Основные характеристики видеокарт | Все о видеокартах | Железо
Современные графические процессоры содержат множество функциональных блоков, от количества и характеристик которых зависит и итоговая скорость рендеринга, влияющая на комфортность игры. По сравнительному количеству этих блоков в разных видеочипах можно примерно оценить, насколько быстр тот или иной GPU. Характеристик у видеочипов довольно много, в этом разделе мы рассмотрим самые важные из них.
Тактовая частота видеочипа
Рабочая частота GPU измеряется в мегагерцах, в миллионах тактов в секунду. Эта характеристика прямо влияет на производительность видеочипа, чем она выше, тем больший объем работы чип может выполнить в единицу времени, обработать большее количество вершин и пикселей. Пример из реальной жизни: частота видеочипа, установленного на плате RADEON X1900 XTX равна 650 МГц, а точно такой же чип на RADEON X1900 XT работает на частоте в 625 МГц. Соответственно будут отличаться и все основные характеристики производительности.
Но далеко не только рабочая частота чипа однозначно определяет производительность, на его скорость сильно влияет и архитектура: количество различных исполнительных блоков, их характеристики и т.п.
В последнее время участились случаи, когда тактовая частота для отдельных блоков GPU отличается от частоты работы всего остального чипа. То есть, разные части GPU работают на разных частотах, и сделано это для увеличения эффективности, ведь некоторые блоки способны работать на повышенных частотах, а другие — нет. Из последних примеров можно назвать семейство GeForce 8800 от NVIDIA, видеочип модели GTS работает на частоте 512 МГц, но универсальные шейдерные блоки тактуются на значительно более высокой частоте — 1200 МГц.
Скорость заполнения (филлрейт)
Скорость заполнения показывает, с какой скоростью видеочип способен отрисовывать пиксели. Различают два типа филлрейта: пиксельный (pixel fill rate) и текстурный (texel rate). Пиксельная скорость заполнения показывает скорость отрисовки пикселей на экране и зависит от рабочей частоты и количества блоков ROP (блоков операций растеризации и блендинга), а текстурная — это скорость выборки текстурных данных, которая зависит от частоты работы и количества текстурных блоков.
Например, пиксельный филлрейт у GeForce 7900 GTX равен 650 (частота чипа) * 16 (количество блоков ROP) = 10400 мегапикселей в секунду, а текстурный — 650 * 24 (кол-во блоков текстурирования) = 15600 мегатекселей/с. Чем больше первое число — тем быстрее видеокарта может отрисовывать готовые пиксели, а чем больше второе — тем быстрее производится выборка текстурных данных. Оба параметра важны для современных игр, но они должны быть сбалансированы. Именно поэтому количество блоков ROP в чипах семейства G7x, на которых построено семейство GeForce 7, меньше количества текстурных и пиксельных блоков.
Количество блоков пиксельных шейдеров (или пиксельных процессоров)
Пиксельные процессоры — это одни из главных блоков видеочипа, которые выполняют специальные программы, известные также как пиксельные шейдеры. По числу блоков пиксельных шейдеров и их частоте можно сравнивать шейдерную производительность разных видеокарт. Так как большая часть игр сейчас ограничена производительностью исполнения пиксельных шейдеров (см.
технологические обзоры игр), то количество этих блоков очень важно! Если одна модель видеокарты основана на GPU с 8 блоками пиксельных шейдеров, а другая из той же линейки — 16 блоками, то при прочих равных вторая будет вдвое быстрее обрабатывать пиксельные программы, и в целом будет производительнее. Но на основании одного лишь количества блоков делать однозначные выводы нельзя, обязательно нужно учесть и тактовую частоту и разную архитектуру блоков разных поколений и производителей чипов. Чисто по этим цифрам прямо можно сравнивать чипы только в пределах одной линейки одного производителя: AMD(ATI) или NVIDIA. В других же случаях нужно обращать внимание на тесты производительности в интересующих играх.
Количество блоков вершинных шейдеров (или вершинных процессоров)
Аналогично предыдущему пункту, эти блоки выполняют программы шейдеров, но уже вершинных. Данная характеристика важна для некоторых игр, но не так явно, как предыдущая, так как даже современными играми блоки вершинных шейдеров почти никогда не бывают загружены даже наполовину.
