Что такое трасировка лучей
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).
RT OFF
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:
В остальных видеокартах поддержки трассировки нет. Nvidia решила не добавлять ее в более старые линейки своих графических ускорителей, включая флагман GTX 980 Ti, который, вероятно, мог бы справиться с задачей не хуже, чем GTX 1060.
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 ~ 44%.
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.
ПОДЕЛИТЬСЯ:
НАПИСАТЬ АВТОРУ
Как активировать режим трассировки лучей и очистки голоса на видеокарте Nvidia
Получение максимальной отдачи от аппаратного обеспечения вашего ПК имеет первостепенное значение, и это особенно актуально, когда речь идёт о функциях Nvidia RTX или трассировке лучей.
Всего за несколько шагов любой, у кого есть необходимое оборудование, может включить эту революционную технологию в своей сборке.
В этой статье мы предоставим вам всю необходимую информацию о том, что такое трассировка лучей. Мы также перечислим шаги, необходимые для активации рендеринга с трассировкой лучей. Также будут рассмотрены приложения RTX на базе искусственного интеллекта от Nvidia, такие как их решения для рендеринга и RTX Voice.
Владельцам графических процессоров AMD не стоит беспокоиться, так как мы также рассмотрим основы новой линейки AMD Radeon RX 6000 с трассировкой лучей.
Что такое RTX или трассировка лучей и как она используется
Трассировка лучей относится к процессу рендеринга, в котором цвет пикселей рассчитывается на основе путей смоделированного света; и его взаимодействия с виртуальными объектами.
Результатом этого процесса является высокий уровень фотореализма, который можно использовать для широкого спектра приложений, работающих с визуальными образами.
Приложения варьируются от визуальных эффектов фильма и ускорения автономных движков 3D-рендеринга до графического представления освещения в реальном времени в видеоиграх.
Тот же набор визуальных выходных данных, связанных со световыми лучами, таких как рассеяние, отражение и дисперсия, можно использовать для акустических эффектов; создание более захватывающей звуковой среды.
Трассировка лучей уже давно используется для приложений, в которых допустимо более длительное время рендеринга, но только недавно она начала широко использоваться для приложений параллельного рендеринга.
Оба коммерческих производителя графических процессоров – AMD и Nvidia – внедрили поддержку трассировки лучей в реальном времени; каждый в своём стиле и со своими способностями.
Nvidia и RTX
Трассировка лучей впервые была представлена в архитектуре Nvidia Turing в их графических процессорах GeForce RTX 20-й серии.
Позже эта технология была использована и улучшена в архитектуре Nvidia Ampere нового поколения и их видеокартах GeForce RTX 30-й серии.
Их новые ядра RT (Ray Tracing) 2-го поколения способны обеспечить вдвое большую пропускную способность, чем их предшественники.
Ядра RT – это специальные аппаратные компоненты, предназначенные для ускорения процесса трассировки лучей за счёт добавления выделенного конвейера (ASIC) к потоковым мультипроцессорам Nvidia (SM).
Трассировка лучей AMD
Вместо ядер RT от Nvidia графические процессоры AMD используют Ray Accelerators для своих процессоров серии Radeon RX 6000 текущего поколения.
Эти ускорители лучей встроены в вычислительные блоки (CU) графического процессора, эффективно повышая их эффективность за счёт уменьшения нагрузки на трассировку лучей.
«Гандикап» производительности
Трассировка лучей в реальном времени обходится дорого. Процесс имитации световых лучей, рассеивающихся по виртуальной сцене, довольно трудоёмок для графического процессора.
Эти расчёты приводят к снижению общей графической производительности; особенно что касается частоты кадров.
Поскольку этот метод одновременного рендеринга является новым для архитектуры графических процессоров AMD, результирующая производительность пока не так впечатляет, как то, что может предложить Nvidia.
