество ресурсов для рейтресинга.

Это исправляет новая серия видеокарт Nvidia GeForce RTX, обладающая достаточной мощностью для расчёта пути лучей.

Как это работает?

RTX проецирует лучи света с точки зрения игрока (камеры) на окружающее пространство и высчитывает таким образом, где какого цвета пиксель должен появиться. Когда лучи натыкаются на что-либо, они могут:

  • Отразиться — это спровоцирует появление отражения на поверхности;
  • Остановиться — это создаст тень с той стороны объекта, на которую свет не попал
  • Преломиться — это изменит направление луча или повлияет на цвет.

Наличие этих функций позволяет создавать более правдоподобное освещение и реалистичную графику. Этот процесс — очень ресурсозатратный и давно применяется при создании эффектов фильмов. Разница лишь в том, что при рендере кадра фильма у авторов — доступ к большому объёму ресурсов и, можно считать, неограниченному промежутку времени. В играх же на формирование картинки у устройства есть доли секунды и видеокарта используется, чаще всего, одна, а не несколько, как при обработке кинокартин.

Это побудило Nvidia внедрить дополнительные ядра в видеокарты GeForce RTX, которые возьмут на себя большую часть нагрузки, улучшая производительность. Они также снабжены искусственным интеллектом, задача которого — высчитывать возможные ошибки во время процесса трассировки, что поможет их избежать заранее. Это, как заявляют разработчики, также повысит скорость работы.

И как трассировка лучей влияет на качество?

Во время презентации видеокарт Nvidia продемонстрировала ряд примеров работы трассировки лучей: в частности, стало известно, что некоторые грядущие игры, включая Shadow of the Tomb Raider и Battlefield 5 будут работать на платформе RTX. Функция эта, тем не менее, будет в игре необязательной, так как для трассировки нужна одна из новых видеокарт. Трейлеры, показанные компанией во время презентации, можно посмотреть ниже:

Shadow of the Tomb Raider, релиз которой состоится 14 сентября этого года:

Ray Tracing или трассировка лучей — одна из редких технологий компьютерной графики, принцип которой довольно просто объяснить. Достаточно посмотреть вокруг: все, что мы видим — это отраженные от объектов лучи света, улавливаемые нашими глазами. Даже сейчас, когда вы читаете этот текст, миллиарды фотонов достигают ваших зрительных органов, вся эта информация обрабатывается мозгом, и из нее и создается «изображение» в вашей голове.

В общем, да, можно даже сказать, что вся видимая нами реальность — это лишь отраженный свет.

Трассировка лучей — это технология рендеринга (то есть отрисовки, создания) трехмерной графики, где используется этот принцип. Специальный алгоритм отслеживает путь луча от объекта освещения, а затем создает симуляцию того, как он взаимодействует с объектами: отражается, преломляется и так далее.

Как вы уже могли догадаться, Ray Tracing позволяет создавать невероятно реалистичное освещение, практически неотличимое от реального. Алгоритм принимает во внимание, где именно луч света касается объекта, учитывает свойства поверхности и вычисляет, как в таких случаях поведет себя этот луч, где он начнет рассеиваться, где — отражаться от других объектов, где сменит цвет, а где отбросит тень.

В каком-то смысле трассировка лучей — это такая попытка симулировать человеческое зрение. И она гораздо сложнее классического и использующегося сейчас в играх метода рендеринга — растеризации.

При растеризации компьютер постоянно конвертирует трехмерную графику в двухмерные пиксели и, собственно, выводит их на экран. Большая часть эффектов, тех же теней или бликов сейчас создается благодаря шейдерам — именно шейдеры превращают статичные пиксели в тот самый «графон».

В общем, если Ray Tracing — это симуляция, то растеризация — симуляция симуляции. Однако у трассировки лучей есть один гигантский недостаток — она невероятно, изуверски требовательно к ресурсам. Обсчитать такое количество лучей, отследить путь каждого из них, вычислить преломления, воссоздать эффект прозрачности, — все это для видеокарты очень непросто. При создании CGI-графики и трехмерных мультфильмов с этим мирятся — там один кадр может сутки рендериться, но вот в играх, где считаться все должно в реальном времени, да еще и при приемлемой частоте кадров… Именно поэтому трассировка лучей долгое время была «Священным Граалем» игрового 3D. И именно поэтому современные трехмерные мультфильмы такие красивые, а некоторые вообще выглядят так, словно кто-то поставил камеру в волшебный мир и заснял все прямо как есть.

