Ставка в новой архитектуре сделана на трассировку лучей, машинное обучение, GDDR6 и другие новшества. Знаковой функцией для рынка ProViz, является так называемый гибридный рендеринг, сочетающий в себе методы трассировки лучей и традиционное растрирование. Результатом должна стать возможность добиваться в реальном времени качества графики, близкого к полноценной трассировке лучей.
Наряду с блоками RT (ядра для трассировки лучей) и тензорными ядрами (для инференса), архитектура Turing приносит новый потоковый мультипроцессор (SM), который по аналогии с Volta добавляет целочисленный исполнительный блок параллельно к каналу данных с плавающей точкой, и новую унифицированную архитектуру кеша с удвоенной по сравнению с предыдущим поколением полосой пропускания.
Преимуществом является ускорение создания адресов и производительность в задачах совмещённого умножения-сложения с однократным округлением (Fused Multiply Add, FMA), хотя наверняка новый инструмент будет использоваться во многих задачах.
JEDEC и три его крупных участника в лице Samsung, SK Hynix и Micron позиционируют стандарт GDDR6 в качестве преемника GDDR5 и GDDR5X, и NVIDIA подтвердила, что чипы Turing будут его поддерживать. В зависимости от производителя, GDDR6 первого поколения, как правило, позволяет развивать до 16 Гбит/с на единицу полосы пропускания, что вдвое больше, чем у GDDR5 и на 40 %, чем у GDDR5X в картах NVIDIA (ускорители Quadro будут использовать модули Samsung на 14 Гбит/с). NVLink будет присутствовать, по крайней мере, в некоторых продуктах, — в частности, NVIDIA использует её для всех трёх своих новых карт Quadro RTX. Эти продукты предлагают двойные соединения с общей пропускной способностью до 100 Гбайт/с. (NVLink — высокопроизводительная компьютерная шина, использующая соединение точка-точка, дифференциальные сигналы со встроенным синхросигналом и каналы, называемые «блоки», в каждом по 8 пар со скоростью 20 Гбит/с. Каждый блок предоставляет возможность передачи примерно 20 гигабайт в секунду). NVLink позволяет GPU и CPU обмениваться данными в 5—12 раз быстрее, чем это возможно в современных реализациях шины PCI Express 3.0 x16 (15,75 Гбайт/с). Присутствие NVLink не означает, что интерфейс будет использоваться в потребительских ускорителях для SLI-конфигураций.
NVLink 1.0/ Пропускная способность интерфейса используемого в GPU NVIDIA Pascal GP100 (2016 год): 20 Гбит/с на контакт; 40 Гбайт/с на один порт; 160 Гбайт/с (4×40 Гбайт/с) на один GPU.
NVLink 2.0/ Пропускная способность интерфейса используемого в GPU NVIDIA Volta (2017 год): 25 Гбит/с на контакт; 50 Гбайт/с на один порт; 200 Гбайт/с (4×50 Гбайт/с) на один GPU.
NVLink Bridge/ В видеоускорителях бытовых компьютеров поколения Nvidia Turing (GeForce 20RTX: 2080, 2080 Ti) применяется традиционный интерфейс PCI express для подключения к материнской плате, однако две карты GeForce 20 могут быть соединены друг с другом при помощи моста "NVLink Bridge" (по аналогии с NVIDIA SLI в предыдущих поколениях)
Для игроков и пользователей ProViz реализованы и новшества на фронте виртуальной реальности — а именно поддержка VirtualLink. VirtualLink - альтернативный режим USB Type-C поддерживает передачу энергии на уровне 15+ Вт, данных 10 Гбит/с по стандарту USB 3.1 и 4 полосы видеоизображения DisplayPort HBR3 по одному кабелю. Другими словами, это DisplayPort 1.4 с дополнительной передачей данных и питания, что позволяет видеокарте напрямую управлять VR-гарнитурой. Стандарт поддерживается NVIDIA, AMD, Oculus, Valve и Microsoft, а продукты Quadro станут первыми с поддержкой VirtualLink.
NVIDIA пока только кратко коснулась темы, что в Turing был обновлён блок обработки NVENC. Последняя версия NVENC, в частности, приносит поддержку кодирования HEKC 8K на лету. При этом NVIDIA также улучшила качество своего блока кодирования, что позволило достичь того же уровня, что раньше, со снижением битрейта на 25%.
VirtualLink позволяет подключать VR-шлемы нового поколения к ПК и другим устройствам по одному широкополосному интерфейсу USBType-C вместо связки проводов и разъемов. VirtualLink - предлагаемый альтернативный режим USB Type-C для подключения гарнитур виртуальной реальности одним USB-C кабелем и разъёмом, а не набором из трех различных кабелей для передачи питания, видео и данных, как это реализовано в предшествующих гарнитурах. Стандарт поддерживается компаниями NVIDIA, AMD, Oculus VR, Valve (в части HTC Vive) и Майкрософт. Стандарт VirtualLink 1.0 может быть представлен в 2018 году.
