Серия графических процессоров RTX от Nvidia: Как трассировка лучей в реальном времени меняет игровой процесс
Игры

Серия графических процессоров RTX от Nvidia: Как трассировка лучей в реальном времени меняет игровой процесс

Трассировка лучей в реальном времени скоро заменит растеризацию в графических технологиях. Но что это такое и как она улучшит игры?

В начале этого года компания Nvidia представила свою новую линейку графических процессоров (GPU) под новым названием: RTX. Это обновление по сравнению с более ранней серией графических процессоров GTX, но брендинг – не единственное изменение

Теперь Nvidia оснастила эти графические процессоры возможностью выполнять трассировку лучей в реальном времени. Но что такое трассировка лучей и почему она так важна?

Что было до трассировки лучей?

Слово ‘рендеринг’ довольно часто используется при обсуждении видеокарт или игр. Процесс рендеринга заключается в преобразовании трехмерного объекта в двухмерное изображение, которое будет выглядеть реалистично на экране. Игры являются интерактивными, и в них происходит рендеринг объектов, поскольку движение игрока изменяет перспективу на экране

Это означает, что необходимо иметь способ обеспечить реалистичность графики. Разработчики добились этого с помощью рендеринга в реальном времени, но на протяжении десятилетий использовалась одна и та же технология: растеризация

Растеризация – это технология, которая в своей основе опирается на треугольники. Он рассматривает 3D-объекты как большую коллекцию многоугольников, составленных из треугольников. Он собирает различные виды данных, такие как положение, цвет, текстура и т.д., из трех точек, называемых вершинами треугольников

Не все эти данные нужны, поэтому он затем уточняет их. Он устанавливает экран в качестве рамки отсчета, а затем определяет, как отобразить пиксели. После этого происходит небольшая обработка, и изображение появляется на экране. Это большая работа, но GPU (как отличить GPU, CPU и APU) обладают достаточной мощностью, чтобы выполнить ее за доли секунды и обновить ее несколько раз в течение секунды, чтобы движение выглядело очень плавным

Трассировка лучей против растеризации. Растеризация

В реальном мире вы можете видеть предметы в результате попадания на них света. Освещение в реальном мире очень сложное, каждый луч света отражается и преломляется несколько раз, прежде чем попасть в наши глаза, благодаря чему мы видим большое количество деталей. Воспроизвести это – очень сложная задача, но благодаря трассировке лучей технология стала ближе, чем когда-либо

Image Credit: Intel.

Как следует из названия, трассировка лучей основана на отслеживании каждого луча света, попадающего на объекты в виртуальной трехмерной сцене. Трассировка лучей прослеживает путь лучей света от источника света к объектам, все отражения и преломления, через которые они проходят, прежде чем попасть на экран

Если источников света несколько, трассировка лучей будет учитывать их все. Вместо того чтобы рассматривать каждый пиксель как точку на сетке полигонов, как это делает растеризация, трассировка лучей рассматривает каждый пиксель как луч света, что сравнимо с тем, как человеческий глаз видит вещи

Почему трассировка лучей вдруг стала актуальной?

Киноиндустрия и анимация уже используют технологию трассировки лучей для рендеринга сцен, чтобы они выглядели как можно более реалистично. Обратите внимание, что для этого не требуется трассировка лучей в реальном времени; ваш текущий GPU, вероятно, тоже может справиться с трассировкой лучей

Однако в зависимости от того, насколько тяжелой является сцена, которую вы пытаетесь отрендерить, на отрисовку всего нескольких секунд трехмерного изображения может уйти несколько дней. В играх графические процессоры должны рендерить сцены на ходу. Основное требование для этого – аппаратное обеспечение, способное делать это в реальном времени

Конечно, трассировка лучей требует гораздо больше обработки, чем растеризация, и поэтому является задачей, требовательной к GPU. Использование трассировки лучей для каждой части виртуальной сцены – идеальный способ получить наиболее реалистичное изображение. Однако зачастую она используется только для отдельных частей сцены. Остальную часть сцены GPU обрабатывает с помощью растеризации

Это подводит нас к подходу Nvidia с ее последней серией графических процессоров и, в частности, к тому, что они делают с RTX

Как работает графический процессор RTX от Nvidia?

Последнее поколение графических процессоров Nvidia, также называемое Turing, является очевидным улучшением на бумаге.Nvidia производит их по новому, более компактному 12-нанометровому техпроцессу. Также утверждается, что они на 50% мощнее и в 10 раз быстрее, чем предыдущее поколение. Однако эти цифры мало что значат

Важно то, как Nvidia изменила базовую структуру GPU

Image Credit: Nvidia.

Эти новые GPU оснащены обычными ядрами CUDA, которые Nvidia использовала в предыдущих поколениях. Кроме того, они также оснащены специальными ядрами ‘Tensor’ для машинного обучения и ядрами ‘RT’ для, как вы уже догадались, трассировки лучей. Подводя итог, можно сказать, что Nvidia создала эти GPU на основе новой архитектуры, которая является более интеллектуальной и имеет аппаратное обеспечение, специально предназначенное для трассировки лучей, что является первым случаем

Все это используется в комбинации для ускорения трассировки лучей и обеспечения ее работы в реальном времени

Чтобы эффективно использовать это новое оборудование, Nvidia разработала кучу программного обеспечения для него.Nvidia OptiX – одна из тех, которые помогают наилучшим образом использовать возможности аппаратной трассировки лучей. В нем также есть ‘ускоренный искусственным интеллектом денуайзер’. Как вы знаете, трассировка лучей основана на использовании света для определения того, как выглядит виртуальное изображение

Поэтому в областях, где света практически нет, обязательно будет присутствовать шум. Денуайзер помогает избавиться от этого.Nvidia также работает над добавлением поддержки трассировки лучей в API Vulkan

Nvidia тоже не одинока в этом. Возможно, вы знаете о DirectX от Microsoft, необходимом условии для запуска многих игр на Windows (как установить и обновить DirectX). Сейчас Microsoft объявила о расширении последней версии этой программы, которое называется DirectX Ray Tracing (DXR). Это расширение призвано помочь разработчикам внедрить программную поддержку, чтобы адаптировать свои игры для использования всех преимуществ RTX от Nvidia

RTX будет использовать новые аппаратные мощности и возможности трассировки лучей наряду со старой надежной растеризацией и другими соответствующими процессами, чтобы обеспечить игровой процесс, который будет выглядеть более реалистично, чем когда-либо

Является ли трассировка лучей ответом на графику следующего поколения?

Ну, не совсем. Трассировка лучей еще не использовалась в повседневных потребительских сценариях. Поэтому потребительской индустрии потребуется некоторое время для адаптации этой технологии. Разработчики уже начали внедрять эту технологию в свои игры. Однако на момент написания статьи ее поддерживают лишь несколько игр

Поэтому, если вы подумываете об обновлении графического процессора, возможно, лучшим вариантом будет подождать некоторое время и посмотреть, как будет развиваться технология. В любом случае, трассировка лучей, вероятно, станет будущим игр. Возможно, в конечном итоге это будет сделано через RTX или через какую-то другую эквивалентную технологию, выпущенную когда-нибудь в будущем

Только время покажет. А пока ознакомьтесь с этим интересным обзором различий между телевизорами, игровыми мониторами и дисплеями Nvidia BFGD

Об авторе

Алексей Белоусов

Привет, меня зовут Филипп. Я фрилансер энтузиаст . В свободное время занимаюсь переводом статей и пишу о потребительских технологиях для широкого круга изданий , не переставая питать большую страсть ко всему мобильному =)

Комментировать

Оставить комментарий