При тестировании GeForce RTX 3080 по эквивалентной цене с Radeon RX 6800 XT – архитектура Nvidia Ampere продемонстрировала почти вдвое большую частоту кадров при трассировке лучей по сравнению с конкурентом.
Требования для использования RTX и трассировки лучей
Для рендеринга фотографий или видео с улучшенной трассировкой лучей можно использовать любой графический процессор. Но чтобы включить трассировку лучей для приложений реального времени, вам потребуются соответствующие аппаратные компоненты и приложения.
Аппаратная поддержка
Когда дело доходит до графических процессоров, которые включают в себя аппаратные компоненты (или процессы), предназначенные для трассировки лучей, существует лишь короткий список совместимых графических процессоров.
- Серия Nvidia GeForce RTX 20
- Серия Nvidia GeForce RTX 30
- Nvidia Quadro RTX
- AMD Radeon серии RX 6000
Важно отметить, что игровые консоли, особенно PlayStation 5 и Xbox Series X (и S), также поддерживают трассировку лучей для некоторых игр.
Программная поддержка
Если у вас есть графический процессор предыдущего поколения, например, Nvidia GeForce GTX или AMD Vega и Polaris, вы все равно можете использовать трассировку лучей; хотя и в меньшей степени.
Графические процессоры Nvidia GTX (1060 и выше) могут поддерживать базовую трассировку лучей DirectX (DXR), что стало возможным благодаря драйверу, выпущенному Nvidia в середине 2019 года.
Кроме того, некоторые игровые движки, такие как Unity, обеспечивают поддержку трассировки лучей для графических процессоров Nvidia Pascal.
Старые графические процессоры AMD официально не поддерживают трассировку лучей, но в настоящее время ведётся работа с использованием драйвера Radeon Vulkan (RADV), позволяющего видеокартам до RDNA2 использовать трассировку лучей в реальном времени.
Какое программное обеспечение использует функции RTX Nvidia
Если у вас есть графический процессор Nvidia RTX Turing или Ampere, вы можете использовать ядра RT своей видеокарты для ускорения задач рендеринга или взаимодействия с моделями и сценами с использованием освещения с трассировкой лучей в режиме реального времени.
Разработанные Nvidia решения для графического рендеринга RTX
Nvidia предлагает различные собственные инструменты для автоматизации или ускорения задач трассировки лучей, совместимые с графическими процессорами RTX.
OptiX
Механизм трассировки лучей OptiX бесплатен для коммерческого использования и обеспечивает трассировку лучей с ускорением на графическом процессоре с помощью встроенных ядер RT графического процессора RTX. Он также включает в себя шумоподавитель с ускорением AI в качестве функции постобработки.
Iray
Используя OptiX, язык определения материалов Nvidia (MDL) и встроенные ядра RT графического процессора, Iray может создавать невероятно фотореалистичные изображения.
Iray – как плагин для 3D-программного обеспечения – также может улучшить рабочие процессы 3D- и VR-рендеринга с такими функциями освещения, как Emissive Geometry, Light Path Expressions и Photometric Lights.
Iray можно включить в существующие приложения для создания 3D-контента или с помощью интеграции SDK.
Omniverse
Для рабочих процессов, включающих фотореалистичный рендеринг с трассировкой лучей, платформа Omniverse позволяет вести виртуальную совместную работу в реальном времени в общем виртуальном пространстве.
Хотя в настоящее время Omniverse находится в форме открытого бета-тестирования, у него есть широкий список совместимостей, от Autodesk 3DS Max до Adobe Photoshop.
Приложения для рабочих станций с поддержкой технологии RTX
Как художники, так и создатели контента могут найти список из более чем 40 приложений и плагинов для 3D-рендеринга, использующих технологию трассировки лучей Nvidia RTX и творческие инструменты искусственного интеллекта.
Несколько примеров совместимых движков: Blender Cycles, Octane, Redshift, DaVinci Resolve, Unreal Engine, Unity, NX RT Studio и Adobe Dimension.
