Что такое rtx в видеокартах
Обновлено: 01.07.2024
Если вы не в курсе последних новостей в мире аппаратного оборудования или только недавно заинтересовались сборкой своего ПК и думаете о приобретении видеокарты от Nvidia, то, несомненно, заметили, что упомянутая компания предлагает два разных на первый взгляд типа графических процессоров: GTX и RTX.
Итак, что же это все означает, в чем разница между моделями GTX и RTX, и какую из них стоит выбрать? Мы ответим на все эти вопросы, так что рекомендуем прочитать статью до конца!
Основы
Все игровые графические процессоры Nvidia принадлежат их собственному бренду GeForce, который появился в 1999 году с выпуском GeForce 256. С тех пор компания выпустила сотни различных видеокарт, а кульминацией стали три последних модельных ряда: серия GeForce 20, выпущенная в 2018 году, серия GeForce 16, выпущенная в 2019 году, и серия GeForce 30, выпущенная в 2020 году.
На сегодняшний день серии GeForce 20 и GeForce 30 состоят исключительно из графических процессоров RTX, а серия GeForce 16 – из видеокарт GTX. Итак, что же означают все эти буквы? На самом деле ни GTX, ни RTX, не являются аббревиатурами и не имеют конкретного значения как такового. Они существуют просто ради маркетинговых целей.
Nvidia использовала несколько похожих двух- и трехбуквенных обозначений, чтобы предоставить пользователям общее представление о том, какую производительность может предложить каждый графический процессор. Например, производители использовали такие обозначения, как GT, GTS, GTX, а также многие другие на протяжении многих лет, однако лишь GTX и новая RTX «выжили» до наших дней.
GeForce 20 / 30 против GeForce 16
Прежде всего мы должны отметить, что серии 20 и 16, то есть последние графические процессоры RTX и GTX, основаны на одной и той же микроархитектуре видеокарты Turing, которую Nvidia впервые представила в 2018 году. В свою очередь, серия 30 основана на новейшей архитектуре Ampere.
Однако, несмотря на то, что GeForce 20 и 16 основаны на одной архитектуре, 20-я вышла первой. После запуска в 2018 году, производители хотели сосредоточиться на расширенных функциях, которые могла предложить новая архитектура. Линейка состояла из графических процессоров верхней части среднего сегмента и high-end видеокарт, которые и могли продемонстрировать указанные функции, и это были первые модели под обозначением RTX.
Между тем, серия 16 появилась годом позже, потому что Nvidia нужно было предложить несколько более экономичных решений для тех, кто не мог позволить себе потратить больше 400 долларов на видеокарту. Эти графические процессоры, однако, не имели вышеупомянутых расширенных функций, поэтому сохранили старое обозначение GTX.
Тем не менее в настоящее время графические процессоры GTX действительно слабее, чем RTX, но так и было задумано самими разработчиками. Название RTX было введено в основном ради маркетинга, чтобы новые графические процессоры воспринимались как большой шаг вперед, как нечто действительно новое, а само обозначение было вдохновлено главной новой функцией, представленной в серии 20: трассировка лучей в реальном времени.
Сейчас трассировка лучей в реальном времени стала возможной благодаря RT-ядрам, которые встречаются только в сериях 20 и 30 и отсутствуют в моделях серии 16. Вдобавок ко всему существуют тензорные ядра, которые обеспечивают ускорение ИИ, а также повышают производительность трассировки лучей и обеспечивают суперсэмплинг глубокого обучения в играх.
Если убрать эти две ключевые характеристики из общей картины, видеокарты GTX 16 серии и графические процессоры RTX серий 20 и 30 не так уж сильно отличаются. Очевидно, что более дорогие модели RTX имеют больше транзисторов, больше ядер, лучшую память и многое другое, из-за чего они способны предложить лучшую общую производительность, чем более дешевые аналоги в лице GTX. Однако они не обязательно обеспечивают лучшее соотношение цены и качества.
Итак, что это за новые функции и стоит ли покупать графический процессор RTX?
Что такое RT ядра?
Как упоминалось выше, RT ядра представляют собой ядра графического процессора, предназначенные исключительно для трассировки лучей в реальном времени.
Так что же делает трассировка лучей с графикой видеоиграх? Технология позволяет добиться более реалистичного освещения и отражений. Это достигается путем отслеживания обратной траектории распространения луча, что позволяет графическому процессору выдавать гораздо более реалистичное моделирование взаимодействия света с окружающей средой. Рейтрейсинг по-прежнему возможен даже на графических процессорах без RT ядер, но в таком случае производительность просто ужасная, даже на флагманских моделях типа GTX 1080 Ti.
