Série RTX GPU da Nvidia: como o traçado de raios em tempo real altera os jogos

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No início deste ano, a Nvidia apresentou sua nova linha de GPUs, com o novo nome: RTX. Esta é uma atualização da série anterior de GPUs GTX, mas a marca não é a única alteração.

A Nvidia agora equipou essas GPUs com a capacidade de realizar em tempo real traçado de raio. Mas o que é o traçado de raios e por que é tão importante?

O que veio antes de Ray Tracing?

A palavra "renderização" é bastante usada quando se discute placas gráficas ou jogos. O processo de renderização envolve a conversão de um objeto tridimensional em uma imagem bidimensional que parecerá realista na tela. Os jogos são interativos e renderizam objetos à medida que o movimento de um jogador muda a perspectiva na tela.

Isso significa que é necessário ter uma maneira de garantir que os gráficos pareçam realistas. Os desenvolvedores conseguiram isso usando a renderização em tempo real, mas há décadas usam a mesma tecnologia: rasterização.

A rasterização é uma tecnologia que, no centro, depende de triângulos. Ele vê objetos 3D como uma grande coleção de polígonos feitos de triângulos. Ele reúne vários tipos de dados, como posição, cor, textura e outros, a partir dos três pontos AKA dos vértices dos triângulos.

Como nem todos esses dados são necessários, eles os refinam. Ele define a tela como o quadro de referência e determina como exibir os pixels. Feito isso, há um pouco de processamento e a imagem aparece na tela. É muito trabalho, mas as GPUs (como diferenciar uma GPU, CPU e APU Qual é a diferença entre uma APU, uma CPU e uma GPU?Nos últimos cinco anos ou mais, houve vários termos diferentes para descrever o hardware do computador. Alguns desses termos incluem, entre outros, APU, CPU e GPU. Mas... consulte Mais informação ) tem energia suficiente para fazê-lo em uma fração de segundo e atualize-o várias vezes em um segundo para fazer o movimento parecer muito suave.

Ray Tracing vs. Rasterização

No mundo real, você é capaz de ver as coisas como resultado da luz que as atinge. A iluminação do mundo real é muito complexa, com cada raio de luz refletindo e refratando várias vezes antes de chegar aos nossos olhos, fazendo-nos ver a grande quantidade de detalhes. Replicar isso é um trabalho muito difícil, mas com o traçado de raios, a tecnologia está agora mais próxima do que nunca.

Como o próprio nome sugere, o traçado de raios depende do rastreamento de todos os raios de luz atingindo objetos em uma cena tridimensional virtual. O traçado de raios seguirá o caminho dos raios de luz da fonte de luz até os objetos e toda reflexão e refração que eles passam, antes de finalmente chegar à tela.

Se houver várias fontes de luz, o traçado de raios será responsável por todas elas. Em vez de tratar cada pixel como um ponto em uma malha de polígonos, como a rasterização, o rastreamento trata cada pixel como um raio de luz, comparável à maneira como o olho humano realmente vê coisas.

Por que Ray Tracing repentinamente é relevante agora?

A indústria de cinema e animação já utiliza a tecnologia de rastreamento de raios para renderizar cenas para torná-las o mais realista possível. Observe que isso não requer rastreamento de raio em tempo real; sua GPU atual provavelmente também pode lidar com o traçado de raios.

No entanto, dependendo da intensidade da cena que você está tentando renderizar, pode demorar alguns dias para renderizar apenas alguns segundos de imagens tridimensionais. Nos jogos, as GPUs precisam renderizar as cenas em movimento. O principal requisito para isso é um hardware capaz de fazer isso em tempo real.

Obviamente, o traçado de raios requer muito mais processamento do que as necessidades de rasterização e, portanto, é uma tarefa intensiva em GPU. Usar o traçado de raios para todas as partes de uma cena virtual é a maneira ideal de obter uma imagem com aparência mais realista. No entanto, geralmente é usado apenas para partes selecionadas de uma cena. A GPU processa o restante da cena por meio de rasterização.

