RTX-GPU-Serie von Nvidia: Wie Echtzeit-Raytracing das Spielen verändert

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Anfang dieses Jahres stellte Nvidia seine neue Reihe von Grafikprozessoren (GPUs) unter dem neuen Namen RTX vor. Dies ist ein Upgrade der früheren GTX-GPU-Serie, aber das Branding ist nicht die einzige Änderung.

Nvidia hat diese GPUs nun mit der Fähigkeit ausgestattet, Echtzeit auszuführen Raytracing. Aber was ist Raytracing und warum ist es so wichtig?

Was kam vor Ray Tracing?

Das Wort „Rendern“ wird häufig verwendet, wenn es um Grafikkarten oder Spiele geht. Beim Rendern wird ein dreidimensionales Objekt in ein zweidimensionales Bild konvertiert, das auf Ihrem Bildschirm realistisch erscheint. Spiele sind interaktiv und rendern Objekte, wenn die Bewegung eines Spielers die Perspektive auf dem Bildschirm ändert.

Dies bedeutet, dass eine Möglichkeit vorhanden sein muss, um sicherzustellen, dass die Grafiken realistisch aussehen. Entwickler haben dies mithilfe von Echtzeit-Rendering erreicht, verwenden jedoch seit Jahrzehnten dieselbe Technologie: Rasterung.

Rasterisierung ist eine Technologie, die im Kern auf Dreiecken beruht. Es sieht 3D-Objekte als eine große Sammlung von Polygonen aus Dreiecken. Es sammelt verschiedene Arten von Daten wie Position, Farbe, Textur usw. aus den drei Punkten der AKA-Eckpunkte der Dreiecke.

Nicht alle diese Daten werden benötigt, daher werden die Daten verfeinert. Es legt den Bildschirm als Referenzrahmen fest und legt dann fest, wie die Pixel angezeigt werden sollen. Sobald dies erledigt ist, wird ein wenig verarbeitet und das Bild wird auf Ihrem Bildschirm angezeigt. Es ist viel Arbeit, aber die GPUs (wie man eine GPU, eine CPU und eine APU voneinander unterscheidet Was ist der Unterschied zwischen einer APU, einer CPU und einer GPU?In den letzten fünf oder mehr Jahren gab es eine Reihe verschiedener Begriffe, die Computerhardware beschreiben. Einige dieser Begriffe umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, APU, CPU und GPU. Aber... Weiterlesen ) haben genug Kraft, um es innerhalb von Sekundenbruchteilen zu erledigen, und aktualisieren Sie es innerhalb einer Sekunde mehrmals, damit die Bewegung sehr flüssig erscheint.

Ray Tracing vs. Rasterisierung

In der realen Welt können Sie Dinge sehen, wenn Licht auf sie trifft. Die Beleuchtung in der realen Welt ist sehr komplex. Jeder Lichtstrahl wird mehrmals reflektiert und gebrochen, bevor er unsere Augen erreicht, sodass wir die hohe Detailgenauigkeit erkennen können. Dies zu replizieren ist eine sehr schwierige Aufgabe, aber mit Raytracing ist die Technologie jetzt näher als je zuvor.

Wie der Name schon sagt, beruht die Strahlverfolgung auf der Verfolgung jedes einzelnen Lichtstrahls, der auf Objekte in einer virtuellen dreidimensionalen Szene trifft. Die Strahlverfolgung folgt dem Weg der Lichtstrahlen von der Lichtquelle zu den Objekten und jeder Reflexion und Brechung, die sie durchlaufen, bevor sie schließlich den Bildschirm erreichen.

Wenn mehrere Lichtquellen vorhanden sind, werden alle durch Raytracing berücksichtigt. Anstatt jedes Pixel wie die Rasterung als Punkt auf einem Netz von Polygonen zu behandeln, strahlen Sie Beim Tracing wird jedes Pixel als Lichtstrahl behandelt, der mit dem tatsächlichen Sehen des menschlichen Auges vergleichbar ist Dinge.

Warum ist Ray Tracing jetzt plötzlich relevant?

Die Film- und Animationsindustrie verwendet bereits Raytracing-Technologie zum Rendern von Szenen, um sie so realistisch wie möglich zu gestalten. Beachten Sie, dass hierfür keine Echtzeit-Raytracing-Funktion erforderlich ist. Ihre aktuelle GPU könnte wahrscheinlich auch Raytracing verarbeiten.

Je nachdem, wie schwer die Szene ist, die Sie rendern möchten, kann es jedoch mehrere Tage dauern, bis nur wenige Sekunden dreidimensionaler Bilder gerendert sind. Beim Spielen müssen GPUs die Szenen unterwegs rendern. Die Hauptanforderung hierfür ist Hardware, die dies in Echtzeit tun kann.

Natürlich erfordert Raytracing viel mehr Verarbeitung als Rasterung und ist daher eine GPU-intensive Aufgabe. Die Verwendung von Raytracing für jeden Teil einer virtuellen Szene ist der ideale Weg, um ein möglichst realistisches Bild zu erhalten. Es wird jedoch häufig nur für ausgewählte Teile einer Szene verwendet. Die GPU verarbeitet den Rest der Szene durch Rasterung.