По состоянию на 2020 год чуть множество игр поддерживают трассировку лучей.
Видео выше показывает, как трассировка лучей выглядит в игре Control (2019): графические улучшения, обеспечиваемые трассировкой лучей, значительны. Однако функция сокращает показатель FPS вдвое, со стабильных 60 до 30, и это с высокопроизводительной видеокартой RTX 2070 Super!
Что такое тензорные ядра?
Эти ядра были представлены в 2017 году в графических процессорах Nvidia Volta, однако игровые видеокарты не были основаны на этой архитектуре. Таким образом, тензорные ядра, присутствующие в моделях Turing, на самом деле являются тензорными ядрами второго поколения. Касаемо игр, то у глубокого обучения есть одно основное применение: суперсэмплинг глубокого обучения, сокращенно DLSS, который представляет собой совершенно новый метод сглаживания. Итак, как именно работает DLSS и лучше ли он, чем обычные методы сглаживания?
DLSS использует модели глубокого обучения для генерации деталей и масштабирования изображения до более высокого разрешения, тем самым делая его более резким и уменьшая искажения. Вышеупомянутые модели глубокого обучения создаются на суперкомпьютерах Nvidia, а затем приводятся в действие тензорными ядрами видеокарты.
Суперсэмплинг обеспечивает более четкое изображение, но при этом требует меньших затрат на оборудование, чем большинство других методов сглаживания. Более того, технология может заметно улучшить производительность при включенной трассировке лучей, что хорошо, учитывая, насколько высока производительность данной функции.
Однако, как и в случае с трассировкой лучей, список игр, которые в настоящее время поддерживают DLSS, к сожалению, довольно мал. Впрочем, это наверняка изменится в будущем.
Заключение
Что ж, пришло время подвести итоги: обозначение RTX было введено Nvidia в основном ради маркетинговых целей, из-за чего графические процессоры на архитектуре Turing 20-й серии выглядели как более крупное обновление, чем они есть на самом деле.
Конечно, RTX-модели оснащены крутыми новыми элементами, которые полностью раскроют свой потенциал в обозримом будущем, а что касается чистой производительности, новейшие видеокарты на архитектуре Ampere достаточно сильно опережают старые графические процессоры GTX на базе Pascal, которые продавались по примерно той же цене.
Принимая во внимание все вышесказанное, мы бы не сказали, что графические процессоры RTX стоит покупать только ради трассировки лучей и DLSS, поскольку производительность всегда должна быть на первом месте, особенно если вы хотите получить максимальную отдачу от своих денег. С другой стороны, эти технологии будут развиваться в ближайшем будущем, и через пару лет графические чипы GTX окажутся откровенно устаревшими. Если вы собираетесь приобрести новую видеокарту, то, возможно, стоит ознакомиться с данной статьей, где мы перечислили лучшие видеокарты, доступные на рынке прямо сейчас.
Nvidia RTX — платформа, содержащая ряд полезных инструментов для разработчиков, которые открывают доступ к новому уровню компьютерной графики. Nvidia RTX доступна только для нового поколения видеокарт Nvidia GeForce RTX, построенного на архитектуре Turing. Основная особенность платформы — наличие возможности трассировки лучей в реальном времени (также называемой рейтресингом).
Что за трассировка лучей?
Трассировка лучей — функция, которая позволяет имитировать поведение света, создавая правдоподобное освещение. Сейчас в играх лучи двигаются не в реальном времени, из-за чего картинка, зачастую, хоть и выглядит красиво, но всё равно недостаточно реалистична — используемые сейчас технологии требовали бы огромное количество ресурсов для рейтресинга.
Это исправляет новая серия видеокарт Nvidia GeForce RTX, обладающая достаточной мощностью для расчёта пути лучей.
Как это работает?
- Отразиться — это спровоцирует появление отражения на поверхности;
- Остановиться — это создаст тень с той стороны объекта, на которую свет не попал
- Преломиться — это изменит направление луча или повлияет на цвет.
Это побудило Nvidia внедрить дополнительные ядра в видеокарты GeForce RTX, которые возьмут на себя большую часть нагрузки, улучшая производительность. Они также снабжены искусственным интеллектом, задача которого — высчитывать возможные ошибки во время процесса трассировки, что поможет их избежать заранее. Это, как заявляют разработчики, также повысит скорость работы.
