Что такое лучи в видеокартах nvidia geforce
Трассировка лучей и видеокарты Nvidia RTX: стоит ли это своих денег?
Во второй половине августа Nvidia провела большую пресс-конференцию, в ходе которой анонсировала новую линейку видеокарт GeForce RTX на базе архитектуры Turing. Эти видеокарты впервые в истории индустрии должны будут обеспечить достаточно быструю обработку трассировки лучей освещения в видеоиграх в реальном времени.
Что такое трассировка лучей (рейтрейсинг)? Стоит ли купить одну из таких видеокарт, когда они появятся в продаже через пару недель? На эти и другие вопросы мы постараемся ответить ниже.
На самом деле сама технология трассировки лучей далеко не нова — ее придумали еще несколько десятилетий назад. А вот вычислительные мощности компьютеров достигли необходимого уровня только сейчас — до сих пор рейтрейсинг в играх практически не использовали.
Фундаментальная разница между традиционным способом освещения трехмерных сцен в играх (и не только) и трассировкой лучей заключается в следующем. Растеризация, которая применяется с самых первых 3D-игр, предполагает отрисовку 3D-объектов и их перенос на 2D-экран с последующей обработкой с помощью специальных микропрограмм под названием «шейдеры». Именно шейдеры придают 3D-сценам объем, добавляют тени, свет и многое другое — все то, что делает картинку похожей на реальную.
Но растеризация — это изначально неверный подход, который никогда не позволит максимально приблизить результат к реалистичному. Все дело в том, что в реальной жизни свет работает совсем не так — его источники испускают огромное количество лучей фотонов, которые множество раз отражаются от объектов и в итоге попадают на сетчатку глаз человека.
Именно поэтому вычислительной мощности современных компонентов ПК для рейтрейсинга не хватало — для получения итогового изображения приемлемого качества нужно рассчитать слишком много этих самых лучей и результатов их отражения.
Кстати, вы наверняка уже видели рейтрейсинг в действии, но даже не догадывались об этом. Речь идет о фильмах с компьютерной графикой и 3D-мультфильмах. Все дело в том, что студии, которые их создают, располагают большими бюджетами и достаточным запасом времени. На рендеринг (отрисовку) полутора часов фильма может уйти несколько месяцев работы мощной серверной фермы — использовать такой подход в обычных домашних ПК было просто невозможно.
Правильное освещение — ключ для получения изображения, которое кажется зрителю настоящим. Растеризация плохо справляется и с реалистичными тенями, и с реалистичными отражениями, и с реалистичными прозрачными объектами. В конечном итоге эта технология должна будет просто устареть и кануть в лету. Ей на смену придет быстрый расчет триллионов лучей света.
Но случится это еще очень не скоро. Даже новые видеокарты Nvidia не способны на то, чтобы рассчитывать такое огромное количество лучей с должной скоростью (напомним, что игры должны генерировать как минимум 30 кадров в секунду, а еще лучше — 60 и больше). Производителю пришлось пойти на ухищрения.
Так, количество лучей исчисляется миллионами, что без применения дополнительных техник делает картинку «шумной». Для устранения шума используется специально натренированный искусственный интеллект и отдельный модуль чипов Turing, который предназначен для работы с ним. В результате получается изображение, которое не сильно хуже «честного».
Технических препятствий на победном пути трассировки лучей еще очень много. Nvidia не зря называет видеокарты RTX самым важным скачком технологий со времен появления ядер CUDA. Десяткам тысяч разработчиков по всему миру придется переучиваться и использовать новые инструменты для создания игр. Это касается как программистов и других инженеров, так и художников и даже геймдизайнеров. Простой пример: комната в гипотетическом хорроре, в которой раньше (с использованием растеризации) вручную «подсвечивали» важные места и скрывали в темных углах врагов, будет выглядеть после трассировки лучей совсем по-другому.
Поэтому начинают с малого. Одними из первых игр с поддержкой RTX станут шутеры Battlefield V и Metro: Exodus. В первом рейтрейсинг используется в основном для отрисовки реалистично выглядящих отражений (которые все равно довольно расплывчаты из-за недостатка скорости вычислений), а во второй — еще и для освещения сцен. В Shadow of the Tomb Raider, которая появится в продаже через несколько дней после публикации этой статьи, рейтрейсинг и вовсе применяют только в некоторых случаях для сглаживания теней.