В VirtualLink режиме используется шесть высокоскоростных полос USB-C разъёма и кабеля: 4 используются для передачи четырех видеопотоков DisplayPort HBR 3 с ПК на гарнитуру, а ещё две полосы используются для реализации двунаправленного канала USB 3.1 Gen. 2 между ПК и гарнитурой. В отличие от классического альтернативного режима DisplayPort USB-C, в режиме VirtualLink не предоставляется USB 2.0 сигнал, а освободившиеся контакты переиспользованы для более высокоскоростного интерфейса USB 3.1 2-го поколения. VirtualLink также требует от ПК предоставления от 15 до 27 Вт питания.
Для реализации шести высокоскоростных линий необходим специальный USB-C кабель, соответствующий стандарту USB Type-C версии 1.3 и дополнительно реализующий 2 экранированные дифференциальные пары для контактов USB 2.0 (штыри А6, А7, В7, В6 стандартной цоколевки USB-C).
Доступная полоса пропускания предварительно оценивается как эквивалент DisplayPort 1.4 (32.4 Гбит/с, до 4К @ 120 Гц с цветом по 8 бит на компонент) для видео, и 10 Гбит/с USB 3.1 поколения 2 для данных. NVIDIA осенью 2018 года представила видеокарты GeForce серии 20, оснащенные одним портом VirtualLink в моделях RTX (2070, 2080, 2080Ti). Порт также реализован в Quadro RTX картах.
Новый тип соединения VirtualLink (альтернативный режим USB-C), упрощает и ускоряет настройку виртуальной реальности, устраняя одно из ключевых препятствий для распространения технологии. Он также позволяет погрузиться в виртуальную реальность (VR) при подключении к небольшим устройствам с ограниченным количеством портов, таким, как тонкие и легкие ноутбуки. В отличие от альтернативных интерфейсов, VirtualLink специально создан для VR. Он обеспечивает оптимальную латентность и полосу пропускания, позволяя производителям шлемов и ПК создавать виртуальную реальность нового поколения.
Чем в принципе отличаются разные методы рендеринга и какие у них существуют достоинства и недостатки? Для расчета глобального освещения, отрисовки теней и других эффектов приходится использовать хитрые хаки, основанные на той же растеризации. В результате, за все эти годы GPU стали весьма сложными, научились ускорять обработку геометрии в вершинных шейдерах, качественно отрисовывать пиксели при помощи пиксельных шейдеров и даже применять универсальные вычислительные шейдеры для расчета физики, постэффектов и множества других вычислений. Но основа работы GPU все время оставалась той же.
У трассировки же лучей основная идея совершенно другая, но в теории чуть ли не проще. При помощи трассировки имитируется распространение лучей света по 3D-сцене. Трассировка лучей может выполняться в двух направлениях: от источников света или от каждого пикселя в обратном направлении, далее обычно определяется несколько отражений от объектов сцены в направлении камеры или источника света, соответственно. Просчет лучей для каждого пикселя сцены менее требователен вычислительно, а проецирование лучей от источников света дает более высокое качество рендеринга. Для достижения фотореалистичности нужно учитывать характеристики материалов в виде количества отражаемого и преломляемого ими света, и для расчета цвета пикселя нужно провести еще лучи отражения и преломления. Их можно мысленно вообразить как лучи, отраженные от поверхности шара и преломленные ей. Такой улучшенный алгоритм трассировки лучей был изобретен уже несколько десятков лет назад, и эти дополнения стали большим шагом по увеличению реалистичности синтетической картинки. К сегодняшнему дню метод обрел множество модификаций, но в их основе всегда лежит нахождение пересечения лучей света с объектами сцены. Компания Nvidia, еще на SIGGraph 2009 анонсировала технологию OptiX, предназначенную для трассировки лучей в реальном времени на графических процессорах их производства. Основанные на технологии OptiX рендереры уже существуют для многочисленного профессионального ПО, вроде Adobe AfterEffects, Bunkspeed Shot, Autodesk Maya, 3ds max и других приложений, и используются профессионалами в работе. К рендерингу реального времени это можно отнести лишь с определенными допущениями, потому что при высокой частоте кадров получалась очень шумная картинка. Лишь через несколько лет индустрия вплотную подошла к применению аппаратного ускорения трассировки лучей уже в играх.
Техника рендеринга с трассировкой лучей отличается высоким реализмом, по сравнению с растеризацией, так как она имитирует распространение лучей света очень похоже на то, как это происходит в реальности (естественно, все равно не на 100% точно). Трассировка позволяет воссоздать весьма реалистичные тени, отражения и преломления света, и поэтому она давно ценится в архитектурных приложениях и промышленном дизайне. Технология помогает специалистам этой сферы задолго до физического воплощения понять, как будут смотреться материалы при различном освещении в реальном мире.
В явные достоинства трассировки можно также включить то, что вычислительная сложность метода мало зависит от геометрической сложности сцены, а вычисления отлично распараллеливаются — можно легко и независимо трассировать несколько лучей одновременно, разделяя поверхность экрана на зоны для их трассировки на разных вычислительных ядрах. Также очень полезно и то, что отсечение невидимых поверхностей является логическим следствием работы алгоритма. Но важнее все же именно то, что метод имитирует реальное распространение лучей света, получая итоговую картинку более высокого качества, по сравнению с растеризацией. 3D-разработчики приложений реального времени достигнут предела существующего метода растеризации, и им придется перейти на метод с продвинутой моделью освещения, похожей на то, что происходит в реальности, и скорее всего, это будет трассировка лучей.
Версия сайта для слабовидящих