Nvidias RTX-GPU-Serie: Wie Echtzeit-Raytracing das Gaming verändert
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Anfang dieses Jahres stellte Nvidia seine neue Serie von Grafikprozessoren (Graphics Processing Units, 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 Möglichkeit ausgestattet, Ray Tracing in Echtzeit durchzuführen. Aber was ist Raytracing und warum ist es so wichtig?
Was kam vor der Raytracing?
Das Wort „Rendern“ wird häufig verwendet, wenn es um Grafikkarten oder Spiele geht. Beim Rendern wird ein dreidimensionales Objekt in ein zweidimensionales Bild umgewandelt, das auf Ihrem Bildschirm realistisch erscheint. Spiele sind interaktiv und rendern Objekte, während die Bewegung eines Spielers die Perspektive auf dem Bildschirm ändert.
Dies bedeutet, dass es notwendig ist, eine Möglichkeit zu haben, um sicherzustellen, dass die Grafiken realistisch aussehen. Entwickler haben dies mithilfe von Echtzeit-Rendering erreicht, aber seit Jahrzehnten wird dieselbe Technologie verwendet: Rasterisierung .
Die Rasterisierung ist eine Technologie, die sich im Kern auf Dreiecke stützt. Sie sieht 3D-Objekte als eine große Sammlung von Polygonen aus Dreiecken. Es sammelt verschiedene Arten von Daten, wie Position, Farbe, Textur und dergleichen, aus den drei Eckpunkten der Dreiecke.
Es werden nicht alle Daten benötigt, daher werden die Daten verfeinert. Es legt den Bildschirm als Referenzrahmen fest und bestimmt dann, wie die Pixel angezeigt werden. Sobald dies erledigt ist, wird ein bisschen gearbeitet und das Bild wird auf Ihrem Bildschirm angezeigt. Es ist eine Menge Arbeit, aber die GPUs (wie kann man eine GPU, eine CPU und eine APU unterscheiden? Was ist der Unterschied zwischen einer APU, einer CPU und einer GPU? Was ist der Unterschied zwischen einer APU, einer CPU und einer GPU?) In den letzten fünf oder mehr Jahren gab es eine Reihe von Begriffen, die wirbelten, um Computerhardware zu beschreiben. Einige dieser Begriffe umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, APU, CPU und GPU genug Energie, um es in einem Bruchteil einer Sekunde zu erledigen und es mehrere Male innerhalb einer Sekunde zu aktualisieren, damit die Bewegung sehr flüssig erscheint.
Raytracing vs. Rasterisierung
In der realen Welt kann man 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 große Menge an Details sehen können. Dies zu replizieren ist eine sehr schwierige Aufgabe, aber mit Ray Tracing 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 auftrifft. 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 erreicht.
Wenn mehrere Lichtquellen vorhanden sind, werden alle durch Raytracing erfasst. Anstatt jedes Pixel wie einen Punkt auf einem Polygonnetz zu behandeln, wie dies bei der Rasterung der Fall ist, wird bei der Strahlverfolgung jedes Pixel als Lichtstrahl behandelt, der vergleichbar ist mit dem, was das menschliche Auge tatsächlich sieht.
Warum ist Ray Tracing jetzt plötzlich relevant?
Die Film- und Animationsbranche verwendet bereits die Raytracing-Technologie, um Szenen so realistisch wie möglich darzustellen. Beachten Sie, dass hierfür keine Raytracing-Funktion in Echtzeit erforderlich ist. Ihre aktuelle GPU könnte wahrscheinlich auch Raytracing unterstützen.
Je nachdem, wie schwer die Szene ist, die Sie rendern möchten, kann es jedoch einige 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 kann.
Natürlich erfordert Ray Tracing viel mehr Verarbeitung als die 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 realistisch wirkendes Bild zu erhalten. Es wird jedoch oft nur für ausgewählte Teile einer Szene verwendet. Die GPU verarbeitet den Rest der Szene durch Rastern.
Dies bringt uns zu Nvidias Ansatz mit der neuesten Serie von GPUs und speziell dem, was sie mit RTX tun.