И как трассировка лучей влияет на качество?
Во время презентации видеокарт Nvidia продемонстрировала ряд примеров работы трассировки лучей: в частности, стало известно, что некоторые грядущие игры, включая Shadow of the Tomb Raider и Battlefield 5 будут работать на платформе RTX. Функция эта, тем не менее, будет в игре необязательной, так как для трассировки нужна одна из новых видеокарт. Трейлеры, показанные компанией во время презентации, можно посмотреть ниже:Shadow of the Tomb Raider, релиз которой состоится 14 сентября этого года:
Battlefield 5, которая выйдет 19 октября:
Metro Exodus, чей выход намечен на 19 февраля 2019 года:
Control, дата выхода которой пока неизвестна:
Вместе с этим всем, Nvidia рассказала, какие ещё игры получат функцию трассировки лучей.
Как включить RTX?
Ввиду технических особенностей данной технологии, рейтресинг будут поддерживать только видеокарты с архитектурой Turing — имеющиеся сейчас устройства не справляются с объёмом работы, который требует трассировка. На данный момент, единственные видеокарты с данной архитектурой — серия Nvidia GeForce RTX, модели которой доступны для предзаказа от 48 000 до 96 000 рублей.А есть ли аналоги у AMD?
У AMD есть свой собственный вариант технологии трассировки лучей в реальном времени, который присутствует в их движке Radeon ProRender. Компания анонсировала свою разработку ещё на GDC 2018, которая прошла в марте. Основное отличие метода AMD от Nvidia заключается в том, что AMD даёт доступ не только к трассировке, но и к растеризации — технологии, которая применяется сейчас во всех играх. Это позволяет как использовать трассировку, получая более качественное освещение, так и экономить ресурсы в местах, где трассировка будет излишней нагрузкой на видеокарту.
Технология, которая будет работать на API Vulkan, пока находится в разработке.
В мире компьютерных игр в 2018 году произошло событие, которое многие эксперты отнесли к разряду революционных. Речь идет о внедрении в игры трассировки лучей.
Трассировка лучей (англ. Ray Tracing) - это технология отрисовки трехмерной графики, симулирующая физическое поведение света. Используя ее, видеокарта в точности моделирует прохождения лучей от источников освещения и их взаимодействие с объектами. При этом, учитываются свойства поверхностей объектов, на основании чего вычисляются точки начала рассеивания, особенности отражения света, возникновения теней и многое другое.
По сути, это симуляция модели человеческого зрения, которая вплотную приближает компьютерную графику к кинематографическому уровню (см. примеры).
Эта информация доступна также в формате видео:
Трассировка лучей в компьютерной 3D-графике используется давно. Однако, раньше высокая сложность расчетов и недостаточное быстродействие видеокарт не позволяли с нужной скоростью рендерить картинку в компьютерных играх. Вместо трассировки использовались более простые и значительно менее требовательные к видеокартам алгоритмы.
Кое-кто пророчествовал начало игрового использования трассировки не ранее 2025 года. Однако, уже в 2018 году в графические чипы карт Nvidia Turing были внедрены специальные аппаратные блоки, включающие так называемые тензорные и RT-ядра. Они оптимизированы под расчеты трассировки и значительно ускоряют их. Новшество получило название Nvidia RTX. Видеокарты с наличием таких аппаратных средств не сложно отличить по аббревиатуре "RTX" в их названии. Это, например:
Nvidia RTX положила начало использованию трассировки лучей в компьютерных играх. Компания Microsoft дополнила DirectX 12 расширением DXR (DirectX Raytracing), а разработчики игровых приложений тут же взяли его на вооружение.
Рендеринг отдельных элементов графики с использованием трассировки появился в играх Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider, Battlefield V, Control. Таких игр пока не много. Но это не на долго. В дальнейшем трассировка лучей в той или иной степени будет использоваться в большинстве компьютерных игр.
В апреле 2019 года Nvidia выпустила специальный драйвер, добавляющий поддержку DirectX Raytracing также и в некоторые видеокарты архитектур Pascal и Turing, не обладающие специальными аппаратными средствами. Для расчетов в них используются универсальные шейдерные блоки, поэтому в список поддерживаемых попали только достаточно быстрые для этого модели. В частности:
О намерении внедрить поддержку real-time трассировки лучей в свои продукты заявили и представители AMD. В картах Radeon появление соответствующих аппаратных средств (аналога Nvidia RTX) ожидается ближе к 2021 году. На программном же уровне поддержка графическими ускорителями AMD трассировки возможна уже сейчас (через Pro Renderer и Radeon Rays). Однако, в игровых приложениях ее пока нет.