И, так как производители балансируют количество разных блоков, не позволяя возникнуть большому перекосу в распределении сил, количеством вершинных процессоров при выборе видеокарты вполне можно пренебречь, учитывая их только при прочих равных характеристиках.
Количество унифицированных шейдерных блоков (или универсальных процессоров)
Унифицированные шейдерные блоки объединяют два типа перечисленных выше блоков, они могут исполнять как вершинные, так и пиксельные программы (а также геометрические, которые появились в DirectX 10). Впервые унифицированная архитектура была применена в видеочипе игровой консоли Microsoft Xbox 360, этот графический процессор был разработан компанией ATI. А в видеочипах для персональных компьютеров унифицированные шейдерные блоки появились не так давно, с появлением плат NVIDIA GeForce 8800. И, похоже, что все DirectX 10 совместимые видеочипы будут основаны на подобной унифицированной архитектуре. Унификация блоков шейдеров значит, что код разных шейдерных программ (вершинных, пиксельных и геометрических) универсален, и соответствующие унифицированные процессоры могут выполнить любые программы из вышеперечисленных.
Соответственно, в новых архитектурах число пиксельных, вершинных и геометрических шейдерных блоков как бы сливается в одно число — количество универсальных процессоров.
Блоки текстурирования (TMU)
Эти блоки работают совместно с шейдерными процессорами всех указанных типов, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных данных, необходимых для построения сцены. Число текстурных блоков в видеочипе определяет текстурную производительность, скорость выборки из текстур. И хотя в последнее время большая часть расчетов осуществляется блоками шейдеров, нагрузка на блоки TMU до сих пор довольно велика, и с учетом упора некоторых игр в производительность блоков текстурирования, можно сказать, что количество блоков TMU и соответствующая высокая текстурная производительность являются одними из важнейших параметров видеочипов. Особое влияние этот параметр оказывает на скорость при использовании трилинейной и анизотропной фильтраций, требующих дополнительных текстурных выборок.
Блоки операций растеризации (ROP)
Блоки растеризации осуществляют операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как мы уже отмечали выше, производительность блоков ROP влияет на филлрейт и это — одна из основных характеристик видеокарт всех времен. И хотя в последнее время её значение несколько снизилось, еще попадаются случаи, когда производительность приложений сильно зависит от скорости и количества блоков ROP (см. технологические обзоры игр). Чаще всего это объясняется активным использованием фильтров постобработки и включенным антиалиасингом при высоких игровых настройках.
Нужно еще раз отметить, что современные видеочипы нельзя оценивать только числом разнообразных блоков и их частотой. Каждая серия GPU использует новую архитектуру, в которой исполнительные блоки сильно отличаются от старых, да и соотношение количества разных блоков может отличаться. Компания ATI первой применила архитектуру, в которой количество блоков пиксельных шейдеров было в разы больше числа блоков текстурирования.
Это было сделано немного преждевременно, на наш взгляд, но в некоторых приложениях пиксельные блоки используются более активно, чем остальные и для таких приложений подобное решение будет неплохим вариантом, не говоря уже о будущем. Также, в предпоследней архитектуре AMD(ATI) нет отдельных пиксельных конвейеров, пиксельные процессоры не «привязаны» к блокам TMU. Впрочем, у NVIDIA в GeForce 8800 получилось еще сложнее…
Рассмотрим ситуацию на примере видеокарт GeForce 7900 GT и GeForce 7900 GS. Обе они имеют одинаковые рабочие частоты, интерфейс памяти и даже одинаковый видеочип. Но модификация 7900 GS использует GPU с 20 активными блоками пиксельных шейдеров и текстурных блоков, а видеокарта 7900 GT — по 24 блока каждого типа. Рассмотрим разницу в производительности этих двух решений в игре Prey:
Разница в количестве основных исполнительных блоков в 20% дала разный прирост скорости в тестовых разрешениях. Значение 20% оказалось недостижимо потому, что производительность в Prey не ограничена на этих видеокартах только скоростью блоков TMU и ROP.
Разница в разрешении 1024×768 составила меньше 8%, а в более высоких достигла 12%, что ближе к теоретической разности в количестве исполнительных блоков.