Wie funktioniert die RTX-GPU von Nvidia?
Die neueste GPU-Generation von Nvidia, auch Turing genannt, ist eine offensichtliche Verbesserung auf dem Papier. Nvidia fertigt diese mit einem neuen, kleineren 12-Nanometer-Verfahren. Sie sind angeblich 50% leistungsstärker und 10-mal schneller als die Vorgängergeneration. 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 für die vorherigen Generationen verwendet hat. 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 dem Raytracing gewidmet ist. Dies ist eine Premiere.
All dies wird in Kombination verwendet, um das Ray Tracing zu beschleunigen und es in Echtzeit zum Laufen zu bringen.
Um diese neue Hardware effizient zu nutzen, bietet Nvidia eine Reihe von Software an. Mit Nvidia OptiX können Sie die Ray-Tracing-Funktionen der Hardware optimal nutzen. Es hat auch einen "AI-beschleunigten Denoiser". Wie Sie wissen, müssen Sie für die Raytracing-Funktion Licht verwenden, um das Aussehen eines virtuellen Bildes zu bestimmen.
Aus diesem Grund ist in Bereichen mit wenig bis gar keinem Licht mit Rauschen zu rechnen. Der Denoiser hilft, das loszuwerden. Nvidia arbeitet auch daran, die Raytracing-Funktion der Vulkan-API zu unterstützen. Was sind Vulkan-Laufzeitbibliotheken in Windows? 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 ist alles, was Sie über Vulkan wissen müssen. Weiterlesen .
Auch hier ist Nvidia nicht alleine. Möglicherweise kennen Sie DirectX von Microsoft, eine Voraussetzung für die Ausführung vieler Spiele unter Windows (Installieren und Aktualisieren von DirectX Herunterladen, Installieren und Aktualisieren von DirectX auf Ihrem PC Herunterladen, Installieren und Aktualisieren von DirectX auf Ihrem PC Fragen Sie sich, warum DirectX? Wenn Ihr Windows 10-System installiert ist oder Sie wissen, wie Sie es aktualisieren können, erklären wir Ihnen, was Sie wissen müssen. Microsoft hat eine Erweiterung seiner neuesten Version namens DirectX Ray Tracing (DXR) angekündigt. Dies soll dazu beitragen, Software-Support für Entwickler bereitzustellen, damit diese ihr Spiel anpassen können, um den vollen Nutzen aus Nvidias RTX zu ziehen.
RTX wird die neuen Funktionen für Hardware-Power und Ray-Tracing zusammen mit der alten zuverlässigen Rasterung und anderen verwandten Prozessen nutzen, um ein Spielerlebnis zu bieten, das realistischer als je zuvor aussieht.
Verfolgt Ray die Antwort auf Grafiken der nächsten Generation?
Nicht ganz. Ray Tracing wurde in einem alltäglichen Consumer-Szenario bisher noch nicht verwendet. Aus diesem Grund wird es einige Zeit dauern, bis die Verbraucherindustrie diese Technologie angepasst hat. Entwickler haben bereits damit begonnen, diese Technologie in ihre Spiele zu integrieren. Zum Zeitpunkt des Schreibens unterstützen es jedoch nur eine Handvoll Spiele.
Falls Sie überlegt haben, Ihre GPU zu aktualisieren, warten Sie eine Weile, um zu sehen, wie sich die Technologie weiterentwickelt. In jedem Fall dürfte Raytracing die Zukunft des Spielens sein. Möglicherweise erfolgt dies über RTX oder eine andere entsprechende Technologie, die irgendwann in der Zukunft veröffentlicht wird.
Nur die Zeit kann es verraten. In der Zwischenzeit finden Sie eine Übersicht über die Unterschiede zwischen Fernsehgeräten, Spielemonitoren und Nvidias BFGD-Displays. Nvidia BFGD vs. das Big Format Gaming Display (BFGD). Ist dieser neue TV-Typ tatsächlich eine Innovation oder nur ein Marketing-Gag? Weiterlesen .
