Phenquestions
Kas yra spindulių sekimas?
Kompiuterinės grafikos požiūriu „Ray Tracing“ yra perteikimo technika, imituojanti šviesos fizines savybes, kurios suteikia žaidimams tikrovišką apšvietimą, šešėlius ir efektus. Jis imituoja, kaip šviesos spindulys atsimuša nuo objektų iš nustatyto taško, iliustruodamas šviesos atspindį nuo kiekvieno paviršiaus. Visas procesas savo ruožtu pagerina vaizdo kokybę, suteikdamas žiūrovams visapusiškesnę patirtį. Ši technika jau seniai naudojama 3D filmuose ir galiausiai rado kelią aukšto lygio kompiuteriniuose žaidimuose, teikiančiuose kino kokybės vaizdo efektus. „Ray Tracing“ buvo žaidimų keitėjas žaidimų pasaulyje ir yra pageidaujama perteikimo technika nei rastravimas, kuris turi apribojimų teikiant tikrąsias objektų spalvas.
Spindulių sekimas „Nvidia“ GPU
Kaip pirmaujanti vaizdo plokščių gamintoja, „Nvidia“ visada drąsiai eksperimentavo su naujais būdais, kaip pagerinti savo gaminių vizualinę kokybę. Nuo 2018 m. Rugsėjo mėn. „Nvidia“ išleido vaizdo plokštes su „Ray Tracing“ funkcijomis. „Nvidia“ „Turing“ architektūra yra pirmasis grafinio procesoriaus dizainas su specialia aparatine įranga arba RT branduoliais, skirtas „Ray Tracing“ apdorojimui realiu laiku.
Kas yra RT šerdys?
Spindulių sekimas paprastai skirtas ne realaus laiko programoms, nes skaičiavimo laikas, kurio reikia spindulių sekimo operacijai apdoroti, yra daug ilgesnis nei kiti vaizdiniai efektai. „Nvidia“ padarė proveržį integruodama aparatūrą į savo architektūrinius projektus, kad vienintelis tikslas būtų apskaičiuoti spindulių sekimą realiuoju laiku. Ši papildoma aparatūra, žinoma kaip „RT Core“, buvo atidaryta „Nvidia“ Tiuringo pagrindu veikiančiose „RTX“ vaizdo plokštėse. Tai taip pat buvo pirmoji pasaulyje grafikos plokštė su spindulių sekimo aparatinės įrangos lygiu
RT šerdys apskaičiuoja pikselių spalvas, kai šviesos spindulys keliauja iš vieno taško į kitą. Procesas tampa sudėtingesnis, kai yra daugybė šviesos šaltinių. Be to, dėl kelių spindulių sekimo procesų, tokių kaip spindulių liejimas, kelio sekimas, BVH (ribojančio tūrio hierarchija) ir filtravimo išvalymas, jis tampa skaičiavimais intensyvia technika. BVH yra daugiausiai laiko reikalaujanti spindulių sekimo skaičiavimų dalis, o RT šerdys pagreitina BVH perėjimą tikralaikiam spindulių atsekimui. Be „RT-Core“, „Nvidia“ GPU yra dar vienas aparatūros rinkinys, kuris vaidina svarbų vaidmenį teikiant spindulių sekimą realiu laiku. „Tensor“ šerdys, sukurtos dirbtiniam intelektui pagreitinti, taip pat padeda realiuoju laiku nuvalyti ir pagreitinti spindulių liejimą.
„Nvidia“ grafikos kortelės su „Ray Tracing“ palaikymu
„Nvidia“ kortelės su „RT“ branduoliais yra didelis šuolis visame pasaulyje žinomam vaizdo plokščių gamintojui. Tačiau tai yra aparatinė įranga, o ankstesni grafinių kortelių leidimai neturi tokių funkcijų. Kadangi spindulių sekimas turi didžiulį patrauklumą vartotojams, „Nvidia“ taip pat suteikė galimybę naudotis senesnėmis vaizdo plokštėmis. Kadangi senesnėse architektūrose nėra „RT“ branduolių, „Nvidia“ leido atlikti spindulių atsekimą per žaidimams paruoštus tvarkykles.
