S prvom generacijom RTX grafičkih kartica u 2018. godini, Nvidia je svijetu predstavila potpuno novu značajku koja je trebala promijeniti krajolik igara kakvog poznajemo. Prva generacija grafičkih kartica serije RTX 2000 temeljile su se na novoj Turingovoj arhitekturi i donijele podršku za praćenje zraka u stvarnom vremenu u igrama. Ray Tracing već je postojao u profesionalnoj 3D animaciji i sintetičkim poljima, ali Nvidia je donijela podršku za prikazivanje igara u stvarnom vremenu pomoću tehnologije Ray Tracing umjesto tradicionalne rasterizacije koja je trebala mijenjati igru. Rasterizacija je tradicionalna tehnika kroz koju se igre prikazuju dok Ray Tracing koristi složene izračune kako bi točno prikazao kako bi svjetlost djelovala i ponašala se u okruženju igre kao u stvarnom životu. Možete saznati više o praćenju i rasterizaciji zraka u ovom sadržaju .
Ray Traced Reflections mogu biti najugodnija za oko primjena Ray Tracinga u igrama - Slika: Nvidia
Još 2018. AMD nije imao odgovor za Nvidijinu RTX seriju grafičkih kartica i njihovu Ray Tracing funkcionalnost. Crveni tim jednostavno nije bio spreman za Nvidijino inovativno predstavljanje, a to je njihove vrhunske ponude stavilo u značajan nedostatak u odnosu na Team Green. AMD RX 5700 XT bila je fantastična grafička kartica po cijeni od 399 američkih dolara koja je konkurirala performansama RTX 2070 Super 499 dolara. Ipak, najveći problem AMD-u bila je činjenica da je konkurencija nudila tehnologiju koju oni nisu posjedovali. Ovo zajedno s raznolikim skupom značajki, DLSS podrškom, stabilnim upravljačkim programima i ukupnim superiornim performansama stavlja Nvidijine ponude u značajnu prednost kada je u pitanju generacija Turing vs RDNA.
AMD RX 6000 serija s praćenjem zraka
Brzo naprijed do 2020. godine, a AMD je konačno borbu doveo do Nvidijine ponude. AMD ne samo da je u igrama uveo podršku za praćenje zraka u stvarnom vremenu, već je objavio i 3 grafičke kartice koje su izuzetno konkurentne vrhunskim Nvidijinim grafičkim karticama. AMD RX 6800, RX 6800 XT i RX 6900 XT međusobno se bore s Nvidia RTX 3070, RTX 3080 i RTX 3090. AMD je napokon ponovno konkurentan na samom vrhu paketa proizvoda što je obećavajuća vijest i za potrošače.
Raytracing je jedna od ključnih značajki koju je AMD predstavio ovu generaciju - Slika: AMD
Međutim, ni za AMD stvari nisu u potpunosti pozitivne. Iako je AMD uveo podršku za praćenje zraka u stvarnom vremenu u igrama, njihove performanse Ray Tracing primile su mlak prijem i od recenzenata i od potrošača. Razumljivo je, budući da je ovo prvi AMD-ov pokušaj Ray Tracinga, pa bi bilo malo nepravedno očekivati da će u prvom pokušaju pružiti najbolje performanse Ray Tracinga. Međutim, postavlja pitanja o načinu na koji AMD-ova implementacija Ray Tracing funkcionira u usporedbi s Nvidijinom implementacijom koju smo vidjeli s Turingovom, a sada i Ampere arhitekturom.
Nvidijin paket RTX Technologies
Glavni razlog zašto se AMD-ov pokušaj čini neodoljivim u usporedbi s Nvidijinim je taj što je AMD u osnovi igrao sustizanje s Nvidijom i imao je manje-više samo 2 godine vremena da razvije i usavrši njihovu implementaciju Ray Tracinga. S druge strane, Nvidia je ovu tehnologiju razvijala mnogo dulje jer se nisu imali protiv koga natjecati na samom vrhu paketa proizvoda. Nvidia nije samo pružila podršku za Ray Tracing prije AMD-a, već je imala i bolji ekosustav podrške izgrađen oko tehnologije.
