NVIDIA y sus socios están haciendo una serie de anuncios del raytracing en GDC 2019 para impulsar el ecosistema en torno a esta nueva tecnología.

Durante décadas, NVIDIA ha estado trabajando para lograr el sueño del trazado de rayos de videojuegos en tiempo real. Se requirieron millones de horas de investigación y desarrollo, centrándose en todo, desde el hardware de GPU ysoftware, a las API y los motores de juegos actualizados, a las herramientas de desarrollo y denoisers. En 2018, todo el arduo trabajo se realizó con el lanzamiento de las GPU GeForce RTX , las primeras tarjetas gráficas de consumo del mundo con hardware dedicado al Raytracing, que permite que se realicen efectos realistas en tiempo real con alta fidelidad.

Desde entonces, nuestros equipos de software y desarrolladores han seguido trabajando, lo que nos ha permitido optimizar nuestra tecnología de rastreo de rayos, hacer nuevos avances en el software y ayudar a los desarrolladores a acelerar aún más el rendimiento del rastreo de rayos en los juegos. Debido a este trabajo, hemos acelerado drásticamente el rendimiento del trazado de rayos para las GPU GeForce RTX, y ahora podemos habilitar DirectX Raytracing ( DXR ) en GeForce GTX 1060 6GB y tarjetas de gráficos superiores a través de una actualización de Game Ready Driver, que se espera para abril.

La base de instalación mucho más grande de GPU con capacidad de RT impulsará la adopción por parte de los desarrolladores de la tecnología de trazado de rayos, brindando más juegos para los usuarios de GeForce RTX y GeForce GTX. Los jugadores de GeForce GTX tendrán la oportunidad de usar el trazado de rayos en configuraciones y resoluciones de menor calidad de RT, mientras que los usuarios de GeForce RTX experimentarán un rendimiento hasta 2-3 veces más rápido gracias a los RT Cores dedicados en sus GPU, permitiendo el uso de configuraciones de mayor calidad y resoluciones en cuadros superiores.

El trazado de rayos introduce varias cargas de trabajo nuevas para que realice la GPU. Lo primero es determinar en qué triángulo de la escena del juego se intersectará un rayo. Se utiliza una técnica de computación intensiva llamada Jerarquía de volumen delimitación, o BVH, para calcular esto. Después de que se calculan los rayos, se aplica un algoritmo de eliminación de ruido para mejorar la calidad visual de la imagen resultante, de modo que se puedan emitir menos rayos totales, permitiendo que el proceso sea posible en tiempo real.

Los núcleos RT en las GPU GeForce RTX proporcionan hardware dedicado para acelerar BVH y rayo / triángulocálculos de intersección, acelerando dramáticamente el trazado de rayos. En el hardware GeForce GTX, estos cálculos se realizan en los núcleos de sombreado, un recurso compartido con muchas otras funciones gráficas de la GPU.

La arquitectura Turing que utilizan las GPU GeForce RTX se diseñó desde el principio para DXR -tipo de cargas de trabajo. Pascal, por otro lado, se lanzó en 2016 y fue diseñado para DirectX 12.

Para ver qué significa esto en la práctica, examinemos un cuadro de juego de Metro Exodus , que presenta una iluminación global trazada por rayos:

Los gráficos analizan la utilización de GPU en Pascal, Turing con núcleos RT deshabilitados (a través de una configuración de software especial para mostrar el rendimiento de la GeForce RTX 2080 sin el uso de núcleos RT) y Turing con núcleos RT y DLSS habilitados.

En las GPU de arquitectura Pascal, vemos que el seguimiento de rayos y todas las demás tareas de representación de gráficos son manejadas por los núcleos de sombreado FP32 Pascal. Esto lleva más tiempo en realizarse, traduciéndose a un FPS más bajo.

La arquitectura de Turing introdujo los núcleos INT32 que funcionan simultáneamente con los núcleos FP32. Estos se encuentran en las tarjetas gráficas GeForce RTX, y en las tarjetas gráficas GeForce GTX 1660 Ti y GTX 1660 , lo que ayuda a reducir drásticamente el tiempo de fotogramas.

Cuando habilitamos los núcleos RT dedicados en las GPU GeForce RTX, se levanta una carga sustancial de los núcleos de sombreado, lo que mejora aún más el rendimiento. Y cuando examinamos solo el subconjunto de trazado de rayos de la carga de trabajo de gráficos, RTX 2080 es 10 veces más rápido.