„Nvidia“ vaizdo plokštės su aparatūros lygio spindulių sekimu
Pirmoji „RT-Core“ karta buvo pristatyta „Nvidia“ RTX 20 serijoje. „RTX 2080“ buvo pirmasis iš „RTX 20“ serijos, demonstruojančios Turingo architektūrą. Po to sekė RTX 2080 Ti, RTX 2070 ir RTX 2060. „Titan RTX“ taip pat yra rikiuotėje.
2020 m. Rugsėjo mėn. „Nvidia“ pristatė Turingo įpėdinį „Ampere“, kuriame yra antrosios kartos RT branduoliai. „Ampere“ siūlo didžiulius „RT-Core“ ir „Tensor Core“ atnaujinimus, padidindami RT-Core greitį iki 58 RT-TFLOPS, 1.7 kartus didesnis nei „Turing“, užtikrinant daug greitesnį spindulių atsekamumą ir pagerinant vaizdo kokybę. Panašiai, „Ampere“ turi daugiau nei dvigubai didesnį nei „Tensor“ branduolių dažnį, esantį Tiuringe su 238 „Tensor-TFLOPS“. „Ampere“ yra antrosios „RTX“ GPU kartos šerdis; „RTX 30“ serijoje yra „Titan“ klasės „RTX 3090“, „RTX 3080“, „RTX 3070“ ir naujausiai išleista „RTX 3060“.
„Nvidia“ vaizdo plokštės su programinės įrangos lygio spindulių sekimu
„Nvidia“ padarė dar vieną proveržį įgalindama spindulių sekimą pasirinktose vaizdo plokštėse be specialių „RT“ branduolių. Tai yra gera žinia žaidėjams, naudojantiems senesnius modelius, kurie dar nemano atnaujinti vaizdo plokščių, tačiau nori patirti vizualinę spindulių sekimo technikos naudą. „GeForce GTX 1060 6GB“ ir aukštesnės grafikos plokštės dabar gali mėgautis spindulių sekimo galimybėmis per „DirectX Raytracing“ (DXR). Žemiau pateikiamas „Nvidia“ kortelių, kurias per DXR galima stebėti spinduliais, sąrašas:
- „GeForce GTX 1660 Ti“
- „GeForce GTX 1660“
- „Nvidia Titan Xp“ (2017 m.)
- „Nvidia Titan X“ (2016)
- „GeForce GTX 1080 Ti“
- „GeForce GTX 1080“
- „GeForce GTX 1070 Ti“
- „GeForce GTX 1070“
- „GeForce GTX 1060 6GB“
Dėl to, kad trūksta specialios spindulių sekimo įrangos, GTX kortelės gali pasiūlyti tik pagrindinius spindulių sekimo efektus. Šešėlinės šerdys atlieka spindulių sekimo skaičiavimus, o šis papildomas šešėlių šerdžių darbo krūvis turės įtakos GPU veikimui. Nepaisant to, naudodamiesi spindulių sekimo galimybėmis, žaidėjai gali patirti patrauklesnę vizualinę patirtį.
Spindulių sekimo ateitis Nvidijoje
Padvigubinus Turingo apdorojimo rodiklius, „Ampere“ našumas jau yra daugiau nei patenkinamas. Tačiau, nors ji dar šviežia iš orkaitės, jau sklando gandai apie jos įpėdinį „Lovelace“. Šioje naujoje GPU architektūroje galime tikėtis naujų spindulių sekimo skaičiavimų pokyčių. Taip pat tikimasi, kad naujos kartos „RTX“ vaizdo plokštės jau yra kuriamos. Spindulių sekimo ateitis atrodo šviesi, nes „Nvidia“ toliau kuria GPU architektūras, kurios patenkintų vartotojo alkį siekti geresnių žaidimų patirties.