Игровые приложения
Хотя не во всех играх используется технология трассировки лучей, существует солидный список популярных игр, в которых реализована эта функция. К таким играм относятся Cyberpunk 2077, Quake II, STALKER 2, Fortnite и Resident Evil Village.
Как включить RTX
Если вы соответствуете вышеупомянутым требованиям к оборудованию и приложение, которое вы хотите использовать, поддерживает трассировку лучей, вы можете включить процесс непосредственно из приложения.
Кроме установки последней версии драйвера графического процессора (Nvidia, AMD) и Microsoft DirectX 12 API, никаких дополнительных действий с рабочего стола выполнять не требуется.
В частности, для игр графическая настройка, которую вы хотите найти в игровом меню, будет называться «Трассировка лучей», «DXR» или «RTX».
Если вы не можете найти этот параметр, то либо сама игра не поддерживает трассировку лучей, либо вы не используете DirectX 12 или DX 12 Ultimate. Для пользователей Steam: убедитесь, что игра использует правильную версию DirectX при запуске.
Профессиональные приложения, такие как GPU Render Engines, будут иметь свои собственные настройки, которые вам, возможно, придётся включить в вашем программном обеспечении для 3D-моделирования перед рендерингом.
Вот как это выглядит в Cinema 4D и GPU Renderer Octane:
Что такое RTX Voice и как включить его на видеокарте Nvidia
Теперь, когда мы рассмотрели трассировку лучей и то, как она связана с технологией Nvidia RTX, давайте взглянем на приложение RTX Voice на базе искусственного интеллекта.
Что такое RTX Voice и имеет ли это большое значение?
RTX Voice устраняет фоновый шум при голосовом общении в режиме реального времени. Это может быть невероятно полезно для всего, от потоковой трансляции до видеоконференций.
Что делает RTX Voice ещё более ценным, так это тот факт, что он фильтрует как ваш фоновый шум, так и входящий шум от других участников разговора.
Другими словами, ваши друзья или коллеги могут чётко слышать ваш голос, а вы можете слышать их голос без каких-либо чрезмерных звуковых помех.
RTX Voice работает со множеством поддерживаемых приложений; полный список которых вы можете найти здесь.
Можно ли использовать RTX Voice на графических процессорах GTX?
RTX Voice, на самом деле, не имеет ничего общего с номенклатурой RTX и её архитектурой.
Трассировка лучей не используется для этого приложения, и хотя Nvidia изначально упомянула, что эта технология стала возможной благодаря тензорным ядрам, позже они отказались от этого утверждения.
Причина такого отречения может быть связана с созданным хаком, делающим RTX Voice совместимым с графическими процессорами GTX.
Вскоре после этого Nvidia официально разрешила RTX Voice быть совместимым с видеокартами Nvidia GTX с драйвером 410.18 (или новее).
Как включить RTX Voice
В настоящее время вы можете загрузить RTX Voice как отдельное приложение или интегрировать его в приложение Nvidia Broadcast.
Обратите внимание, что трансляция доступна только для графических процессоров Nvidia GeForce RTX 2060, Quadro RTX 3000, Titan RTX или выше; и для этого требуется 64-разрядная версия Windows.
Если вы хотите загрузить RTX Voice, процесс установки довольно прост. Загрузите приложение, установите его и включите удаление фонового шума.
Чтобы узнать, как настроить RTX Voice для конкретных совместимых приложений, обязательно ознакомьтесь с официальными рекомендациями Nvidia.
Когда использовать RTX Voice
Хотя RTX Voice невероятно полезен для приложений, которые имеют дело с голосовой связью в реальном времени, он может стать помехой для предварительно сохранённых голосовых записей.
Когда RTX Voice фильтрует шум, в звуке появляются дефекты и артефакты, которые могут пересекаться с диалогом.
Эти дефекты легко игнорировать, когда их слышно в режиме реального времени, но они могут отвлекать и неприятны при редактировании аудио. Возникающие в результате искажения также трудно – если возможно – устранить.