Но есть ли в этом смысл? Многочисленные тесты свидетельствуют, что именно аппаратная поддержка трассировки лучей является ключевым условием комфортной игры. Ну, по крайней мере, на современном этапе эволюции графических карт и соответствующего программного обеспечения.
Например, в игре Metro Exodus при разрешении экрана Full HD с максимальными настройками графики, но без трассировки лучей, GeForce GTX 1080 Ti обеспечивает быстродействие на уровне 77 кадров в секунду. RTX 2060 при аналогичных условиях выдает только 56 кадров в секунду. Преимущество первой видеокарты
Если же в настройках игры включить трассировку лучей, расстановка сил кардинально меняется. GTX 1080 Ti, не имеющая аппаратной поддержки, выдает всего 25-26 кадров в секунду, а RTX 2060, у которой такая поддержка есть, – 40. Здесь уже не абы какое преимущество второй видеокарты (
37%). И это при том, что RTX 2060 является самой "медленной" картой с наличием аппартных средств трассировки.
Сложить более полное представление о влиянии трассировки на игровое быстродействие помогут размещенные ниже графики.
Выводы же напрашиваются следующие:
В компьютерных играх трассировка лучей в режиме реального времени с приемлемым уровнем быстродействия возможна при условии ее аппаратной поддержки видеокартой.
Программная ее поддержка пока-что выглядит не более, чем средством демонстрации широким массам преимуществ новой технологии. За счет использования для трассировки только универсальных шейдерных блоков обеспечить плавный игровой процесс не способны даже самые быстрые современные видеокарты.
Ну, по крайней мере, пока.
C 20 сентября 2018 года в продаже появилась линейка видеокарт от Nvidia — GeForce RTX 20 Series с архитектурой Turing. Главной их особенностью, помимо улучшенной производительности, стала поддержка технологии трассировки лучей в реальном времени или ray tracing. Это стало возможным благодаря RT-ядрам, которые на аппаратном уровне ускоряют трассировку до десяти раз, если сравнивать с видеокартами прошлого поколения.
Так как технология относительно новая, далеко не все с ней знакомы. Сегодня мы решили рассказать о рейтрейсинге, видеокартах RTX и улучшении производительности. Делать это мы будем, используя нашу «белую сборку» с комплектующими от Corsair и видеокартой NVIDIA GeForce RTX 2060.
Трассировка лучей
Если простыми словами, эта технология создает реалистичное освещение, тени и отражения на объектах. Теоретически, уровень реализма с трассировкой лучей должен быть на порядок выше, чем при традиционных способах рендеринга.Революционной технологию не назовешь, ведь рейтрейсинг успешно применялся до этого. От архитектурных проектов до кинематографа — благодаря трассировке лучей специалисты делали свои сцены реалистичнее.
Единственной проблемой до релиза RTX карт был тот факт, что рейтресинг требовал огромных вычислительных мощностей и его реализация в играх казалась нецелесообразной. При создании фильмов рендеринг происходит покадрово и может занимать дни и даже недели. В компьютерных играх сцены должны появляться перед нами в реальном времени, иначе получится в лучшем случае слайд-шоу.
Теперь ситуация изменилась и RT-ядра справляются с обработкой информации в разы быстрее. Например, они просчитывают лучи для визуализации отражений в Battlefield V и глобального освещения в Metro Exodus. Но, несмотря на существенный прорыв в технологиях, говорить о path-tracing пока рано, ведь вместо первичных лучей пока используется растеризация, а для теней, отражений, глобального освещения и фонового затенения используется трассировка лучей в реальном времени. И хотя компания Nvidia сделала большие шаги в этом направлении, даже благодаря видеокартам GeForce RTX нам доступен только гибридный метод рендеринга визуальных эффектов с растеризацией (переводом изображения из векторного формата в пиксели для вывода на дисплей), которая дополняется рейтрейсингом. Так, когда атрибуты геометрии трехмерной сцены растеризируются в «скриншоты», при помощи трассировки лучей берется нормаль (перпендикуляр в точке) и глубина пикселя из растровых слоев — по этим данным и рассчитывается, в каком направлении полетит луч.
Как работает рейтрейсинг?
