С тех пор, как NVIDIA выпустила первые устройства под маркой GeForce RTX, главной преобразующей силой в сфере потребительской 3D-графики стала трассировка лучей. В свою очередь, чипы на основе архитектуры Turing были и остаются единственной группой среди дискретных GPU, обладающей достаточным быстродействием для того, чтобы принести Ray Tracing в компьютерные игры.
Разработчики графических процессоров — NVIDIA, AMD, а в определенный период и Intel — не в первый раз пытаются адаптировать алгоритмы трассировки лучей, которые широко применяются для рендеринга статичных кадров и видеозаписей «в офлайне», к задачам реального времени. Но пока получилось лишь у NVIDIA, ведь только чипы Turing оснащены специализированными вычислительными блоками, без которых трассировка лучей в реальном времени остается настолько ресурсоемкой задачей, что применять ее в играх не имеет никакого смысла.
Так, в момент анонса действующего флагмана игровых ускорителей семейства Turing — GeForce RTX 2080 Ti — NVIDIA приводила следующие выкладки. Если взять лучшую из потребительских видеокарт на чипе Pascal — GeForce GTX 1080 Ti — и бросить все ресурсы GPU на вычисления трассировки лучей, то итоговая производительность не превысит 11 % того, на что способен RTX 2080 Ti. При этом остальные функциональные блоки кремния Turing останутся свободны для параллельной работы над другими компонентами изображения — как подразумевает гибридная модель рендеринга, объединяющая трассировку лучей с привычным методом растеризации. А согласно новым оценкам, Turing обладает настолько выдающейся эффективностью в трассировке лучей, что инженерам NVIDIA пришлось бы создать GPU объемом в 35 млрд транзисторов, чтобы уравнять гипотетический Pascal с GeForce RTX 2080.
На практике даже Turing испытывает серьезное падение быстродействия в двух проектах, которые используют гибридный рендеринг (Battlefield V и Metro Exodus), не говоря уже о чрезвычайно требовательном синтетическом тесте 3DMark Port Royal. Все говорит о том, что трассировка лучей в компьютерных играх еще находится на раннем этапе развития, а по-настоящему массовым явлением ее сделает одна из следующих итераций графической архитектуры. Тогда не только высокопроизводительные и дорогостоящие устройства, но и GPU средней ценовой категории станут достаточно мощными, чтобы в условиях гибридного рендеринга вернуться к прежним стандартам частоты смены кадров.
По крайней мере, именно так мы рассуждали до сих пор. Сегодня на мероприятии Game Developers Conference NVIDIA провозгласила очередную смену парадигмы. В скором будущем функция трассировки лучей в реальном времени откроется для графических карт на чипах Pascal (начиная с GeForce GTX 1060) и младших представителей семейства Turing (GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti), лишенных специализированной логики.
С технической точки зрения здесь нет ничего удивительного. Расширение DXR для Direct3D 12, равно как и аналогичная библиотека в открытом интерфейсе программирования Vulkan, доступны игровому движку вне зависимости от того, обладает ли графический процессор специализированными блоками для трассировки лучей. К примеру, AMD совсем недавно продемонстрировала демо на основе CryEngine с трассировкой лучей, запущенное на Radeon RX Vega 56. Все дело в том, как драйвер графической карты распорядится вызовами API.
В GPU архитектуры Pascal и чипе TU116 трассировка лучей будет реализована с помощью вычислительных шейдеров на массиве ядер CUDA. В данный момент NVIDIA не дает твердых оценок производительности Ray Tracing на оборудовании прошлого поколения, но по отвлеченным иллюстрациям, в которых компания сопоставляет Pascal и Turing в модели гибридного рендеринга, даже GeForce GTX 1080 Ti едва ли обеспечит высокую частоту смены кадров в такой игре, как Metro Exodus без необходимости серьезно понизить качество изображения — по крайней мере, в части интенсивности самой трассировки. А вот Battlefield V NVIDIA приводит в пример более легкой нагрузки, которая в меньшей степени полагается на RT-ядра за счет того, что трассировка лучей в этой игре применяется лишь для рендеринга отражений.
В такой ситуации новинки этого сезона — GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti — получат неожиданное преимущество над более производительными и дорогими ускорителями серии GeForce 10 благодаря иным нововведениям архитектуры Turing, среди которых есть возможность одновременного исполнения операций над вещественными (FP32) и целочисленными (INT32) данными, а также высокое быстродействие в расчетах половинной точности (FP16). Кроме того, не вполне ясно, нужна ли помощь со стороны разработчиков игр, которые уже задействуют DXR, для того, чтобы Ray Tracing покорился формально устаревшему железу.
Как бы то ни было, сегодня NVIDIA в очередной раз взбудоражила умы геймеров и энтузиастов компьютерных технологий, а мы намерены при первой возможности протестировать трассировку лучей на видеокартах GeForce GTX — как сообщает производитель, это случится уже в середине апреля текущего года.