Для предварительно записанного звука лучше всего использовать приложение, например, Adobe Audition или iZotope RX, для очистки и восстановления звука в процессе постобработки.
Выводы
По мере развития технологий компьютерные фотореалистичные изображения и видео переходят от предварительно отрендеренных товаров к опыту в реальном времени.
Трассировка лучей в реальном времени всё ещё находится в зачаточном состоянии, поскольку такие методы, как фотонное картирование и трассировка пути, всё ещё внедряются.
Настало время инвестировать в то, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами трассировки лучей в реальном времени.
С точки зрения создателя контента или просто как средство развлечения в играх, включение и использование возможностей вашего графического процессора RTX является обязательным.
Трассировка лучей на бюджетных либо очень старых видеокартах — это реальность
Вчера Crytek выпустила бенчмарк Neon Noir. В нём реализована технология трассировки лучей, которая работает на любом аппаратном обеспечении и не требует аппаратного ускорения.
Как мы имели возможность убедиться, видеокарты GeForce RTX всё равно получают хороший прирост производительности за счёт своей архитектуры, но даже карты уровня Radeon RX Vega 56 или GeForce GTX 1070 достаточно, чтобы обеспечить 50-60 к/с в Full HD.
С момента, как бенчмарк стал доступен для скачивания, на сайте Crytek появилось немало отзывов, в которых пользователи поделились своими результатами. Мы решили выбрать среди них те, которые были получены на видеокартах, не попавших во вчерашний обзор.
Итак, популярнейшая до сих пор Radeon RX 580 в Full HD при настройках Ultra выдаёт более 30 к/с, а при настройках Very High — более 40 к/с. Разогнанная GTX 1070 Ti при настройках Ultra в разрешении Full HD показывает 60-75 к/с.
Старенькая Radeon R9 280X показывает в том же режиме около 20 к/с, а при разрешении HD — около 35 к/с. GeForce GTX 1050 Ti находится примерно на том же уровне, показывая в Full HD/Ultra около 17 к/с. GeForce GTX 1660 выдаёт около 40 к/с.
В целом, как можно видеть, ниже уровня Radeon RX 580 (и её родственных моделей) лучше не опускаться, если говорить о разрешении Full HD и максимальных настройках качества. При этом поражает результат старой Radeon R9 280X — пусть и в HD, но этот ускоритель способен справиться с трассировкой лучей. А ведь речь идёт о чуть улучшенной версии Radeon HD 7970, которая вышла в 2011 году!
Весьма занятно, что такая реализация трассировки лучей появилась лишь после варианта Nvidia, требующего очень производительных GPU с отдельными аппаратными блоками для ускорения трассировки. Во времена существования Radeon R9 280X трассировка лучей казалась чем-то недостижимым, а теперь оказывается, что всё было возможно ещё тогда.
Программа для включения рейтресинга без видеокарты RTX
Всем привет, сегодня я расскажу вам как можно включить рейтрейсинг на любой видеокарте, а также значительно улучшить картинку в играх. Конечно нормально это будет работать на мощных и средних видеокартах, на слабых мы можете попробовать старые игры которые сейчас выдают хороший FPS даже на слабых картах. Что бы включить рейстресинг (трассировку лучей) нам нужна будет программа ReShade которую вы вы можете скачать тут.
Как включить рейтресинг (трасировку лучей) на любой видеокарте?
Скачиваете программу ReShade и запускаете ее, программа предложит выбор установить параметры для всех игр на компьютере или только для конкретной игры. Я рекомендую выбирать параметры только для интересующих нас игр, так как все игры могут не поддерживать эти функции, а из-за решейда в играх могут возникнуть проблемы. Кроме того, в некоторых онлайн играх использовать такие программы нельзя так как они могут изменить графику в игре и способствовать читерству ))) В общем моя рекомендация делать настройки только под нужную игру.
