Esimese põlvkonna RTX-graafikakaardid 2018. aastal tutvustas Nvidia maailmale uhiuut funktsiooni, mis pidi muutma mängumaastikku, nagu me seda tunneme. Esimese põlvkonna RTX 2000 seeria graafikakaardid põhinesid uuel Turingi arhitektuuril ja tõid kaasa reaalajas kiirte jälgimise toetuse mängudes. Kiirjälgimine oli juba olemas olnud professionaalses 3D-animatsioonis ja sünteetilistes väljades, kuid Nvidia toetas mängude reaalajas renderdamist, kasutades traditsioonilist rasteriseerimist, mis pidi muutma mängu, Ray-jälgimistehnoloogia abil. Rastreerimine on traditsiooniline tehnika, mille kaudu mänge renderdatakse, samal ajal kui Ray Tracing kasutab keerulisi arvutusi, et täpselt kujutada, kuidas valgus mängukeskkonnas suhtleb ja käitub nagu päriselus. Kiirte jälgimise ja rasteriseerimise kohta saate rohkem teada selles sisutükis .
Ray Tracing Reflections võib olla Ray Tracing'i kõige meeldivam rakendus mängudes - pilt: Nvidia
Veel 2018. aastal polnud AMD-l vastust Nvidia graafikakaartide seeria RTX ja nende kiirte jälgimise funktsionaalsusele. Punane meeskond polnud lihtsalt valmis Nvidia uuenduslikuks tutvustuseks ja see pani nende parimad pakkumised Team Greeniga võrreldes oluliselt ebasoodsamasse olukorda. AMD RX 5700 XT oli fantastiline graafikakaart hinnaga 399 dollarit, mis võrdles 499 dollari suuruse RTX 2070 Super jõudlust. AMD suurim probleem oli aga asjaolu, et konkursil pakuti tehnoloogiat, mida neil polnud. See koos mitmekesise funktsioonikomplekti, DLSS-toe, stabiilsete draiverite ja üldise suurepärase jõudlusega seavad Nvidia pakkumised Turingi ja RDNA põlvkonna jaoks oluliseks eeliseks.
Kiirjälgimisega AMD RX 6000 seeria
Kiire edasiliikumine aastani 2020 ja AMD on lõpuks toonud võitluse Nvidia tipptasemel pakkumisteni. AMD pole mitte ainult mängudes reaalajas kiirete jälgimise tuge kasutusele võtnud, vaid on välja andnud ka 3 graafikakaarti, mis on Nvidia parimate graafikakaartide jaoks ülimalt konkurentsivõimelised. AMD RX 6800, RX 6800 XT ja RX 6900 XT võitlevad vastamisi Nvidia RTX 3070, RTX 3080 ja RTX 3090-ga. Lõpuks on AMD konkurentsivõimeline ka tootekorpuse kõige tipus, mis on paljutõotav uudis ka tarbijatele.
Kiirjälgimine on üks põhifunktsioone, mille AMD on selle põlvkonna kasutusele võtnud - Image: AMD
Kuid ka AMD jaoks pole asjad täiesti positiivsed. Kuigi AMD on kasutusele võtnud reaalajas kiirte jälgimise toetuse mängudes, sai nende kiirjälgimise jõudluse nii arvustajad kui ka üldtarbijad leige vastuvõtu osaliseks. See on mõistetav, kuna see on AMD esimene Ray Tracing'i katse, seega oleks pisut ebaõiglane eeldada, et nad annavad esimesel katsel parima Ray Tracing'i jõudluse. Kuid see tekitab küsimusi selle kohta, kuidas AMD Ray Tracing'i juurutamine töötab, võrreldes Nvidia rakendusega, mida nägime Turingi ja nüüd Ampere arhitektuuriga.
Nvidia RTX Technologies komplekt
Peamine põhjus, miks AMD katse Nvidiaga võrreldes alla jõuab, on see, et AMD mängis sisuliselt Nvidiale järelejõudmist ja tal oli enam-vähem ainult 2 aastat aega Ray Tracing'i rakendamise arendamiseks ja täiustamiseks. Nvidia seevastu on seda tehnoloogiat arendanud juba palju kauem, kuna neil polnud kellegi vastu, kes konkureeriks tootekogumi tipus. Nvidia mitte ainult ei pakkunud Ray Tracing'i tuge enne AMD-d, vaid sellel oli ka tehnoloogia ümber ehitatud parem tugiökosüsteem.