Читайте также:  Sony vaio pcg 61511v

Видеокарты на архитектуре Turing — первые специально «заточенные» под технологию трассировки лучей в истории. Конечно, пока речь идет о гибридном рендеринге — большая часть объектов будет рендериться с помощью растеризации, но свет и тени, отражения, — здесь и проявит себя Ray Tracing.

На презентации Nvidia показала несколько геймплейных видео, в которых наглядна видно, как конкретно трассировка лучей влияет на изображение.

Возьмем, к примеру, пару одинаковых сцен (первый снимок — с выключенной трассировкой лучей, второй — с включенной):

Валерий Косихин

15 апреля 2019

После того как NVIDIA продемонстрировала трассировку лучей в реальном времени на видеокартах серии GeForce RTX, трудно сомневаться в том, что именно за этой технологией (в разумном сочетании с алгоритмом растеризации) будущее компьютерных игр. Однако графические процессоры на основе архитектуры Turing со специализированными RT-ядрами до недавнего времени считались единственной категорией дискретных GPU, которая располагает подходящей для этого вычислительной мощностью.

Как показали тесты первых игр, освоивших Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus и Shadow of the Tomb Raider), даже ускорители GeForce RTX (особенно младший из них — RTX 2060) испытывают существенное падение частоты смены кадров в задачах гибридного рендеринга. Несмотря на первые успехи, трассировку лучей в реальном времени еще нельзя считать зрелой технологией. Лишь тогда, когда не только самые передовые и дорогостоящие устройства, но и графические карты среднего ценового уровня достигнут прежних стандартов быстродействия в играх новой волны, можно будет объявить, что смена парадигм, запущенная компанией Дженсена Хуанга, наконец, совершилась.

Трассировка лучей на «Паскалях» — за и против

Но уже сейчас, пока еще не сказано ни слова о будущем преемнике архитектуры Turing, NVIDIA решила подстегнуть прогресс. На мероприятии GPU Technology Conference в прошлом месяце зеленая команда сообщила, что ускорители на чипах Pascal, а также младшие представители семейства Turing (серия GeForce GTX 16) приобретут функцию трассировки лучей в реальном времени наравне с продуктами под маркой RTX. Сегодня обещанный драйвер уже можно скачать на официальном сайте NVIDIA, а список устройств включает модели семейства GeForce 10, начиная с GeForce GTX 1060 (версия 6 Гбайт), профессиональный ускоритель TITAN V на чипе Volta, и, разумеется, новоприбывшие модели средней ценовой категории на чипе TU116 — GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti. Обновление коснулось и ноутбуков с соответствующими GPU.

С технической точки зрения здесь нет ничего сверхъестественного. Графические процессоры с унифицированными шейдерными блоками могли выполнять Ray Tracing задолго до появления архитектуры Turing, хотя в то время не располагали достаточным быстродействием для того, чтобы эта возможность была востребована в играх. Кроме того, отсутствовал единый стандарт программных методов, помимо закрытых API наподобие фирменного NVIDIA OptiX. Теперь, когда существует расширение DXR для Direct3D 12 и аналогичные библиотеки в интерфейсе программирования Vulkan, игровой движок может обращаться к ним вне зависимости от того, оснащен ли графический процессор специализированной логикой — лишь бы драйвер давал такую возможность. У чипов Turing для этой цели есть отдельные RT-ядра, а в GPU архитектуры Pascal и процессоре TU116 трассировка лучей реализована в формате вычислений общего назначения на массиве шейдерных ALU.

Однако все, что нам известно об архитектуре Turing со слов самой NVIDIA, говорит о том, что Pascal не годится для приложений с поддержкой DXR. В прошлогодней презентации, посвященной флагманским моделям семейства Turing — GeForce RTX 2080 и RTX 2080 Ti — инженеры приводили следующие выкладки. Если бросить все ресурсы лучшей из потребительских видеокарт прошлого поколения — GeForce GTX 1080 Ti — на вычисления трассировки лучей, то итоговая производительность не превысит 11 % от того, на что в теории способен RTX 2080 Ti. Не менее важно и то, что свободные CUDA-ядра чипа Turing в то же время можно использовать для параллельной обработки других компонентов изображения — выполнения шейдерных программ, очереди неграфических расчетов Direct3D при асинхронном исполнении и так далее.