Начало использованию трассировки лучей в видеоиграх положено. В будущем эта технология будет становиться только популярнее, а вычислительная мощность видеокарт будет только расти.
Надеемся, что ответ на вопрос «что такое рейтрейсинг?» был вполне доходчивым. Теперь поговорим о более приземленных вещах — конкретных моделях видеокарт Nvidia RTX и их ценах. Нужно брать или можно подождать? Наконец, что делать поклонникам AMD, которые в «зеленый лагерь» переходить не планируют?
Сейчас линейка RTX включает в себя три видеокарты — RTX 2070, RTX 2080 и RTX 2080 Ti. Их названия похожи на названия видеокарт предыдущих поколений, но загвоздка заключается в том, что стоить они будут значительно дороже.
В общем, трассировка лучей — штука недешевая. Мы считаем, что первое поколение видеокарт RTX должно заинтересовать лишь энтузиастов.
Естественно, растеризация никуда в ближайшие годы не уйдет, и новые видеокарты и с ней работают достаточно быстро — заметно быстрее, чем GTX 10XX. С другой стороны, производительности GTX 1080 Ti (которая теперь должна заметно подешеветь, хоть это вряд ли будет правдой для Беларуси) и так во многих случаях хватает для игры в разрешении 4К с частотой 60 кадров в секунду. Куда уж больше?
Что ж, 60 кадров в секунду — далеко не предел. 120- и даже 144-герцовые 4К-дисплеи уже поступили в продажу, и для обеспечения достаточной производительности 1080 Ti уже не хватит.
Все это, повторимся, касается только энтузиастов. Кроме того, реальные результаты тестов RTX 20XX пока не опубликованы — они появятся только после поступления новых видеокарт в продажу. Сейчас же остается лишь доверять словам самой Nvidia и ее партнеров (а это никогда не было хорошей идеей).
Ответим и на вопрос любителей AMD Radeon. У этой компании просто в несколько раз меньше инженеров, которые могли бы создать что-то подобное. В ближайшее время новые Radeon, кажется, показывать не собираются, но это не значит, что рейтрейсинг останется привилегией «зеленых». Важно знать, что трассировка лучей в современных играх будет работать на базе API DirectX, так что в теории будет доступна любому производителю «железа» — хватало бы производительности конкретной видеокарты и оптимизаций в драйверах.
Мы сомневаемся, что в рядах поклонников AMD еще есть энтузиасты — по крайней мере, те, которые интересуются именно видеокартами. В любом случае, первое поколение GPU с поддержкой рейтрейсинга лучше переждать.
Выводы очевидны. Трассировка лучей — технология с большим и светлым будущим. Пока что ее собирается использовать в своих продуктах только Nvidia, но и AMD (и, вомзможно, Intel, которая собирается анонсировать свою первую видеокарту потребительского класса в 2020) в стороне стоять явно не планирует.
Мечты первых пионеров 3D-графики наконец-то воплощаются в жизнь. Игры будут выглядеть куда более реалистично, а «честное» освещение позволит сделать их не только более красивыми, но и более интересными.
Как и любая другая новая (в этом случае, как мы уже сказали, она нова именно для видеоигр) технология, рейтрейсинг в своей первой итерации будет очень дорог для конечного потребителя. Поддерживать новые «фишки» будут далеко не все игры. Но энтузиасты и эксперты верят, что со временем на новый поезд перескочат абсолютно все. Просто потому, что старый поезд давно не может сдвинуться с мертвой точки.
Мнение: трассировка лучей – ещё одна бесполезная технология
Как говаривал бессменный глава Nvidia Дженсен Хуанг: «Покупка видеокарты без трассировки лучей – это просто безумие». Мне кажется, что он и сейчас так говорит, просто всем уже надоело слушать одно и то же. С появлением видеокарты Radeon RX 5700 ХТ никому не придёт в голову шальная мысль взять зелёную видеокарту, которая будет показывать в играх – 10 fps, но дороже и с лучиками. Хотя, находятся ещё такие индивиды, считающие точно так же, как великий Дженсен Хуанг. Давайте об этом поговорим.