Nvidia kujundas oma RTX 2000 seeria graafikakaardid, mille esmaseks fookuseks oli Ray Tracing. See ilmneb kogu Turingi arhitektuuri enda kujundamisel. Nvidia mitte ainult ei korrutanud CUDA südamike arvu, vaid lisasid ka spetsiaalsed kiirtejälgimissüdamikud, mida nimetatakse RT-tuumadeks ja mis töötavad suurema osa kiirtejälgimiseks vajalikest arvutustest. Nvidia töötas välja ka tehnoloogia, mis on tuntud kui “Deep Learning Super Sampling ehk DLSS”, mis on fantastiline tehnoloogia, mis kasutab sügavat õppimist ja tehisintellekti, et täita üles- ja ülesehitustöid ning kompenseerida ka kiirtejälgimise jõudluskaod. Nvidia tutvustas GeForce seeria kaartides ka spetsiaalseid „Tensor Cores“, mis on mõeldud süvendatud õppimise ja tehisintellekti ülesannete (nt DLSS) abistamiseks. Lisaks sellele töötas Nvidia ka mängustuudiotega, et optimeerida eelseisvaid Ray Tracing'i mänge spetsiaalse Nvidia riistvara jaoks, et jõudlust saaks maksimeerida.
Ray Tracing'is käitub valgus mängus nii nagu reaalses elus - Pilt: Nvidia
Nvidia RT südamikud
RT või Ray Tracing Core on Nvidia spetsiaalsed riistvarasüdamikud, mis on spetsiaalselt ette nähtud mängude reaalajas kiirte jälgimisega seotud arvutusliku töökoormuse käsitlemiseks. Ray Tracingile mõeldud spetsiaalsete südamike olemasolu koormab CUDA tuumadelt suure koormuse, mis on pühendatud mängude standardsele renderdamisele, nii et tuumade kasutamise küllastumine ei mõjutaks jõudlust liiga palju. RT südamikud ohverdavad mitmekülgsuse ja rakendavad spetsiaalse arhitektuuriga riistvara spetsiaalsete arvutuste või algoritmide jaoks kiirema kiiruse saavutamiseks.
Levinumad kiirte jälgimise kiirendusalgoritmid, mis on üldtuntud, on BVH ja Ray Packet Tracing ning Turingi arhitektuuri skemaatiline diagramm mainib ka BVH (Bounding Volume Hierarchy) transversaalset. RT Core on loodud mängude Ray Traced renderdamisega seotud käskude tuvastamiseks ja kiirendamiseks.
RT tuum selgitatud - pilt: Nvidia
Nvidia endise GPU vanemarhitekti Yubo Zhangi sõnul:
“[Tõlgitud] RT südamik lisab SM-le sisuliselt spetsiaalse torujuhtme (ASIC), et arvutada kiirte ja kolmnurga ristmik. Sellel on juurdepääs BVH-le ja konfigureerida mõned L0 puhvrid, et vähendada BVH ja kolmnurga andmetele juurdepääsu viivitust. Taotluse esitas SM. Juhis väljastatakse ja tulemus tagastatakse SM kohalikku registrisse. Põimitud käsk ja muud aritmeetilised või mälu IO käsud võivad olla samaaegsed. Kuna tegemist on ASIC-spetsiifilise vooluringi loogikaga, saab jõudlust / mm2 suurendada suurusjärgu võrra, võrreldes varjutuskoodi kasutamisega ristmiku arvutamisel. Kuigi olen NV-st lahkunud, osalesin Turingi arhitektuuri kujundamisel. Ma vastutasin muutuva kiirusega värvimise eest. Mul on põnevust, et näen nüüd väljalaset. '
Nvidia väidab ka Turingi arhitektuuri valges raamatus, et RT-südamikud töötavad koos täiustatud denoising-filtreerimise, NVIDIA Researchi välja töötatud ülitõhusa BVH-kiirendusstruktuuri ja RTX-ga ühilduvate API-dega, et saavutada reaalajas kiirte jälgimine ühel Turingi GPU-l. RT-südamikud läbivad BVH-d autonoomselt ning läbimise ja kiirte / kolmnurga ristumiskatseid kiirendades laadivad nad SM-i maha, võimaldades tal käsitseda teist tippu, pikslit ja arvutada varjutustöid. Funktsioonidega nagu BVH ehitamine ja uuesti paigaldamine tegeleb juht ning kiirte genereerimist ja varjutamist haldab rakendus uut tüüpi varjundite abil. See vabastab SM-i üksused tegema muid graafilisi ja arvutustöid.