Isso nos leva à abordagem da Nvidia com suas séries mais recentes de GPUs, e especificamente o que elas fazem com o RTX.

Como funciona a GPU RTX da Nvidia?

A última geração de GPUs da Nvidia, também chamada Turing, é uma melhoria óbvia no papel. A Nvidia os fabrica com um novo processo menor de 12 nanômetros. Eles também afirmam ser 50% mais poderosos e 10 vezes mais rápidos que a geração anterior. No entanto, esses números não significam muito.

O importante é como a Nvidia mudou a estrutura básica da GPU.

Essas novas GPUs carregam os núcleos CUDA habituais que a Nvidia vem usando nas gerações anteriores. Além disso, eles também vêm com núcleos dedicados "Tensor", para aprendizado de máquina, e núcleos "RT" para, bem, você adivinhou, traçado de raios. Para resumir, a Nvidia baseou essas GPUs em uma nova arquitetura mais inteligente e possui hardware especificamente dedicado ao rastreamento de raios, o que é o primeiro.

Tudo isso é usado em conjunto para acelerar o traçado de raios e fazê-lo funcionar em tempo real.

Para usar esse novo hardware com eficiência, a Nvidia tem um monte de software para acompanhá-lo. A Nvidia OptiX é uma que ajuda a aproveitar ao máximo os recursos de rastreamento de raios do hardware. Ele também possui um "denoiser acelerado por IA". Agora, como você sabe, o traçado de raios depende do uso da luz para determinar a aparência de uma imagem virtual.

Por causa disso, é provável que haja algum ruído em áreas com pouca ou nenhuma luz. O denoiser ajuda a se livrar disso. A Nvidia também está trabalhando para adicionar suporte ao traçado de raios no API Vulkan O que são as bibliotecas de tempo de execução Vulkan no Windows?Vendo as bibliotecas Vulkan Run Time no seu PC e se perguntando o que elas são? Aqui está tudo o que você precisa saber sobre o Vulkan. consulte Mais informação .

A Nvidia também não está sozinha nisso. Talvez você conheça o DirectX da Microsoft, um pré-requisito para executar muitos jogos no Windows (como instalar e atualizar o DirectX Como baixar, instalar e atualizar o DirectX no seu PCQuer saber por que o DirectX está no seu sistema Windows 10 ou como atualizá-lo? Vamos explicar o que você precisa saber. consulte Mais informação ). A Microsoft anunciou uma extensão para a versão mais recente agora, chamada DirectX Ray Tracing (DXR). Isso visa ajudar a trazer suporte de software para os desenvolvedores adaptarem seu jogo para aproveitar ao máximo o RTX da Nvidia.

O RTX utilizará os novos recursos de hardware e rastreamento de raios, juntamente com os antigos rasterização e outros processos relacionados, para oferecer uma experiência de jogo mais realista do que nunca.

Ray Tracing é a resposta para os gráficos de próxima geração?

Bem, não exatamente. O traçado de raios não havia sido usado no cenário diário do consumidor antes. É por isso que levará algum tempo para a indústria de consumo adaptar essa tecnologia. Os desenvolvedores já começaram a integrar essa tecnologia em seus jogos. No entanto, apenas alguns jogos o suportam no momento da escrita.

Então, caso você esteja pensando em atualizando sua GPU, aguardar um pouco para ver como a tecnologia progride pode ser a melhor opção. De qualquer forma, o traçado de raios provavelmente será o futuro dos jogos. Pode acabar sendo por RTX ou por alguma outra tecnologia equivalente lançada em algum momento no futuro.

Só o tempo irá dizer. Enquanto isso, confira esse detalhe bacana do diferenças entre TVs, monitores de jogos e monitores BFGD da Nvidia Nvidia BFGD vs. Monitor de jogos vs. TV: As diferenças explicadasA Nvidia anunciou o Big Format Gaming Display (BFGD). Esse novo tipo de TV é realmente uma inovação ou apenas um artifício de marketing? consulte Mais informação .