Объем видеопамяти
Собственная память используется видеочипами для хранения необходимых данных: текстур, вершин, буферов и т.п. Казалось бы, что чем её больше — тем лучше. Но не всё так просто, оценка мощности видеокарты по объему видеопамяти — это наиболее распространенная ошибка! Значение объема памяти неопытные пользователи переоценивают чаще всего, используя его для сравнения разных моделей видеокарт. Оно и понятно — раз параметр, указываемый во всех источниках одним из первых, в два раза больше, то и скорость у решения должна быть в два раза выше, считают они. Реальность же от этого мифа отличается тем, что рост производительности растет до определенного объема и после его достижения попросту останавливается.
В каждой игре есть определенный объем видеопамяти, которого хватает для всех данных, и хоть 4 ГБ туда поставь — у нее не появится причин для ускорения рендеринга, скорость будут ограничивать исполнительные блоки, о которых речь шла выше.
Именно поэтому почти во всех случаях видеокарта с 320 Мбайт видеопамяти будет работать с той же скоростью, что и карта с 640 Мбайт (при прочих равных условиях). Ситуации, когда больший объем памяти приводит к видимому увеличению производительности, существуют, это очень требовательные игры в высоких разрешениях и при максимальных настройках. Но такие случаи весьма редки, поэтому, объем памяти учитывать нужно, но не забывая о том, что выше определенного объема производительность просто не растет, есть более важные параметры, такие как ширина шины памяти и ее рабочая частота. Подробнее о выборе объема видеопамяти читайте во второй части статьи.
Ширина шины памяти
Ширина шины памяти является важнейшей характеристикой, влияющей на пропускную способность памяти (ПСП). Большая ширина позволяет передавать большее количество информации из видеопамяти в GPU и обратно в единицу времени, что положительно влияет на производительность в большинстве случаев.
Теоретически, по 128-битной шине можно передать в два раза больше данных за такт, чем по 64-битной. На практике разница в скорости рендеринга хоть и не достигает двух раз, но весьма близка к этому во многих случаях с упором в пропускную способность видеопамяти.
Современные видеокарты используют разную ширину шины: от 64 до 512 бит, в зависимости от ценового диапазона и времени выпуска конкретной модели GPU. Для low-end видеокарт чаще всего используется 64- и (значительно реже) 128-бит, для среднего уровня 128-бит и иногда 256-бит, ну а high-end видеокарты используют шины от 256 до 512 бит шириной.
Частота видеопамяти
Еще одним параметром, влияющим на пропускную способность памяти, является её тактовая частота. А как мы поняли выше, повышение ПСП прямо влияет на производительность видеокарты в 3D приложениях. Частота шины памяти на современных видеокартах бывает от 500 МГц до 2000 МГц, то есть может отличаться в четыре раза. И так как ПСП зависит и от частоты памяти и от ширины ее шины, то память с 256-битной шиной, работающая на частоте 1000 МГц, будет иметь большую пропускную способность, по сравнению с 1400 МГц памятью с 128-битной шиной.
Рассмотрим относительную производительность видеокарт с разной пропускной способностью на примере видеокарт RADEON X1900 XTX и RADEON X1950 XTX, которые используют почти одинаковые GPU с одними характеристиками и частотой. Основные их отличия состоят в типе и частоте используемой памяти — GDDR3 на частоте 775(1550) МГц и GDDR4 на 1000(2000) МГц, соответственно.
Хорошо видно, как отстает карта с меньшей пропускной способностью памяти, хотя разница никогда не достигает теоретических 29%. Разница между достигнутой частотой кадров растет с увеличением разрешения, начинаясь с 8% в 1024×768 и достигая 12-13% в максимальных режимах. Но это сравнение видеокарт с небольшой разницей в ПСП, а особенное внимание на параметры ширины шины памяти и частоты ее работы следует уделять при покупке недорогих видеокарт, на многие из которых ставят лишь 64-битные интерфейсы, что сильно сказывается на их производительности. Вообще, покупка решений на базе 64-бит шины для игр вовсе не рекомендуется.