Dies bringt uns zu Nvidias Ansatz mit der neuesten GPU-Serie und insbesondere zu den Funktionen von RTX.

Wie funktioniert die RTX-GPU von Nvidia?

Die neueste Generation von GPUs von Nvidia, auch Turing genannt, ist eine offensichtliche Verbesserung auf dem Papier. Nvidia stellt diese mit einem neuen, kleineren 12-Nano-Meter-Verfahren her. Sie behaupten auch, 50% leistungsstärker und zehnmal so schnell wie die vorherige Generation zu sein. Diese Zahlen bedeuten jedoch nicht viel.

Wichtig ist, wie Nvidia die Grundstruktur der GPU verändert hat.

Diese neuen GPUs tragen die üblichen CUDA-Kerne, die Nvidia seit früheren Generationen verwendet. Darüber hinaus werden sie mit speziellen „Tensor“ -Kernen für maschinelles Lernen und „RT“ -Kernen für Raytracing geliefert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Nvidia diese GPUs auf einer neuen Architektur basiert, die intelligenter ist und über eine Hardware verfügt, die speziell für Raytracing entwickelt wurde. Dies ist eine Premiere.

All dies wird in Kombination verwendet, um die Strahlverfolgung zu beschleunigen und sie in Echtzeit zum Laufen zu bringen.

Um diese neue Hardware effizient nutzen zu können, verfügt Nvidia über eine Reihe von Software. Mit Nvidia OptiX können Sie die Raytracing-Funktionen der Hardware optimal nutzen. Es hat auch einen "AI-beschleunigten Entrauscher". Wie Sie wissen, basiert die Raytracing-Funktion auf der Verwendung von Licht, um zu bestimmen, wie ein virtuelles Bild aussieht.

Aus diesem Grund ist in Bereichen mit wenig bis gar keinem Licht ein gewisser Lärm zu hören. Der Entrauscher hilft dabei, das loszuwerden. Nvidia arbeitet auch daran, die Raytracing-Funktion zu unterstützen Vulkan API Was sind Vulkan-Laufzeitbibliotheken in Windows?Sehen Sie sich die Vulkan-Laufzeitbibliotheken auf Ihrem PC an und fragen Sie sich, was in aller Welt sie sind? Hier finden Sie alles, was Sie über Vulkan wissen müssen. Weiterlesen .

Auch damit ist Nvidia nicht allein. Möglicherweise kennen Sie Microsoft DirectX, eine Voraussetzung für die Ausführung vieler Spiele unter Windows (So installieren und aktualisieren Sie DirectX Herunterladen, Installieren und Aktualisieren von DirectX auf Ihrem PCSie fragen sich, warum DirectX auf Ihrem Windows 10-System installiert ist oder wie Sie es aktualisieren können? Wir erklären Ihnen, was Sie wissen müssen. Weiterlesen ). Microsoft hat jetzt eine Erweiterung der neuesten Version namens DirectX Ray Tracing (DXR) angekündigt. Dies soll dazu beitragen, dass Entwickler Software-Support erhalten, um ihr Spiel so anzupassen, dass Nvidias RTX optimal genutzt wird.

RTX wird die neuen Hardware-Power- und Ray-Tracing-Funktionen zusammen mit den alten zuverlässigen verwenden Rasterisierung und andere damit verbundene Prozesse, um ein Spielerlebnis zu bieten, das realistischer aussieht denn je.

Verfolgt Ray die Antwort auf Grafiken der nächsten Generation?

Nicht ganz. Ray Tracing wurde bisher noch nicht in einem alltäglichen Verbraucherszenario verwendet. Aus diesem Grund wird es einige Zeit dauern, bis die Verbraucherindustrie diese Technologie angepasst hat. Entwickler haben bereits begonnen, diese Technologie in ihre Spiele zu integrieren. Zum Zeitpunkt des Schreibens unterstützen es jedoch nur eine Handvoll Spiele.

Für den Fall, dass Sie darüber nachgedacht haben Aktualisieren Sie Ihre GPUEs könnte die bessere Option sein, eine Weile zu warten, um zu sehen, wie sich die Technologie weiterentwickelt. In jedem Fall ist Raytracing wahrscheinlich die Zukunft des Spielens. Es kann sein, dass es über RTX oder eine andere gleichwertige Technologie erfolgt, die irgendwann in der Zukunft veröffentlicht wird.

Nur die Zeit kann es verraten. In der Zwischenzeit sehen Sie sich diese raffinierte Aufschlüsselung der Unterschiede zwischen Fernsehgeräten, Gaming-Monitoren und BvGD-Displays von Nvidia Nvidia BFGD vs. Gaming Monitor vs. TV: Die Unterschiede erklärtNvidia kündigte das Big Format Gaming Display (BFGD) an. Ist diese neue Art von Fernsehen tatsächlich eine Innovation oder nur eine Marketing-Spielerei? Weiterlesen .