реклама
Когда компания Nvidia рекламировала свою невероятно крутую технологию трассировки лучей, мелким шрифтом в одном из отдалённых уголков рекламного поста маркетологи написали, что лучики будут доступны только в 1080р. Мало того, эта информация верна только для дорогих видеокарт, таких как GeForce RTX 2080 и выше. На дешёвых GeForce RTX 2060 играть в лучи можно исключительно на средних настройках графики. Лично мне такая ситуация кажется странной. Мо моему мнению, видеокарты за 500 долларов покупают те, кто может себе позволить дорогой монитор с разрешением 2К или 4К.
И снова приведу в пример себя: в былые времена я часто и много играл, всякий раз я старался взять наиболее дорогую видеокарту и монитор, который мог себе позволить. Что же это получается, я покупаю 2К монитор за 500 долларов, видеокарту с лучами за 700 и не могу всем этим воспользоваться? Мне говорят, что я должен выбрать: или 2К на максималкках, но без лучей, или 1080р на средне-высоких, но с лучами. Выглядит очень странно. Вот представьте себе: я купил булку хлеба, заплатил за неё свои собственные деньги, но продавец мне говорит, что я должен выбрать: или кушать хлеб с колбасой или с сыром. Вместе никак. Как же так, ведь сыр и колбаса созданы друг для друга! Как прекрасно, что продавцы в магазинах не так жестоки, как Nvidia.
реклама
Игроделы добавляют лучи после того, как игра практически готова. Это напоминает то, как снимают фильмы в некогда популярном 3D-формате. Вначале монтировался фильм, а потом его отвозили на пару месяцев к индусам, которые и добавляли в картинке трехмерность, увеличивая параллакс, обманывая наши глаза и мозг. Технология трассировки лучей не готова. Это мейнстрим, который может выстрелить через пару лет. Нужны по-настоящему мощные видеокарты. А главное, нужна заинтересованность игроделов в реализации трассировки лучей. То, что сейчас подают под этой революционной технологией, можно называть как угодно, но только не улучшением картинки. Хотя, если бы я купил видеокарту за 800 долларов только из-за лучей, то, возможно, доказывал бы вам обратное, пытаясь убедить в крутости и инновационности технологии в первую очередь самого себя.
Какие видеокарты Nvidia и AMD поддерживают трассировку лучей
Трассировка лучей — одна из самых популярных функций современных видеокарт. Оптимизация технологии трассировки световых лучей обеспечивает более реалистичную картинку, которую можно увидеть в играх с высокими графическими требованиями. Рассказываем о тех видеокартах, которые уже поддерживают эту опцию.
Ввидеокарты Nvidia с функцией трассировки лучей
С момента запуска линейки RTX (Turing) компания Nvidia интегрировала в свою продукцию функцию трассировки лучей. Поэтому существует множество видеокарт, которые поддерживают эту опцию.
Примечание: на некоторых видеокартах Nvidia функция трассировки лучей разблокируется только после установки драйвера Geforce 425.31. Это относится к моделям Titan Xp, Titan X (Pascal), Geforce GTX 1660 Ti, Geforce GTX 1660, Geforce GTX 1080 Ti, Geforce GTX 1080, Geforce GTX 1070 Ti, Geforce GTX 1070 и Geforce GTX 1060 6GB.
Видеокарты AMD с трассировкой лучей
В то время как Nvidia уже некоторое время оснащает свои видеокарты функцией трассировки лучей, пользователям AMD придется набраться терпения. Графические процессоры AMD, поддерживающие эту технологию, еще только появляются.
Только новейшие видеокарты AMD серии RX 6000 будут поддерживать трассировку лучей. К ним относятся AMD Radeon RX 6800, AMD RADEON RX 6800 XT и AMD RADEON RX 6900 XT. Серия RX 6800 поступила в продажу в ноябре 2020 года, RX 6900 — в декабре 2020 года.
Трассировка лучей пришла на GeForce GTX: можете убедиться сами
С сегодняшнего дня трассировка лучей в реальном времени поддерживается не только видеокартами GeForce RTX, но также и некоторыми видеокартами GeForce GTX 16xx и 10xx. Драйвер GeForce Game Ready 425.31 WHQL, наделяющий видеокарты данной функцией, уже можно загрузить с официального сайта NVIDIA или обновить через приложение GeForce Now.