AMD kiirekiired
AMD on oma RX 6000 seeriaga osalenud Ray Tracing võistlusel ja sellega on nad ka RDNA 2 arhitektuursesse disaini sisse viinud mõned põhielemendid, mis aitavad seda funktsiooni kasutada. AMD RDNA 2 GPU kiirte jälgimise jõudluse parandamiseks on AMD integreerinud kiirenduskomponendi oma põhiarvutusüksuse kujundusse. Need kiirekiirendid peaksid suurendama standardsete arvutusüksuste efektiivsust kiirte jälgimisega seotud arvutuskoormustes.
Kiirekiirendite toimimise mehhanism on endiselt suhteliselt ebamäärane, kuid AMD on andnud mõningase ülevaate selle kohta, kuidas need elemendid peaksid töötama. AMD andmetel on nende kiirekiirendite väljendatud eesmärk läbida piiritletud mahu hierarhia (BVH) struktuur ja kiirte ja kastide (ja lõpuks ka kolmnurkade) ristumiskohtade tõhus kindlaksmääramine. Disain toetab täielikult DirectX Ray Tracing'i (Microsofti DXR), mis on PC Gamingu tööstusharu standard. Lisaks sellele kasutab AMD arvutuspõhist denoiserit, et puhastada kiirte abil jälgitavate stseenide spekulatiivseid mõjusid, mitte tugineda selleks loodud riistvarale. See avaldab tõenäoliselt täiendavat survet uute arvutusüksuste segatäpsusele.
Kiirekiirendid selgitasid - pilt: AMD
Kiirekiirendid on võimelised töötlema ka nelja piiratud helitugevuse kasti ristumiskohta või ühte kolmnurga ristmikku sekundis, mis on palju kiirem kui Ray Traced stseeni renderdamine ilma spetsiaalse riistvarata. AMD lähenemisviisil on suur eelis, et RDNA 2 RT kiirendid saavad suhelda kaardi lõpmatuse vahemäluga. Vahemällu on võimalik samaaegselt salvestada suur hulk seotud köidestruktuure, nii et teatud koormuse saab andmete haldamise ja mälu lugemise lahtritest maha võtta.
Peamine erinevus
Suurim erinevus, mis on RT-südamike ja kiirekiirendite võrdlemisel kohe ilmne, on see, et kui mõlemad täidavad oma funktsioone üsna sarnaselt, on RT-südamikud eraldi riistvaratuumad, millel on ainsuse funktsioon, samas kui kiirekiirendid on osa RDNA 2 arhitektuuri standardne Compute Unit struktuur. Vähe sellest, Nvidia RT südamikud on Amperega juba teist põlve, kapoti all on palju tehnilisi ja arhitektuurilisi täiustusi. See muudab Nvidia RT Core juurutamise palju tõhusamaks ja võimsamaks Ray Tracing meetodiks kui AMD juurutamine Ray Acceleratoritega.
Kuna igasse arvutusüksusesse on sisse ehitatud üks kiirekiirendi, saab AMD RX 6900 XT 80 kiirekiirendit, 6800 XT saab 72 kiirekiirendit ja RX 6800 60 kiirekiirendit. Need numbrid pole otseselt võrreldavad Nvidia RT Core numbritega, kuna need on spetsiaalset südamikku, mis on ehitatud ühte funktsiooni silmas pidades. RTX 3090 saab 82 2ndGen RT südamikud, saab RTX 3080 60 2ndGen RT südamikud ja RTX 3070 saavad 46 2ndGen RT südamikud. Nvidial on kõigis nendes kaartides ka eraldi Tensori südamikud, mis aitavad masinõppes ja tehisintellektirakendustes nagu DLSS, mille kohta saate lisateavet selles artiklis .