В реальных играх ситуация сложнее, ведь на существующем железе разработчики дозированно пользуются функциями DXR, а львиную долю вычислительной нагрузки по-прежнему занимает растеризация и шейдерные инструкции. К тому же часть различных эффектов, которые создаются при помощи трассировки лучей, неплохо исполняются и на CUDA-ядрах чипов Pascal. К примеру, зеркальные поверхности в Battlefield V не подразумевают вторичного отражения лучей, а следовательно, являются посильной нагрузкой для мощных видеокарт прошлого поколения. То же относится и к теням в Shadow of the Tomb Raider, хотя рендеринг сложных теней, сформированных несколькими источниками света, уже представляет собой более трудную задачу. А вот глобальное освещение в Metro Exodus с трудом дается даже «Тьюрингу», и от Pascal нельзя ожидать в какой-либо степени сопоставимых результатов.

Как ни крути, речь идет о многократной разнице в теоретическом быстродействии между представителями архитектуры Turing и их ближайшими аналогами на кремнии Pascal. Причем в пользу Turing играет не только присутствие RT-ядер, но и многочисленные усовершенствования общего характера, свойственные ускорителям нового поколения. Так, чипы Turing умеют параллельно выполнять операции над вещественными (FP32) и целочисленными (INT) данными, несут большой объем локальной кеш-памяти и отдельные CUDA-ядра для расчетов сниженной точности (FP16). Все это значит, что Turing не только лучше справляется с шейдерными программами, но и может сравнительно эффективно обсчитывать трассировку лучей без специализированных блоков. Ведь настолько ресурсоемким рендеринг при помощи Ray Tracing делает не только и не столько поиск пересечений между лучами и элементами геометрии (которым занимаются RT-ядра), сколько вычисление цвета в точке пересечения (shading). И между прочим, перечисленные достоинства архитектуры Turing в полной мере относятся к GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti, хотя в чипе TU116 нет RT-ядер, поэтому тесты этих видеокарт с программной трассировкой лучей представляют отдельный интерес.

Но довольно теории, ведь мы уже собрали данные о производительности «Паскалей» (а также младших «Тьюрингов») в Battlefield V, Metro Exodus и Shadow of the Tomb Raider на основе собственных измерений. Заметим, что ни драйвер, ни сами игры не регулируют количество лучей для того, чтобы снизить нагрузку на GPU без RT-ядер, а значит, качество эффектов на GeForce GTX и GeForce RTX должно быть одинаковым.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Тестовый стенд
CPU Intel Core i9-9900K (4,9 ГГц, 4,8 ГГц в AVX, фиксированная частота)
Материнская плата ASUS MAXIMUS XI APEX
Оперативная память G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 Гбайт (3200 МГц, CL14)
ПЗУ Intel SSD 760p, 1024 Гбайт
Блок питания Corsair AX1200i, 1200 Вт
Система охлаждения CPU Corsair Hydro Series H115i
Корпус CoolerMaster Test Bench V1.0
Монитор NEC EA244UHD
Операционная система Windows 10 Pro x64
ПО для GPU NVIDIA
NVIDIA GeForce RTX 20 NVIDIA GeForce Game Ready Driver 419.67
NVIDIA GeForce GTX 10/16 NVIDIA GeForce Game Ready Driver 425.31
Игровые тесты
Игра API Настройки, метод тестирования Полноэкранное сглаживание
1920 × 1080 / 2560 × 1440 3840 × 2160
Battlefield V DirectX 12 OCAT, миссия Liberte. Макс. качество графики TAA High TAA High
Metro Exodus DirectX 12 Встроенный бенчмарк. Профиль качества графики Ultra TAA TAA
Shadow of the Tomb Raider DirectX 12 Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики SMAA 4x Выкл.

Показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) или утилита OCAT, если в игре его нет (Battlefield V).

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел выбирается значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

Battlefield V

Благодаря тому, что Battlefield V сама по себе является довольно нетребовательной игрой (особенно в режимах 1080p и 1440p), а трассировка лучей в ней применяется фрагментарно, испытание GeForce 10-й серии с опцией DXR принесло обнадеживающие результаты. Впрочем, из всех моделей без поддержки Ray Tracing на уровне кремния нам пришлось ограничиться моделями GTX 1070/1070 Ti и GTX 1080/1080 Ti. Игры Electronic Arts с подозрением реагируют на частую смену конфигурации железа и блокируют пользователя на период в одни или несколько суток. Поэтому замеры производительности GeForce GTX 1060 и двух устройств серии GeForce GTX 16 появятся в этой статье позже, как только Battlefield V снимет ограничения с нашей тестовой машины.

В процентном выражении любой из участников тестирования испытывает примерно одинаковое падение быстродействия при различных установках качества трассировки лучей вне зависимости от разрешения экрана. Так, быстродействие видеокарт под маркой GeForce RTX 20 снижается на 28–43 % при низком и среднем качестве эффектов DXR, а при высоком и максимальном — на 37–53 %.