Список видеокарт, поддерживающих трассировку лучей в реальном времени, пополнили видеокарты GeForce GTX 1660 Ti и GTX 1660, Titan Xp и Titan X (Pascal), GeForce GTX 1080 Ti и GTX 1080, GeForce GTX 1070 Ti и GTX 1070, а также версия GeForce GTX 1060 c 6 Гбайт памяти. Конечно же, трассировка лучей здесь будет работать с некоторыми ограничениями по сравнению с видеокартами GeForce RTX. И чем младше видеокарта, тем ограничения будут сильнее. Однако тот факт, что владельцы даже не самой мощной GeForce GTX 1060 смогут «прикоснуться» к новой технологии, не может не радовать.
Если видеокарты GeForce RTX имеют специализированные вычислительные блоки (RT-ядра), обеспечивающие аппаратное ускорение трассировки лучей, то у видеокарт GeForce GTX таких элементов попросту нет. Поэтому в них трассировка лучей реализована через расширение DXR для Direct3D 12, а обработкой лучей будут заниматься обычные вычислительные шейдеры на массиве ядер CUDA.
Такой подход, конечно же, не позволит видеокартам на графических процессорах Pascal и младших Turing обеспечить такой же уровень производительности при трассировке лучей, на какой способны модели серии GeForce RTX. Опубликованные NVIDIA слайды с результатами тестирования производительности различных видеокарт с использованием трассировки лучей демонстрируют огромную разницу между моделями GeForce RTX и GeForce GTX.
Например, в игре Metro Exodus, где с помощью трассировки обеспечивается глобальное освещение, ни одна из видеокарт GeForce GTX не смогла обеспечить приемлемый FPS. Даже флагман прошлого поколения GeForce GTX 1080 Ti смог показать лишь 16,4 к/с. А вот в Battlefield V, где трассировка обеспечивает лишь отражения, флагман поколения Pascal всё же смог достичь 30 FPS.
Однако NVIDIA тестировала видеокарты при самых высоких настройках графики, с максимальной интенсивностью трассировки лучей и в разрешении 2560 × 1440 точек. То есть условия, мягко говоря, были не самые благоприятные: та же GeForce GTX 2060 в Metro Exodus набирала в среднем чуть больше 34 к/с. Добиться же «играбельного» FPS на старых видеокартах можно будет снизив разрешение и качество графики. Но в первую очередь на их производительности будут сказываться настройки интенсивности трассировки лучей.
Напомним, что на данный момент познакомиться с трассировкой лучей можно в трёх играх: Battlefield V, Metro Exodus и Shadow of the Tomb Raider. Также она доступна в трёх демо: Atomic Heart, Justice и Reflections. Как в играх, так и в демонстрациях нам предлагаются различные варианты использования трассировки лучей. Где-то она отвечает за отражения и тени, а где-то за глобальное освещение.
Какие видеокарты поддерживают трассировку лучей?
Трассировка лучей никуда не денется, в этом нет никаких сомнений, поэтому мы перечислили, какие видеокарты ее поддерживают.
Видеокарты нового поколения, выпущенные как AMD, так и NVIDIA, подтверждают эту реальность, хотя верно, что каждая делает это по-своему.
В случае AMD компания Саннивейл впервые реализовала оборудование, предназначенное для ускорения трассировки лучей в своей Radeon RX 6000, и сделала это, следуя любопытному подходу, поскольку такое оборудование реализовано в текстурных блоках, например мы видели в то время, когда анализировали SoC Xbox X Series, и может работать только с четырьмя операциями лучей или четырьмя операциями текстуры за такт.
Не знаете, что такое трассировка лучей и как она работает? Что ж, не волнуйтесь, неделю назад мы опубликовали специальный выпуск, посвященный этой теме, где мы объяснили, что такое трассировка лучей, и мы увидели все ее ключи, включая различные практические приложения, с возможностями оптимизации за счет снижения качества графики. Если у вас не было возможности прочитать его, сейчас хорошее время, чтобы взглянуть на него.
