Serie GPU RTX di Nvidia: come il tempo reale di Ray Tracing modifica il gioco

All'inizio di quest'anno, Nvidia ha presentato la sua nuova linea di unità di elaborazione grafica (GPU), con il nuovo nome: RTX. Questo è un aggiornamento della precedente serie di GPU GTX, ma il branding non è l'unico cambiamento.

Nvidia ha ora equipaggiato queste GPU con la capacità di eseguire ray tracing in tempo reale. Ma cos'è il ray tracing e perché è così importante?

Cosa è venuto prima del ray tracing?

La parola "rendering" è usata parecchio quando si parla di schede grafiche o giochi. Il processo di rendering prevede la conversione di un oggetto tridimensionale in un'immagine bidimensionale che apparirà realistica sullo schermo. I giochi sono interattivi e rendono oggetti come il movimento di un giocatore cambia la prospettiva sullo schermo.

Ciò significa che è necessario avere un modo per garantire che la grafica sia realistica. Gli sviluppatori hanno raggiunto questo obiettivo utilizzando il rendering in tempo reale, ma per decenni ha utilizzato la stessa tecnologia: la rasterizzazione .

La rasterizzazione è una tecnologia che, al centro, si basa sui triangoli. Vede oggetti 3D come una grande collezione di poligoni fatti di triangoli. Raccoglie vari tipi di dati, come posizione, colore, trama e così via, dai tre punti dei vertici AKA dei triangoli.

Non tutti questi dati sono necessari, quindi perfeziona i dati. Imposta lo schermo come fotogramma di riferimento e determina quindi come visualizzare i pixel. Una volta fatto, c'è un po 'di elaborazione e l'immagine appare sullo schermo. È un sacco di lavoro, ma le GPU ( come distinguere una GPU, CPU e APU ) hanno abbastanza potenza per farlo funzionare in una frazione di secondo e lo aggiornano più volte in un secondo per far apparire il movimento molto liscio.

Ray Tracing vs. Rasterization

Nel mondo reale, puoi vedere le cose come risultato della luce che le colpisce. L'illuminazione del mondo reale è molto complessa, con ogni raggio di luce che si riflette e si rifrange più volte prima che raggiunga i nostri occhi, facendoci vedere la grande quantità di dettagli. Replicare questo è un compito molto difficile, ma con ray tracing, la tecnologia è ora più vicina che mai.

Come suggerisce il nome stesso, ray tracing si basa sul tracciamento di ogni singolo raggio di luce che colpisce gli oggetti in una scena tridimensionale virtuale. Il ray tracing seguirà il percorso dei raggi di luce dalla sorgente luminosa, agli oggetti e ad ogni riflessione e rifrazione che attraversano, prima di raggiungere finalmente lo schermo.

Se ci sono più fonti di luce, ray tracing ne terrà conto per tutte. Invece di trattare ogni pixel come un punto su una mesh di poligoni, come fa la rasterizzazione, ray tracing considera ogni pixel come un raggio di luce, che è paragonabile a come l'occhio umano vede effettivamente le cose.

Perché il ray tracing è improvvisamente rilevante adesso?

L'industria cinematografica e dell'animazione utilizza già la tecnologia ray tracing per il rendering delle scene per renderle il più realistiche possibile. Si noti che questo non richiede la ray-tracing in tempo reale; la tua GPU attuale potrebbe probabilmente gestire anche il ray tracing.

Tuttavia, a seconda di quanto sia pesante la scena che stai tentando di eseguire il rendering, potrebbero essere necessari diversi giorni per eseguire il rendering di pochi secondi di immagini tridimensionali. Nei giochi, le GPU devono rendere le scene in movimento. Il requisito principale per questo è l'hardware in grado di farlo in tempo reale.

Naturalmente, il ray tracing richiede molta più elaborazione rispetto alle esigenze di rasterizzazione, e quindi è un compito che richiede una GPU. L'utilizzo del ray tracing per ogni parte di una scena virtuale è il modo ideale per ottenere l'immagine più realistica. Tuttavia, è spesso usato solo per parti selezionate di una scena. La GPU elabora il resto della scena attraverso la rasterizzazione.

Questo ci porta all'approccio di Nvidia con le ultime serie di GPU e in particolare a ciò che fanno con RTX.

Come funziona la GPU RTX di Nvidia?

L'ultima generazione di GPU di Nvidia, chiamata anche Turing, è un evidente miglioramento della carta. Nvidia produce questi con un nuovo, più piccolo processo di 12 nanometri. Inoltre affermano di essere il 50% più potenti e 10 volte più veloci della generazione precedente. Tuttavia questi numeri non significano molto.

Ciò che è importante è come Nvidia ha cambiato la struttura di base della GPU.

Queste nuove GPU contengono i soliti core CUDA che Nvidia utilizza da generazioni precedenti. Inoltre, vengono anche con core dedicati "Tensor", per l'apprendimento automatico, e core "RT" per, beh, avete indovinato, ray tracing. Per riassumere, Nvidia ha basato queste GPU su una nuova architettura che è più intelligente, e ha hardware specificamente dedicato al ray tracing, che è il primo.

Tutto questo viene utilizzato in combinazione per velocizzare il ray tracing e farlo funzionare in tempo reale.

Per utilizzare questo nuovo hardware in modo efficiente, Nvidia ha un sacco di software per andare avanti con esso. Nvidia OptiX è uno che aiuta a sfruttare al meglio le capacità di ray tracing dell'hardware. Ha anche un "Denoiser accelerato AI". Ora, come sapete, il ray tracing si basa sull'uso della luce per determinare come appare un'immagine virtuale.

Per questo motivo, ci sarà un certo rumore in aree che hanno poca o nessuna luce. Il Denoiser aiuta a sbarazzarsi di questo. Nvidia sta anche lavorando per aggiungere supporto per ray tracing all'API Vulkan .

Nvidia non è solo in questo, neanche. Potresti sapere di Microsoft DirectX, un prerequisito per eseguire molti giochi su Windows ( come installare e aggiornare DirectX ). Microsoft ha annunciato un'estensione all'ultima versione di esso ora, chiamata DirectX Ray Tracing (DXR). Questo ha lo scopo di aiutare il supporto software per gli sviluppatori ad adattare il loro gioco per sfruttare al meglio il RTX di Nvidia.

RTX utilizzerà le nuove funzionalità hardware di potenza e ray tracing insieme alla vecchia rasterizzazione affidabile e ad altri processi correlati, per offrire un'esperienza di gioco che sarà più realistica che mai.

Ray sta seguendo la risposta alla
grafica di prossima generazione?

Bene, non proprio. Il ray tracing non è mai stato utilizzato in uno scenario consumer di tutti i giorni. Ecco perché ci vorrà del tempo perché l'industria del consumo adotti questa tecnologia. Gli sviluppatori hanno già iniziato a integrare questa tecnologia nei loro giochi. Tuttavia, solo una manciata di giochi lo supporta al momento della scrittura.

Quindi, nel caso tu stia pensando di aggiornare la tua GPU , aspettare per un po 'per vedere come la tecnologia progredisce potrebbe essere l'opzione migliore. In ogni caso, ray tracing sarà probabilmente il futuro dei giochi. Potrebbe finire per essere trasmesso tramite RTX o tramite un'altra tecnologia equivalente rilasciata in futuro.

Solo il tempo lo dirà. Nel frattempo, controlla questa netta ripartizione delle differenze tra TV, monitor di gioco e display BFGD di Nvidia .

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