Nvidia je dizajnirala svoju RTX 2000 seriju grafičkih kartica s Ray Tracing-om kao primarnim fokusom. To je vidljivo kroz dizajn same Turingove arhitekture. Nvidia ne samo da je pomnožila broj CUDA jezgri, već je dodala i posebne namjenske jezgre za praćenje zraka poznate kao 'RT jezgre' koje obrađuju veći dio izračunavanja potrebnih za praćenje zraka. Nvidia je također razvila tehnologiju poznatu kao 'Deep Learning Super Sampling or DLSS', što je fantastična tehnologija koja koristi duboko učenje i AI za izvršavanje zadataka nadogradnje i obnove, a također nadoknađuje gubitak performansi Ray Tracinga. Nvidia je također predstavila namjenske 'Tensor Cores' na karticama serije GeForce koje su dizajnirane da pomognu u dubinskom učenju i AI zadacima kao što je DLSS. Uz to, Nvidia je također surađivala s igraćim studijima na optimizaciji nadolazećih igara Ray Tracing za namjenski Nvidijin hardver tako da se performanse mogu maksimizirati.
U Ray Tracingu svjetlost se u igri ponaša kao u stvarnom životu - Slika: Nvidia
Nvidijine RT jezgre
RT ili Ray Tracing Core jezgre su Nvidijine namjenske hardverske jezgre koje su posebno dizajnirane za rukovanje računalnim radnim opterećenjem koje je povezano s praćenjem zraka u stvarnom vremenu u igrama. Imati specijalizirane jezgre za Ray Tracing rasterećuje puno radnog opterećenja iz CUDA jezgri koje su posvećene standardnom prikazivanju u igrama, tako da zasićenost upotrebe jezgre ne utječe previše na performanse. RT Cores žrtvuju svestranost i implementiraju hardver s posebnom arhitekturom za posebne izračune ili algoritme za postizanje bržih brzina.
Uobičajeni algoritmi ubrzanja praćenja zraka koji su poznati su BVH i praćenje paketa zraka, a shematski dijagram Turingove arhitekture također spominje BVH (Bounding Volume Hierarchy) transverzalu. RT Core dizajniran je za prepoznavanje i ubrzavanje naredbi koje se odnose na Ray Traced prikazivanje u igrama.
Objašnjena RT jezgra - Slika: Nvidia
Prema Nvidijinom bivšem Senior GPU arhitektu Yubu Zhangu:
“[Prevedeno] RT jezgra u osnovi dodaje namjenski cjevovod (ASIC) na SM za izračunavanje presjeka zraka i trokuta. Može pristupiti BVH i konfigurirati neke L0 međuspremnike kako bi se smanjilo kašnjenje pristupa BVH i podataka trokuta. Zahtjev podnosi SM. Uputa se izdaje, a rezultat se vraća u lokalni registar SM-a. Izmiješane upute i ostale aritmetičke ili memorijske IO upute mogu biti istodobne. Budući da se radi o ASIC-specifičnoj logici sklopa, performanse / mm2 mogu se povećati za red veličine u usporedbi s upotrebom koda za zasjenjenje za izračun presjeka. Iako sam napustio NV, bavio sam se dizajnom Turingove arhitekture. Bio sam odgovoran za bojanje s promjenjivom brzinom. Uzbuđena sam što sada vidim izdanje. '
Nvidia također navodi u Bijeloj knjizi o Turingovoj arhitekturi da RT jezgre rade zajedno s naprednim filtriranjem protiv oštećenja, visoko učinkovitom strukturom ubrzanja BVH razvijenom od strane NVIDIA Research i API-ima kompatibilnim s RTX-om za postizanje praćenja zraka u stvarnom vremenu na jednom Turingovom GPU-u. RT jezgre autonomno prelaze BVH, a ubrzavanjem testova presijecanja i presijecanja zraka / trokuta, iskrcavaju SM, omogućujući mu da obrađuje drugi vrh, piksel i izračunava sjenčanje. Funkcijama poput BVH izgradnje i ponovnog postavljanja upravlja vozač, a generiranjem i zasjenjenjem zraka aplikacija upravlja pomoću novih vrsta sjenčanja. To oslobađa SM jedinice za obavljanje drugih grafičkih i računskih poslova.