Типы памяти
На видеокарты устанавливают несколько различных типов памяти. Старую SDR память с одинарной скоростью передачи мы рассматривать не будем, её уже почти нигде не встретишь. Все современные типы памяти DDR и GDDR позволяют передавать в два раза большее количество данных на той же тактовой частоте за единицу времени, поэтому цифру её рабочей частоты зачастую указывают удвоенной (умножают на два). Так, если для DDR памяти указана частота 1400 МГц, то эта память работает на физической частоте в 700 МГц, но указывают так называемую «эффективную» частоту, то есть ту, на которой должна работать SDR память, чтобы обеспечить такую же пропускную способность.
Основное преимущество DDR2 памяти заключается в возможности работы на больших тактовых частотах, а соответственно — увеличении пропускной способности по сравнению с предыдущими технологиями. Это достигается за счет увеличенных задержек, которые, впрочем, не так важны для видеокарт.
Первой платой, использующей DDR2 память, стала NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. По сути, на ней стояла GDDR2 память, которая не настоящая DDR2, а нечто среднее между технологиями DDR и DDR2. После применения GDDR2 в серии GeForce FX 5800, последующие видеокарты NVIDIA использовали DDR память, но эта память получила дальнейшее распространение в GeForce FX 5700 Ultra и в некоторых более поздних mid-end видеокартах. С тех пор технологии графической памяти продвинулись дальше, был разработан стандарт GDDR3, который близок к спецификациям DDR2, с некоторыми изменениями, сделанными специально для видеокарт.
GDDR3 — это специально предназначенная для видеокарт память, с теми же технологиями, что и DDR2, но с улучшениями характеристик потребления и тепловыделения, что позволило создать микросхемы, работающие на более высоких тактовых частотах. И опять же, несмотря на то, что стандарт был разработан в ATI, первой видеокартой, ее использующей, стала вторая модификация NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra, а следующей стала GeForce 6800 Ultra.
Ну а GDDR4 — это последнее поколение «графической» памяти, работающее почти в два раза быстрее, чем GDDR3. Основными отличиями GDDR4 от GDDR3, существенными для пользователей, являются в очередной раз повышенные рабочие частоты и сниженное энергопотребление. Технически, память GDDR4 не сильно отличается от GDDR3, это дальнейшее развитие тех же идей. Первыми видеокартами с чипами GDDR4 на борту стали RADEON X1950 XTX, а у компании NVIDIA продукты на базе этого типа памяти еще не вышли. Преимущества новых микросхем памяти перед GDDR3 в том, что энергопотребление модулей может быть примерно на треть ниже. Это достигается за счет более низкого номинального напряжения для GDDR4.
Итак, видеопамять самых современных типов: GDDR3 и GDDR4, отличается от DDR некоторыми деталями, но также работает с удвоенной передачей данных. В ней применяются некоторые специальные технологии, позволяющие поднять частоту работы. Так, GDDR2 память обычно работает на более высоких частотах, по сравнению с DDR, GDDR3 — на еще более высоких, ну а GDDR4 обеспечивает максимальную частоту и пропускную способность.
Блоки текстурирования (tmu).
Эти блоки GPU работают совместно с вычислительными процессорами, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных и прочих данных, необходимых для построения сцены и универсальных вычислений. Число текстурных блоков в видеочипе определяет текстурную производительность — то есть скорость выборки текселей из текстур.
Хотя в последнее время больший упор делается на математические расчеты, а часть текстур заменяется процедурными, нагрузка на блоки TMU и сейчас довольно велика, так как кроме основных текстур, выборки необходимо делать и из карт нормалей и смещений, а также внеэкранных буферов рендеринга render target.
Блоки операций растеризации (rop).
Блоки
растеризации осуществляют операции
записи рассчитанных видеокартой пикселей
в буферы и операции их смешивания
(блендинга). Производительность блоков
ROP влияет на филлрейт и это — одна из
основных характеристик видеокарт.
Геометрические блоки.
Количество
блоков обработки геометрии было не
особенно важным. Одного блока на GPU
хватало для большинства задач, так как
геометрия в играх была довольно простой
и основным упором производительности
были математические вычисления. Важность
параллельной обработки геометрии и
количества соответствующих блоков
резко выросли при появлении в DirectX 11
поддержки тесселяции геометрии. Компания
NVIDIA первой распараллелила обработку
геометрических данных, когда в её чипах
семейства GF1xx появилось по несколько
соответстующих блоков.