Видеокарты и трассировка лучей: разница между поддержкой и аппаратным ускорением
Например, GTX 1660 Super поддерживает трассировку лучей, она совместима с такой технологией, и то же самое верно для Radeon RX 5700. Обе видеокарты могут работать с трассировкой лучей, но не имеют специального оборудования для ускорения нагрузки, которая представляет Такая технология приводит к очень плохому результату, так что, например, в Quake 2 RTX GTX 1660 Super не может поддерживать стабильные 30 кадров в секунду в разрешении 720p и с пониженным качеством, если мы не активируем масштабирование разрешения, что означает, что он может упасть ниже 1280 x 720 пикселей.
Видеокарты со специальным оборудованием для ускорения трассировки лучей не имеют этой проблемы и могут обеспечить гораздо лучшие результаты, чем карты без такого оборудования. Я уже говорил об этом в других случаях, но я повторяю, это очень похожая ситуация на то, что произошло, когда начали прибывать первые видеокарты с поддержкой T&L (преобразование и освещение), те, у которых не было выделенного оборудования, могли запускать его. программным обеспечением, но потеря производительности была огромной.
В общем, важно помнить, что трассировка лучей – это очень требовательная технология, и даже на высокопроизводительных современных видеокартах она оказывает очень большое влияние, настолько, что может во многих случаях уменьшите частоту кадров вдвое. Выделенное оборудование ускоряет часть дополнительной работы, связанной с трассировкой лучей, но по-прежнему представляет собой дополнительную нагрузку, которая сокращает время, доступное для рендеринга каждого кадра, что в конечном итоге ощущается даже при работе с такими технологиями, как DLSS 2.0.
Трассировку лучей можно выполнять разными способами, поэтому эта технология совместима с широким спектром видеокарт. Однако, если мы ограничимся текущими стандартами и применением этой технологии в мире видеоигр, что, в конце концов, и является тем, что нас интересует, список официально поддерживаемых моделей значительно сократится, как мы увидим ниже.
Видеокарты NVIDIA с поддержкой трассировки лучей
Нет аппаратного ускорения
С аппаратным ускорением
Видеокарты AMD с поддержкой трассировки лучей
Нет аппаратного ускорения
AMD не имеет видеокарт, поддерживающих трассировку лучей, без специального оборудования. Однако есть одно исключение, а именно то, что в Crysis Remastered можно включить трассировку лучей на моделях до RX 6000, поскольку эта технология работает на программном уровне.
С аппаратным ускорением
Грядущие графические карты, выпущенные AMD, известные как Radeon RX 6700-6700 XT и RX 6600-600 XT, также будут оснащены специальным оборудованием для ускорения трассировки лучей.
Стоит ли покупать видеокарту с ускорением трассировки лучей?
Метки трассировки лучей при правильном применении дают огромный скачок в графике. Я тестировал его во многих играх, используя RTX 2080 Super, а позже и RTX 3080, и да, разница огромна. В таких играх, как Control, Cyberpunk 2077 и Metro Exodus, например, эта технология меняет игровой процесс и добавляет фантастический уровень реализма.
Однако есть и другие названия, в которых изменение более тонкое, и требуется немного больше времени, чтобы оценить улучшение. Улучшение все еще очень заметно, когда мы сосредотачиваемся на нем, но оно остается на заднем плане, когда мы начинаем играть в игру. Shadow of the Tomb Raider, который применяет трассировку лучей к теням и окклюзии окружающей среды, будет хорошим примером.
Мы думаем, что трассировка лучей имеет смысл при правильном использовании и когда мы можем перемещать ее, не жертвуя при этом гибкостью. Имея это в виду, если бы вы спросили меня, стоит ли вам покупать видеокарту, совместимую с такой технологией, я бы сказал, что да, если вы можете позволить себе модель, которая предлагает вам мощность, необходимую для оптимальной игры с такой технологией. и сохраняя собственное разрешение вашего монитора.
Например, представьте пользователя с бюджетом в 350 евро, который хочет играть в 4K. На эти деньги он мог купить RTX 2060, видеокарту, которая недостаточно мощная, чтобы перемещать игры в высоком качестве с активной трассировкой лучей. В вашем случае лучше поискать подержанную Radeon RX 5700 XT.