RDNA 2 arvutusüksusesse on sisse ehitatud üks kiirekiirend - Pilt: AMD
Tuleviku optimeerimine
Selles etapis on raske öelda, mis on Nvidia ja AMD Ray Tracing'i tulevik, kuid praegust olukorda analüüsides võib teha mõned haritud oletused. Kirjutamise hetkest alates on Nvidial Ray Tracing'i jõudluses üsna märkimisväärne juhtpositsioon võrreldes otse AMD pakkumistega. Kuigi AMD on RT jaoks muljetavaldava alguse teinud, on nad uuringute, arenduse, toe ja optimeerimise osas Nvidiast ikkagi maha jäänud. Nvidia on lukustanud enamuse Ray Tracing'i tiitlid juba 2020. aastal, et kasutada Nvidia spetsiaalset riistvara paremini kui see, mida AMD on kokku pannud. See koos asjaoluga, et Nvidia RT südamikud on küpsemad ja võimsamad kui AMD Ray Accelerators, seavad AMD praeguses Ray Tracing olukorras ebasoodsamasse olukorda.
Kuid siin AMD kindlasti ei peatu. AMD on juba teatanud, et nad töötavad DLSS-i alternatiivi AMD kallal, mis on tohutu abi kiirte jälgimise jõudluse parandamiseks. Samuti töötab AMD koos mängustuudiotega, et optimeerida eelseisvaid mänge nende riistvara jaoks, mis näitab pealkirjades nagu GodFall ja Dirt 5, kus AMD RX 6000 seeria kaardid toimivad üllatavalt hästi. Seetõttu võime oodata, et AMD kiirtejälgimise tugi saabuvate pealkirjade ja selliste tehnoloogiate nagu DLSS Alternative väljatöötamise kaudu aina paremaks muutuma.
Seda öeldes on Nvidia RTX Suite'i kirjutamise hetkest alates liiga võimas, et seda ignoreerida kõigile, kes soovivad tõsist kiirtejälgimist. Meie tavapärane soovitus on Nvidia uus graafikakaart RTX 3000 üle AMD RX 6000 seeria kõigile, kes peavad Ray Tracingut ostuotsuse oluliseks teguriks. See võib ja peaks muutuma nii AMD tulevaste pakkumiste kui ka aja draiverite ja mängude optimeerimise täiustamisega.
Eelseisvad mängud, mis toetavad nii RTX-i kui ka DLSS-i - Pilt: Nvidia
Lõppsõnad
AMD on lõpuks jõudnud Ray Tracing'i stseenile, tuues sisse nende RDNA 2 arhitektuuril põhinevate graafikakaartide seeria RX 6000. Ehkki nad ei võida Nvidia RTX 3000 seeria kaarte otsese Ray Tracing'i võrdlusnäitajatena, pakuvad AMD pakkumised äärmiselt konkurentsivõimelist rasteriseerimistulemust ja muljetavaldavat väärtust, mis võib meeldida mängijatele, kes Ray Tracingist nii palju ei hooli. Kuid AMD on kiirete kiirteede jõudluse parandamiseks kiirete järjestikuste mitmete peamiste sammudega hästi teel.
Nvidia ja AMD lähenemine Ray Tracingile on üsna sarnane, kuid mõlemad ettevõtted kasutavad selleks erinevaid riistvara tehnikaid. Esialgne testimine on näidanud, et Nvidia spetsiaalsed RT-südamikud edestavad AMD kiirekiirendeid, mis on sisse ehitatud arvutusüksustesse. See ei pruugi lõppkasutajale erilist muret valmistada, kuid on tulevikus oluline kaaluda, sest mängude arendajad seisavad nüüd silmitsi otsusega optimeerida oma RT-funktsioone ühe või teise lähenemise jaoks.