Если речь идет о старших моделях семейства GeForce 10, то на уровнях трассировки лучей Low и Medium игра теряет от 36 до 42 % FPS, а при высоком качестве (настройки High и Ultra) DXR съедает уже 54–67 % частоты смены кадров. Заметим, что во многих, если не в большинстве игровых сцен Battlefield V нет выраженной разницы между настройками Low и Medium, а также между High и Ultra — ни по четкости изображения, ни по быстродействию. В надежде на то, что графические процессоры Pascal окажутся более чувствительными к этому параметру, мы провели тесты при всех четырех настройках. И действительно, проявились определенные различия, но только при разрешении 2160p и в пределах 6% FPS.

В абсолютных показателях любой из старших ускорителей на чипах Pascal может поддерживать кадровую частоту выше 60 FPS в режиме 1080p при сниженном качестве отражений, а GeForce GTX 1080 Ti претендует на аналогичный результат даже при трассировке на уровне High. Но стоит перейти к разрешению 1440p, и уже лишь GeForce GTX 1080 и GTX 1080 Ti обеспечивают комфортный фреймрейт на уровне 60 FPS и выше при качестве трассировки лучей Low или Medium, а в режиме 4К ни одна из карт прошлого поколения не обладает подходящей вычислительной мощностью (как, впрочем, и любой Turing за исключением флагманского GeForce RTX 2080 Ti).

Если искать параллели между конкретными ускорителями под маркой GeForce GTX 10 и GeForce RTX 20, то лучшая модель прошлого поколения (GeForce GTX 1080 Ti), которая в задачах стандартного рендеринга без DXR является аналогом GeForce RTX 2080, опустилась на уровень GeForce RTX 2070 при сниженном качестве трассировки лучей, а при высоком может бороться разве что с GeForce RTX 2060.

Дополнение: результаты GeForce GTX 1060, GTX 1660 и GTX 1660 Ti.

В тестах GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti можно заметить слабые признаки того, что архитектура Turing и вправду лучше справляется с трассировкой лучей даже без поддержки RT-ядер по сравнению с видеокартами семейства Pascal аналогичного уровня — GeForce GTX 1070 и GTX 1070 Ti. При разрешениях 1080p и 1440p разница в потере быстродействия, которую GPU испытывает при активации DXR, между ускорителями 16-й серии, с одной стороны, и картами на чипе GP104, с другой, возникает при высоком и максимальном качестве эффектов трассировки лучей, пусть она и не превышает нескольких процентов. А вот в режиме 2160p при таких же настройках графический процессор TU116 уже выдерживает дополнительную нагрузку заметно лучше, чем «Паскали». Впрочем, последнее относится именно к GTX 1660 Ti: модель без приставки Ti с гибридным рендерингом в 4К откровенно не справляется.

Результаты двух моделей GeForce 16-й серии в абсолютных значениях частоты смены кадров также выглядят обнадеживающе. В режиме 1080p GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti поддерживают около 60 FPS при низком и среднем качестве эффектов DXR, а при разрешении 1440p можно рассчитывать по меньшей мере на 30. Только в 4К с трассировкой лучей чипу TU116 делать уже нечего.

Что касается GeForce GTX 1060, то при условно низком разрешении экрана (1080p и 1440p) младший ускоритель из списка моделей, допущенных к трассировке лучей в реальном времени, утратил от 35 до 39 % кадровой частоты с низкими и средними настройками DXR, и от 57 до 64 % с высокими и максимальными. В этом GTX 1060 мало отличается от своих ближайших соседей по серии GeForce 10. Однако, как и GeForce GTX 1660, эта видеокарта получает катастрофический удар по быстродействию в 4К: теряется от 59 до 95 % изначальной скорости. Тем не менее, играть в Battlefield V с DXR на GeForce GTX 1060 все-таки можно, но придется согласиться на средний FPS немногим больше 50 в режиме 1080p и 30 в 1440p (если не жадничать с настройками качества).

Ссылка на основную публикацию
Mysql вывести последнюю запись
Это пример кода для выбора всех записей из таблицы. Может ли кто-нибудь показать мне, как выбрать последнюю запись этой таблицы?...
M3u8 чем открыть на андроид
вкл. 13 Август 2018 . Опубликовано в Менеджеры закачек M3U8 Loader - Программа скачает видео в несколько потоков. Для того...
M2040dn печатает белые листы
Сделаем качество печати Kyocera как по заводу В блоге я уже неоднократно говорил о своей любви к печатным аппаратам японской...
Mysql query error select distinct
I keep running into the same error, using MySQL. The totaal value is marked as wrong, but i have no...
Adblock detector