AMD-ovi ubrzivači zraka
AMD je u utrku Ray Tracing ušao sa svojom serijom RX 6000, a time su uveli i nekoliko ključnih elemenata u arhitektonski dizajn RDNA 2 koji pomažu u ovoj značajci. Kako bi poboljšao performanse traženja zraka AMD-ovih RDNA 2 GPU-a, AMD je u svoju jezgru Compute Unit Design ugradio komponentu Ray Accelerator. Ovi akceleratori zraka trebali bi povećati učinkovitost standardnih računalnih jedinica u računalnim radnim opterećenjima vezanim za traženje zraka.
Mehanizam funkcioniranja Ray Accelerators još uvijek je relativno nejasan, ali AMD je pružio određeni uvid u to kako bi ti elementi trebali funkcionirati. Prema AMD-u, ovi akceleratori zraka imaju izraženu svrhu da prelaze strukturu Hjerarhije ograničenog volumena (BVH) i učinkovito određuju sjecišta između zraka i okvira (i na kraju trokuta). Dizajn u potpunosti podržava DirectX Ray Tracing (Microsoftov DXR) koji je industrijski standard za PC igre. Uz to, AMD koristi Compute-based denoiser kako bi očistio zrcalne efekte scena praćenih zrakama, umjesto da se oslanja na namjenski izgrađen hardver. To će vjerojatno stvoriti dodatni pritisak na mogućnosti mješovite preciznosti novih računalnih jedinica.
Objašnjeni zračni akceleratori - Slika: AMD
Ray Accelerators također su sposobni obraditi četiri ograničena presjeka okvira za volumen ili jedno presječenje trokuta u sekundi, što je mnogo brže od prikazivanja Ray Traced scene bez namjenskog hardvera. Velika je prednost AMD-ovog pristupa, a to je da RT-akceleratori RDNA 2 mogu komunicirati s Infinity Cacheom kartice. Moguće je istovremeno pohraniti velik broj Ograničenih struktura volumena u predmemoriju, tako da se određeni teret može ukloniti s upravljanja podacima i ćelijama za čitanje memorije.
Ključna razlika
Najveća razlika koja je odmah očita u usporedbi RT jezgara i Ray akceleratora je ta što iako obje rade svoje funkcije prilično slično, RT jezgre su posvećene zasebne hardverske jezgre koje imaju jedinstvenu funkciju, dok su Ray Accelerators dio standardna struktura računarske jedinice u arhitekturi RDNA 2. I ne samo to, Nvidijine RT jezgre su u drugoj generaciji s Ampereom s puno tehničkih i arhitektonskih poboljšanja ispod haube. To Nvidijinu implementaciju RT Core čini mnogo učinkovitijom i moćnijom metodom praćenja zraka od AMD-ove implementacije s Ray Accelerators.
Budući da je u svaku računarsku jedinicu ugrađen jedan Ray Accelerator, AMD RX 6900 XT dobiva 80 Ray Accelerators, 6800 XT dobiva 72 Ray Accelerators, a RX 6800 dobiva 60 Ray Accelerators. Ovi brojevi nisu izravno usporedivi s Nvidijinim RT Core brojevima jer su to namjenske jezgre izgrađene s jednom funkcijom na umu. RTX 3090 dobiva 82 2ndGen RT jezgre, RTX 3080 dobiva 60 2ndGen RT jezgre i RTX 3070 dobivaju 46 2ndJezgre RT generacije. Nvidia također ima zasebne jezgre tenzora na svim ovim karticama koje pomažu u strojnom učenju i AI aplikacijama poput DLSS-a, o kojima možete saznati više u ovom članku .