Объём видеопамяти.
Собственная память используется видеочипами для хранения необходимых данных: текстур, вершин, данных буферов и т. п. Казалось бы, что чем её больше — тем всегда лучше. Но не всё так просто, оценка мощности видеокарты по объему видеопамяти — это наиболее распространенная ошибка! Значение объёма видеопамяти иногда переоценивают чаще всего, до сих пор используя именно его для сравнения разных моделей видеокарт. Поэтому кажется, что раз памяти в два раза больше, то и скорость у такого решения должна быть в два раза выше. Реальность же от этого мифа отличается тем, что память бывает разных типов и характеристик, а рост производительности растёт лишь до определенного объёма, а после его достижения попросту останавливается.
Ширина шины памяти.
Ширина
шины памяти является важнейшей
характеристикой, влияющей на пропускную
способность памяти (ПСП).
Большая ширина
позволяет передавать большее количество
информации из видеопамяти в GPU и обратно
в единицу времени, что положительно
влияет на производительность в большинстве
случаев. Теоретически, по 256-битной шине
можно передать в два раза больше данных
за такт, чем по 128-битной. На практике
разница в скорости рендеринга хоть и
не достигает двух раз, но весьма близка
к этому во многих случаях с упором в
пропускную способность видеопамяти.
В чем разница между трассировкой лучей и растеризацией?
Что такое трассировка лучей? Просто зайди в ближайший мультиплекс, выпей двадцать и возьми немного попкорна.
Возможно, не так много людей, не связанных с компьютерной графикой, которые знают, что такое трассировка лучей, но на планете очень мало людей, которые ее не видели.
Трассировка лучей — это метод, который используется в современных фильмах для создания или улучшения спецэффектов. Думайте о реалистичных отражениях, преломлениях и тенях. Правильное их выполнение заставляет звездные истребители в научно-фантастических эпосах кричать.
Это заставляет быстрые машины выглядеть разъяренными. Это делает огонь, дым и взрывы военных фильмов реалистичными.
Трассировка лучей создает изображения, которые невозможно отличить от изображений, снятых камерой. В фильмах с живыми боевиками созданные компьютером эффекты органично сочетаются с изображениями, снятыми в реальном мире, в то время как полнометражные анимационные фильмы скрывают сцены, созданные цифровым способом, в свете и тенях, столь же выразительные, как и все, что снято оператором.
Что такое трассировка лучей?
Самый простой способ подумать о трассировке лучей — это посмотреть вокруг себя прямо сейчас. Объекты, которые вы видите, освещаются лучами света. Теперь поверните его и следуйте по пути этих лучей в обратном направлении от вашего глаза к объектам, с которыми взаимодействует свет. Это трассировка лучей.
Исторически, однако, компьютерное оборудование не было достаточно быстрым, чтобы использовать эти методы в реальном времени, например, в видеоиграх.
Создатели фильмов могут сколько угодно долго рендерить один кадр, поэтому они делают это в автономном режиме на фермах рендеринга. В видеоиграх есть только доли секунды. В результате большая часть графики реального времени опирается на другой метод — растеризацию.
Что такое растеризация?
В компьютерной графике реального времени уже давно используется метод, называемый «растеризация», для отображения трехмерных объектов на двухмерном экране. Это быстро. И результаты стали очень хорошими, даже если они все еще не так хороши, как трассировка лучей.
При растеризации объекты на экране создаются из сетки виртуальных треугольников или многоугольников, которые создают 3D-модели объектов. В этой виртуальной сетке углы каждого треугольника, известные как вершины, пересекаются с вершинами других треугольников разных размеров и форм. С каждой вершиной связано много информации, включая ее положение в пространстве, а также информацию о цвете, текстуре и ее «нормали», которая используется для определения того, как обращена поверхность объекта.
Затем компьютеры преобразуют треугольники 3D-моделей в пиксели или точки на 2D-экране. Каждому пикселю может быть присвоено начальное значение цвета из данных, хранящихся в вершинах треугольника.