Cuando tomamos en cuenta el DLSS , una tecnología acelerada por AI impulsada por los núcleos tensoriales de Turing , la tasa de cuadros de Metro Exodus es aproximadamente 3 veces más rápida en la GeForce RTX 2080 que en la tarjeta gráfica de consumo más rápida de arquitectura Pascal, la GeForce GTX 1080 Ti.

A continuación puede ver el rendimiento en varios títulos de trazado de rayos, ejecútelos en Pascal (GTX 1080 Ti) y Turing (RTX 2080) con la máxima calidad en el juego y la configuración de rastreo de rayos, a 2560×1440. Las gráficas muestran las ganancias en FPS desglosadas por cada componente de la arquitectura de Turing: mejoras en el núcleo del sombreado, como las operaciones de punto flotante y enteros concurrentes, núcleos RT y núcleos tensoriales (DLSS). Y para mostrar el rendimiento del RTX 2080 con y sin los núcleos RT, hemos utilizado configuraciones de software especiales.

Metro Exodus usa iluminación global con trazado de rayos en tiempo real para generar escenas dinámicas con una iluminación indirecta más realista que se actualiza en tiempo real a medida que ocurren cambios y eventos en el mundo del juego. En otras palabras, la luz rebota naturalmente, iluminando e iluminando los detalles circundantes. Y si el sol se mueve o las persianas se abren, la iluminación de la habitación cambia de manera realista, presentando la habitación con una luz completamente nueva.

Este proceso requiere que se emita un rayo para cada píxel, lo que hace que la iluminación global del trazado de rayos sea mucho más intensiva en rendimiento que la representación de efectos más simples, como las reflexiones limitadas del trazado de rayos. En este caso, los núcleos RT proporcionan un gran impulso, ya que el RTX 2080 funciona hasta 3 veces más rápido que el GTX 1080 Ti.

Shadow of the Tomb Raider está implementando sombras trazadas con rayos en un parche próximo, mejorando las sombras existentes e introduciendo nuevas sombras inmersivas en tiempo real que están más allá de las capacidades de las técnicas tradicionales de rasterización. En este caso, el RTX 2080 se desempeña hasta 2 veces más rápido que el GTX 1080 Ti.

Los reflejos DXR de Battlefield ^TM V se aplican exclusivamente a superficies reflectantes, como agua, vidrio, espejos y metal. Al utilizar este enfoque, se necesitan menos rayos, lo que permite un rendimiento más rápido en las GPU.

3DMark Port Royal emplea el trazado de rayos para reflejos y sombras. Su uso del trazado de rayos para efectos múltiples coloca una carga de trabajo RT significativamente mayor en la GPU, lo que requiere el uso de núcleos RT para ejecutar el punto de referencia a más de 30 FPS.

Como se ve en los gráficos anteriores, el rendimiento del trazado de rayos varía de un juego a otro y de un efecto a otro. En Battlefield V , los reflejos de trazado de rayos son computacionalmente menos exigentes que los efectos de iluminación global en Metro Exodus y los efectos de sombra en Shadow of the Tomb Raider . Si un juego utiliza múltiples efectos de trazado de rayos, como en Atomic Heart y 3DMark Port Royal , los núcleos RT especializados ofrecen mayores beneficios de rendimiento.

Cuando DXR está habilitado por un controlador Game Ready, previsto para abril, las tarjetas gráficas GeForce GTX compatibles funcionarán sin actualizaciones de juegos porque los juegos con trazado de rayos se basan en DirectX 12, DirectX Raytracing API, DXR. Esta API estándar de la industria utiliza cargas de trabajo de trazado de rayos de tipo computacional que son compatibles con ambas unidades de hardware dedicadas, como los núcleos RT y los núcleos de sombreado de propósito general de la GPU.

Las computadoras portátiles con GPU de Pascal y Turing equivalentes también estarán habilitadas

Tenga en cuenta que solo las GPU GeForce GTX con rendimiento y memoria suficientes para las capacidades básicas de rastreo de rayos están habilitadas por la actualización, ya que sin hardware especializado como los núcleos RT, las cargas de trabajo de rastreo de rayos se ejecutan simultáneamente con todas las demás tareas de procesamiento de gráficos. sustancial carga en la GPU.

El trazado de rayos en tiempo real ha reinventado los gráficos. Y ahora, el soporte del motor está disponible en Unreal Engine y Unity , se está enviando contenido emocionante, se están realizando varios anuncios en el GDC de esta semana, y hay mucho más en proceso; El impulso alrededor del trazado de rayos en tiempo real continúa creciendo.