Когда игрок смотрит на определенную поверхность или предмет в игре, технология проецирует лучи света с его точки зрения и высчитывает, где и какой конкретно пиксель должен появиться. Если на пути луча (источника света) появится препятствие, он может отражаться, останавливаться или преломляться. Отражаясь, луч создает на поверхности реалистичное отражение определенного участка локации (помните взрывы из Battlefield V, отраженные на покрытии автомобиля?). Если луч остановится, с другой стороны объекта появится тень. А преломление повлияет на тип освещения или изменит направление луча.
Скрытые возможности трассировки лучей
Если вы думаете, что настолько сложная технология подходит только для улучшения визуальной стороны компьютерных игр, мы вас порадуем. Ее можно использовать и для оптимизации других составляющих. Например, распространения звука — благодаря рейтрейсингу его можно сделать более глубоким и реалистичным. Представьте только, что каждый звук будет по-разному отражаться от тех или иных поверхностей, улучшая восприятие происходящего.
Также, рейтрейсинг способен улучшить искусственный интеллект, от «затупов» которого порой рушатся даже лучшие игровые проекты. Например, можно рассчитывать области зрения ИИ, чтобы искусственные противники лучше ориентировались на локациях и использовали их по-максимуму (убегали в укрытия, определяли местонахождение противников, использовали особенности окружающей среды). А еще рейтрейсинг может улучшить физику в играх, рассчитывая коллизию разных предметов.
Вот только перечисленные вещи пока еще только начали развиваться, и полноценную их реализацию в компьютерных играх мы увидим только в будущем.
Оправдана ли цена?
Стоимость видеокарт GeForce RTX 20 Series потребителю показалась завышенной. Вследствие чего появились слухи и тезисы о бессмысленности их приобретения. Пользователи считают, что улучшения в играх не настолько заметны, чтобы обновлять ради них свои системы.
Мы протестировали технологию, и вы уже видели несколько скриншотов-сравнений из Battlefield V. Можно заметить, что со включенным RTX картинка получается живее и реалистичнее. Кроме того, отражения на объектах в разы лучше и детализированнее. Вы можете возразить, что в сетевом шутере мало кто обращает внимание на подобные вещи и в основном игроки гонятся за высоким FPS, тренируют тактическое понимание на разных картах или прокачивают меткость. Однако, это лишь одна из первых игр, в которых реализован рейтрейсинг. А если речь будет о приключенческом тайтле или фэнтезийном мире вроде The Elder Scrolls VI? Там фотореалистичная графика нужна, и она очень сильно повлияет на атмосферу. Так что, технология явно перспективна для сотен будущих ААА-проектов.
Nvidia DLSS — Deep Learning Super Sampling
К слову о командной работе. Есть еще одна технология, которая делает новые видеокарты от Nvidia привлекательными. Речь о методике сглаживания путем супер-сэмплинга. Но не простого, который требует от системы колоссальных ресурсов и снижает FPS. DLSS будет сглаживать края на объектах и избавлять их от неприятных «лесенок» намного эффективнее.
Особенность DLSS в возможности обучения для каждой отдельной игры. В этом преимущество и недостаток такой техники сглаживания. Если разработчики вложат достаточно сил для тренировки нейронной сети, результат окажется потрясающим и прирост FPS порадует геймеров. Сэкономив на этом, можно не надеяться на значительное улучшение картинки (да и FPS).
Важно понимать, что технология рассчитана в первую очередь на высокие разрешения — именно на них вы заметите наибольшее изменение производительности. Кроме того, на разрешениях уровня 2560x1440 и 3840х2160 качество изображения получится намного лучше, чем в привычном 1080p.
Разработчики могут ставить перед собой разные цели. Например, тренировать нейронную сеть, пытаясь улучшить изображение в динамике, или заточить ее под статичные сцены. Если игра была оптимизирована для динамических передвижений, на скриншотах особого улучшения не заметить, а во время геймплея оно моментально бросится в глаза. Куда нагляднее эффект от DLSS выглядит на скриншотах из игр, где упор делался на статичные сцены.
Если упростить вышесказанное до нескольких предложений, то благодаря DLSS производительность в играх существенно вырастет. Но в каждой из них результат будет зависеть от сознательности разработчиков. А еще от выставленного вами разрешения. Наконец-то можно будет гонять в любимые игрушки в 4K-разрешении со включенным сглаживанием при стабильных 60 FPS. Круто же!
Читайте также: