Алгоритм - Учебный центр
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Новые игровые видеокарты Nvidia, новые профессиональные ускорители Quadro.

   Новые игровые видеокарты Nvidia, новые профессиональные ускорители Quadro.

Всего было анонсировано три модели: Quadro RTX 5000, Quadro RTX 6000 и Quadro RTX 8000. Все новинки основаны на архитектуре Turing. Уже известно, что площадь новых GPU составляет 754 мм2, а количество транзисторов достигает 18,6 млрд. При этом у старшей из карт 4608 ядер CUDA. Напомним, GPU GV100 имеет площадь 815 мм2, содержит 21,1 млрд транзисторов и включает 5376 ядер CUDA (CUDA – это архитектура параллельных вычислений от NVIDIA, позволяющая существенно увеличить вычислительную производительность благодаря использованию GPU процессоров).

Архитектура Turing оснащена специальными процессорами для трассировки лучей – ядрами RT. Они ускоряют расчеты перемещения света и звука в 3D-средах до 10 миллиардов лучей в секунду. Turing позволяет осуществлять трассировку лучей в реальном времени в 25 раз быстрее по сравнению с предыдущим поколением GPU Pascal, а финальный рендеринг эффектов в фильмах на GPU в 30 раз быстрее, чем на CPU.

Архитектура Turing существенно улучшает производительность растеризации по сравнению с предыдущим поколением GPU Pascal благодаря улучшенным процессам обработки графики и программируемым технологиям шейдинга.Технологии включают в себя Variable-Rate Shading, Texture-Space Shading и Multi-View Rendering, которые обеспечивает гибкую интерактивность с большими моделями и сценами, а также улучшенными возможностями в VR.

Turing оснащена новыми тензорными ядрами; эти процессоры ускоряют тренировку и инференс глубоких нейронных сетей, обеспечивая до 500 трлн тензорных операций в секунду. Данный уровень производительности существенно ускоряет такие функции на базе искусственного интеллекта, как шумоподавление, масштабирование разрешения и изменение скорости видео, а также позволяет быстрее создавать приложения с новыми производительными возможностями.

GPU на базе архитектуры Turing оснащены новым мультипотоковым процессором, который поддерживает до 16 трлн операций с плавающей точкой параллельно с 16 трлн целочисленных операций в секунду. Разработчики могут использовать до 4608 ядер CUDA с поддержкой NVIDIA CUDA 10 и SDK FleX и PhysX, создавая сложные симуляции частиц или динамики жидкостей для научной визуализации, виртуальных сред и эффектов. Что касается параметров самих ускорителей, они таковы: 

Адаптеры

Кол-во ядер

CUDA

Объем памяти, ГБ

Частота памяти ГГц

Кол-во тензорных

ядер

Цена $

Quadro RTX 5000

3072

16(GDDR6)

14

384

2300

Quadro RTX 6000

4608

32(GDDR6)

14

576

6300

Quadro RTX 8000

4608

48(GDDR6)

14

576

10000

Nvidia называет новые ускорители первыми графическими решениями для трассировки лучей. Поэтому стоит отметить, что для младшей карты заявлена скорость в 6 GigaRays/s, а для двух старших — в 10 GigaRays/s. Использование интерфейса NVLink позволяет объединять адаптеры в связки по два. Что касается портов, то карты получили по четыре DisplayPort 1.4 и по одному VirtualLink.

Что такое трассировка лучей, 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. Новый API открыл доступ к выполнению трассировки лучей в профессиональных приложениях с необходимой гибкостью, в частности —двунаправленному path tracing и другим алгоритмам. 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. Скорее всего, это будет именно трассировка лучей. Но так как трассировка лучей весьма затратный метод и ее вряд ли потянут даже самые мощные системы, то поначалу могут быть использованы гибридные методы рендеринга, сочетающие производительность растеризации и качество трассировки лучей. Есть вариант смешения двух методик. К примеру, основу геометрии можно растеризовать с высокой производительностью, а затем при помощи трассировки лучей просчитывать только мягкие тени и отражения. Хотя растеризация продолжит играть важнейшую роль и в ближайшие годы с появлением гибридного рендеринга, доля алгоритмов трассировки лучей в таких движках будет постепенно расти исходя из роста вычислительных возможностей будущих GPU. 


Лицензия