Потом нужно выбрать игру в которой мы будем включать программный рейтрейсинг. Можно выбрать из списка установленных игр или конкретную игру с диска, важно правильно выбрать EXE файл который включает игру, если екзешник выбран неправильно, то никаких новых возможностей в игре не появится! Следующее что нужно выбрать это те аффекты и шейдеры которые будет использоваться. Я рекомендую первые два, там стоят две галочки сверху и например шейдеры Марти Макфлая. Вы можете посмотреть и использовать шейдеры других разработчиков на ваш вкус. Дальше программа подключится к репозиторию гихаба и скачает все необходимы шейдеры и эффекты сама, автоматически.
Кроме бесплатных эффектов и шейдеров можно скачать и платные, например у Марти Макфлая, у него есть специальные шейдеры рейтрейсинга (трассировки лучей) которые почти не отличимы от реального рейтрейсинга. Больше, у него есть шейдеры для игр в которых официально рейтрейсинга и не было, например для GTA V. Все это можно найти на сайте ReShade.
После скачивания всех необходимых эффектов и шейдеров, у вас в игре появится папка: reshade-shaders и файлы DefaultPresent.ini, dxgi.dll, dxgi.log, ReShade.ini. Эти файлы и будет регулировать решейдинг.
Если вы скачали платные шейдеры у любого разработчика то вам просто нужно заменить папку reshade-shaders и остальные файлы в нужной игре.
Следующее что нужно будет выбрать это с каким API будет работать данная программа, с DirectX, Vulkan или OpenGL. Рекомендую выбрать DirectX 10, 11 и 12, так прога и шейдеры чаще всего заточены под них.
В последнем окне настройки ReShade для видеокарт без RTX рекомендую поставить галочку Performance Mode, это разгрузит видеокарту в тяжелых играх. Если у вас RTX видеокарта или вы играете в старю игру включать этот режим ненужно.
Потом просто запускайте игру, в левом верхнем углу у вас появится консоль в которой вы можете выбрать имеющиеся у вас пресеты, что бы получить доступ к консоли нужно нажать кнопку HOME на клавиатуре! Дальше вы просто отмечаете галочками нужные вам эффекты и шейдеры. Изменения в картинке вы увидите сразу. Рекомендую подбирать настройки для каждой игры отдельно. Из самых популярных я рекомендую рейтресинг, изменение освещения, включение HDR и сглаживание. Подробнее о настройках программы ReShade вы можете посмотреть в моем видео:
Как включить рейтрейсинг на любой видеокарте средней и высокой мощности без RTX
Теперь вы знаете как можно включить много красивых эффектов играх на любых нормальных видеокартах, а так же как включить рейтресинг (трассировку лучей) во многих играх и на большинстве нормальных видеокарт.
Как удалить программу ReShade?
Все просто, программа не устанавливается в систему, а просто создает файлы в игре. Достаточно просто удалить эти файлы: DefaultPresent.ini, dxgi.dll, dxgi.log, ReShade.ini и папку reshade-shaders из корня папки с игрой. И в игре не будет вылазить консоль программы ReShade!
Как включить рейтрейсинг на видкартах 10, 16 и 20 серии?
Для этого подойдут видекарты: GeForce GTX 1050, 1050Ti, 1060, 1070, 1070Ti, 1080, 1080Ti, 1650, 1650 Super, 1660, 1660Ti, 1660 Super, и RTX 2060, 2060 Super, 2070, 2070 Super, 2080, 2080 Super, 2080Ti, Titan V, Titan RTX. В игре кторая поддерживает рейтрейсинг нужно просто включить функцию DXR. Эта настройка будет в самой настройки графики игры. Карты без RTX поддерживают эту функцию только с драйвера 451 WHQL, и конечно нагрузка на карту значительно возрастает!
Если вы знаете другие способы включить рейтрейсинг на любой видеокарте, то пишите об этом в комментарии, думаю другим будет интерессно.