Дальнейшая обработка пикселей или «затенение», включая изменение цвета пикселей в зависимости от того, как свет в сцене попадает на пиксель, и применение одной или нескольких текстур к пикселю, объединяются для создания окончательного цвета, применяемого к пикселю.
Требует больших вычислительных ресурсов. Для всех моделей объектов в сцене могут использоваться миллионы полигонов, а на дисплее 4K — примерно 8 миллионов пикселей. И каждый кадр или изображение, отображаемое на экране, обычно обновляется от 30 до 9 раз.0 раз каждую секунду на дисплее.
Кроме того, буферы памяти, небольшое временное пространство, отведенное для ускорения работы, используются для рендеринга предстоящих кадров до их отображения на экране. Глубина или «z-буфер» также используется для хранения информации о глубине пикселя, чтобы гарантировать, что самые передние объекты в расположении экрана x-y пикселя отображаются на экране, а объекты за самым передним объектом остаются скрытыми.
Вот почему современные графически насыщенные компьютерные игры полагаются на мощные графические процессоры.
Объяснение трассировки лучей
Трассировка лучей отличается. В реальном мире трехмерные объекты, которые мы видим, освещаются источниками света, и фотоны могут отражаться от одного объекта к другому, прежде чем достигнуть глаз зрителя.
Свет может блокироваться некоторыми объектами, создавая тени. Или свет может отражаться от одного объекта к другому, например, когда мы видим отражение одного объекта на поверхности другого. А еще есть преломления — когда свет меняется при прохождении через прозрачные или полупрозрачные объекты, такие как стекло или вода.
Трассировка лучей захватывает эти эффекты, работая от нашего глаза (или камеры обзора) — метод, который впервые был описан Артуром Аппелем из IBM в 1969 году в «Некоторых методах затенения машинной визуализации твердых тел». Он отслеживает путь луча света через каждый пиксель на 2D-поверхности просмотра в 3D-модель сцены.
Следующий крупный прорыв произошел десятилетие спустя. В статье 1979 года «Улучшенная модель освещения для затененного дисплея» Тернер Уиттед, ныне работающий в NVIDIA Research, показал, как захватывать отражение, тени и преломление.
Бумажный прыжок Тернера Уиттеда в 1979 году положил начало возрождению трассировки лучей, которое переделало фильмы.При использовании метода Уиттеда, когда луч сталкивается с объектом в сцене, информация о цвете и освещении в точке попадания на поверхность объекта влияет на цвет пикселя и уровень освещенности. Если луч отражается или проходит через поверхности разных объектов, прежде чем достичь источника света, информация о цвете и освещении от всех этих объектов может внести свой вклад в окончательный цвет пикселя.
Еще одна пара статей 1980-х годов заложила остальную часть интеллектуального фундамента для революции в области компьютерной графики, изменившей способы создания фильмов.
В 1984 году Роберт Кук, Томас Портер и Лорен Карпентер из Lucasfilm подробно описали, как трассировка лучей может включать в себя ряд распространенных методов кинопроизводства, включая размытие в движении, глубину резкости, полутени, полупрозрачность и нечеткие отражения, которые до этого могли быть только созданные с помощью камер.
Два года спустя в статье профессора Калифорнийского технологического института Джима Каджии «Уравнение рендеринга» была завершена работа по сопоставлению способа создания компьютерной графики с физикой для лучшего представления того, как свет рассеивается по сцене.
Объединив это исследование с современными графическими процессорами, вы получите созданные компьютером изображения с тенями, отражениями и преломлениями, которые невозможно отличить от фотографий или видео реального мира. Именно благодаря этому реализму трассировка лучей покорила современное кинопроизводство.
Это сгенерированное компьютером изображение, созданное Энрико Серика с помощью OctaneRender, показывает искажение стекла в светильнике с помощью трассировки лучей, рассеянное освещение в окне и отражение матового стекла в фонаре на полу на изображении в рамке. Это также требует больших вычислительных ресурсов. Вот почему создатели фильмов полагаются на огромное количество серверов или ферм рендеринга.
А на создание сложных спецэффектов могут уйти дни и даже недели.