U svaku računarsku jedinicu u RDNA 2 ugrađen je po jedan Ray Accelerator - Slika: AMD
Optimizacija budućnosti
U ovom je trenutku teško reći kakva je budućnost Ray Tracinga za Nvidiju i AMD, ali analizom trenutne situacije može se izvesti nekoliko obrazovanih nagađanja. Što se tiče pisanja ovog članka, Nvidia ima prilično značajno vodstvo u izvedbi Ray Tracinga u usporedbi izravno s AMD-ovom ponudom. Iako je AMD impresivno započeo RT, oni još uvijek zaostaju dvije godine za Nvidijom u pogledu istraživanja, razvoja, podrške i optimizacije. Nvidia je već 2020. godine zaključala većinu naslova Ray Tracing kako bi koristila Nvidijin namjenski hardver bolje od onoga što je AMD sastavio. To je, u kombinaciji s činjenicom da su Nvidijine RT jezgre zrelije i snažnije od AMD-ovih Ray Accelerators, dovelo AMD u nepovoljan položaj kada je u pitanju trenutna situacija s tragom Raya.
Međutim, AMD se ovdje definitivno ne zaustavlja. AMD je već najavio da rade na AMD-ovoj alternativi DLSS-u, što je velika pomoć u poboljšanju performansi Ray Tracinga. AMD također surađuje s igraćim studijima na optimizaciji nadolazećih igara za njihov hardver, što se vidi u naslovima poput GodFall i Dirt 5 gdje AMD-ove kartice serije RX 6000 začuđujuće dobro rade. Stoga možemo očekivati da će AMD-ova podrška za Ray Tracing biti sve bolja i bolja s nadolazećim naslovima i razvojem nadolazećih tehnologija poput DLSS Alternative.
Uz to, Nvidijin RTX Suite je u vrijeme pisanja tek premoćan da bi ga se moglo ignorirati za one koji traže ozbiljne performanse Ray Tracinga. Naša standardna preporuka bit će nova serija RTX 3000 grafičkih kartica Nvidie preko AMD-ove serije RX 6000 za svakoga tko Ray Tracing smatra važnim čimbenikom u odluci o kupnji. To bi se moglo i trebalo promijeniti s AMD-ovom budućom ponudom, kao i poboljšanjima u upravljačkim programima i optimizacijom igara kako vrijeme prolazi.
Buduće igre koje podržavaju i RTX i DLSS - Slika: Nvidia
Završne riječi
AMD je konačno uskočio na scenu Ray Tracinga predstavljanjem svoje grafičke kartice serije RX 6000 zasnovane na RDNA 2 arhitekturi. Iako ne pobjeđuju Nvidijine kartice serije RTX 3000 u izravnim Ray Tracing referentnim vrijednostima, AMD-ove ponude pružaju izuzetno konkurentne performanse rasterizacije i impresivnu vrijednost koja se može svidjeti igračima kojima nije toliko stalo do Ray Tracinga. Međutim, AMD je na dobrom putu da poboljša performanse traganja zraka s nekoliko ključnih koraka u brzom slijedu.
Pristup Nvidie i AMD-a za praćenje zraka prilično je sličan, ali obje tvrtke koriste različite hardverske tehnike da bi to učinile. Prvo testiranje pokazalo je da Nvidijine namjenske RT jezgre nadmašuju AMD-ove Ray Accelerators koji su ugrađeni u same Compute Units. To možda ne zabrinjava krajnjeg korisnika, ali je važno uzeti u obzir u budućnosti budući da su programeri igara suočeni s odlukom da optimiziraju svoje RT značajke za jedan od bilo kojeg pristupa.