Безусловно, на общее качество графики и производительность трассировки лучей влияет множество факторов. На самом деле, поскольку трассировка лучей требует больших вычислительных ресурсов, ее часто используют для рендеринга тех областей или объектов в сцене, которые больше всего выигрывают от визуального качества и реализма от этой техники, в то время как остальная часть сцены рендерится с использованием растеризации. Растеризация по-прежнему может обеспечивать отличное качество графики.
Что дальше для трассировки лучей?
По мере того, как графические процессоры становятся все более мощными, следующим логическим шагом становится внедрение трассировки лучей для все большего числа людей. Например, вооружившись такими инструментами трассировки лучей, как Arnold от Autodesk, V-Ray от Chaos Group или Pixar Renderman, а также мощными графическими процессорами, дизайнеры продуктов и архитекторы используют трассировку лучей для создания фотореалистичных макетов своих продуктов за считанные секунды, что позволяет им лучше сотрудничать.
и пропустить дорогостоящее прототипирование. Трассировка лучей
Поскольку графические процессоры предлагают все большую вычислительную мощность, видеоигры являются следующим рубежом для этой технологии. В понедельник NVIDIA анонсировала NVIDIA RTX, технологию трассировки лучей, которая обеспечивает разработчикам игр рендеринг кинематографического качества в реальном времени. Это результат десятилетней работы над алгоритмами компьютерной графики и архитектурами графических процессоров.
Он состоит из механизма трассировки лучей, работающего на графических процессорах с архитектурой NVIDIA Volta. Он предназначен для поддержки трассировки лучей через различные интерфейсы. NVIDIA заключила партнерское соглашение с Microsoft, чтобы обеспечить полную поддержку RTX через новый API Microsoft DirectX Raytracing (DXR).
И чтобы помочь разработчикам игр воспользоваться этими возможностями, NVIDIA также объявила, что в GameWorks SDK будет добавлен модуль шумоподавителя трассировки лучей. Обновленный GameWorks SDK, который скоро появится, включает области теней с трассировкой лучей и глянцевые отражения с трассировкой лучей.
Все это даст разработчикам игр и другим пользователям возможность применять в своей работе методы трассировки лучей для создания более реалистичных отражений, теней и преломлений. В результате игры, которыми вы наслаждаетесь дома, получат больше кинематографических качеств голливудского блокбастера.
Недостаток: вам придется делать свой собственный попкорн.
Ознакомьтесь с « Физически обоснованный рендеринг: от теории к реализации » Мэтта Фара, Венцеля Джейкоба и Грега Хамфриса. Он предлагает как математические теории, так и практические методы для реализации современного фотореалистичного рендеринга.
Узнайте об основных концепциях трассировки лучей на вебинаре по запросу «Основы трассировки лучей».
Растеризация — Catacomb Wiki
Эта вики не имела Из Catacomb Wiki. были одним -размерные с точки зрения того, что они были просто линейными сегментами, которые были ограничены осями. У нас было что-то, что напоминало полигональный растеризатор и полигональный клиппер, и оба они были сделаны за четыре-шесть недель каждый.
—Джон Кармак, «Wolfenstein 3D — Комментарий режиссера»
Растеризация (или растеризация) — это задача преобразования изображения, описанного в формате векторной графики (фигуры), в растровое изображение ( A серии пикселей, точек или линий, которые, когда они собираются вместе на дисплее, воссоздают изображение). Затем растеризованное изображение может быть отображено на дисплее компьютера, видеодисплее или принтере или сохранено в формате растрового файла. Растеризация может относиться либо к преобразованию моделей в растровые файлы, либо к преобразованию примитивов 2D-рендеринга, таких как многоугольники или линейные сегменты, в растровый формат.
Позже этот подход был заменен raycasting в преемнике движка, впервые использованном в Wolfenstein 3D (1992). По сравнению с другими методами рендеринга, такими как трассировка лучей, растеризация выполняется чрезвычайно быстро. Однако растеризация — это просто процесс вычисления отображения геометрии сцены в пиксели и не предписывает конкретного способа вычисления цвета этих пикселей. Затенение, включая программируемое затенение, может быть основано на переносе физического света или художественном замысле.
«Catacombs 3D была самой первой нашей коммерческой игрой, в которой были элементы 3D. Это было ограничено тем, что вся карта была сделана только из тайловых блоков. На блоки можно было накладывать текстуры.
