Search the Community

Οι δημιουργοί προγραμμάτων οδήγησης GPU της Intel Linux κυκλοφόρησαν μια ενημέρωση που οδηγεί σε τεράστια ενίσχυση έως και 100 φορές στην απόδοση ray tracing. Από τη μια, αυτό θα πρέπει να χαροποιήσει τους χρήστες για την τεράστια αυτή αύξηση. Ωστόσο, από την άλλη πλευρά, το πρόγραμμα οδήγησης ήταν 100 φορές πιο αργό από ό,τι θα έπρεπε, λόγω παράβλεψης εκχώρησης μνήμης. Ο ειδησεογραφικός ιστότοπος Phoronix με επίκεντρο το Linux αναφέρει ότι μια επιδιόρθωση που συγχωνεύτηκε στο πρόγραμμα οδήγησης ανοιχτού κώδικα Intel Mesa Vulkan εφαρμόστηκε από τον δυναμικό μηχανικό προγραμμάτων οδήγησης γραφικών Intel Linux Lionel Landwerlin την Πέμπτη. Ο προγραμματιστής σχολίασε με δυσαρέσκεια ότι το αίτημα συγχώνευσης, το οποίο ενσωματώθηκε ήδη στο Mesa 22.2, θα παρείχε "100x βελτίωση." Η Intel εργάζεται για την υποστήριξη Vulkan raytracing από τα τέλη του 2020, αλλά αυτή η επιδιόρθωση ήρθε κάλλιο αργά παρά ποτέ. Συνήθως, το πρόγραμμα οδήγησης Vulkan διασφαλίζει ότι η προσωρινή μνήμη που χρησιμοποιείται για την εργασία ray tracing της Vulkan θα βρίσκεται στην τοπική μνήμη, δηλαδή την πολύ γρήγορη μνήμη γραφικών στη διακριτή GPU. Έλειπε μια γραμμή κώδικα, επομένως αυτή η εργασία καθαρισμού κατανομής μνήμης δεν ορίστηκε ποτέ. Έτσι, το πρόγραμμα οδήγησης Vulkan μετατόπιζε τα δεδομένα ray tracing στη πιο αργή μνήμη συστήματος, ουσιαστικά στέλνοντας την για επεξεργασία εκτός της GPU και πίσω πάλι. Σκεφτείτε τις συνεχιζόμενες σύνθετες μεταφορές σε αυτήν την πιο αργή μνήμη που λαμβάνουν χώρα, επιβραδύνοντας σημαντικά την απόδοση του ray tracing. Αποδεικνύεται, ότι ο ορισμός μιας επισήμανσης για το "ANV_BO_ALLOC_LOCAL_MEM" θα εξασφάλιζε ότι η VRAM θα χρησιμοποιηθεί αντ 'αυτού και το αποτέλεσμα ήταν μια ενίσχυση απόδοσης 100 φορές. Το Mesa 22.2, το οποίο περιλαμβάνει τον νέο κωδικό, πρόκειται να διακλαδωθεί τις επόμενες ημέρες και θα συμπεριληφθεί σε μια δέσμη άλλων βελτιώσεων προγραμμάτων οδήγησης, που θα φτάσουν στους τελικούς χρήστες μέχρι τα τέλη Αυγούστου.

Σε μια συνέντευξη κατά την διάρκεια της CES 2020, η διευθύνων σύμβουλος της AMD, Λίσα Σου, δήλωσε ότι μια κάρτα γραφικών υψηλών επιδόσεων τεχνολογίας Navi βρίσκεται υπό κατασκευή, λέγοντας πως οι κάρτες γραφικών υψηλών επιδόσεων είναι σημαντικές για την AMD χωρίς όμως να δίνει περισσότερες λεπτομέρειες. Η Λίσα Σου (Lisa - Su), ρωτήθηκε επίσης τι πιστεύει και για την τεχνολογία Ray-Tracing της και αν θεωρεί ότι αποτελεί τόσο μεγάλο ζήτημα στα γραφικά όσο διαφημίζει η Nvidia. Τέλος, ρωτήθηκε επίσης και αν θεωρεί ότι η AMD θα πρέπει να έχει έναν high-end ανταγωνιστή στην αγορά των καρτών γραφικών.

Η επόμενη αρχιτεκτονική γραφικών της AMD, RDNA2, θέτει ως στόχους την υλοποίηση ray tracing στο επίπεδο του υλικού (hardware) και variable-rate shading. Η αποκάλυψη των χαρακτηριστικών του Xbox Series X ανέδειξε τα δύο αυτά χαρακτηριστικά που επιτυγχάνονται με τη βοήθεια της "next generation RDNA", όπως αναφέρθηκε από τους αρμόδιους της Microsoft. Λογικά, λοιπόν, αυτή η γενιά γραφικών είναι η RDNA2. Το SoC του Xbox Series X είναι βασισμένο στην αρχιτεκτονική ZEN 2, και πιθανότατα κατασκευάζεται με τη μέθοδο 7nm EUV της TSMC, ενώ η RDNA2 είναι βελτιστοποιημένη για την ίδια μέθοδο ολοκλήρωσης. Συνεπώς, εκτός από το SoC που θα αξιοποιήσει η Microsoft στη νέα κονσόλα, η AMD αναμένεται να αξιοποιήσει τη μέθοδο 7nm EUV και για τις διακριτές κάρτες γραφικών με αρχιτεκτονική RDNA2. To Variable-Rate Shading είναι ένα χαρακτηριστικό που υλοποιείται στο επίπεδο του API, το οποίο επιτρέπει στο GPU να εξοικονομεί τους πόρους του δημιουργώντας σκιές (shadows) σε συγκεκριμένες περιοχές μιας σκηνής με μικρότερο ρυθμό (variable rate) σε σχέση με άλλα σημεία, με τρόπο που δεν είναι αντιληπτός από τον θεατή. Η Microsoft ανέπτυξε δύο επίπεδα του VRS για το DirectX 12 API, το επίπεδο 1 που υποστηρίζεται αυτή τη στιγμή από τις Nvidia "Turing" και Intel Gen11 αρχιτεκτονικές και το επίπεδο 2 που υποστηρίζεται μόνο από τις Nvidia "Turing". H τρέχουσα RNDA αρχιτεκτονική δεν υποστηρίζει κανένα από τα δύο επίπεδα. Η υποστήριξη σε επίπεδο υλικού της τεχνολογίας Ray Tracing είναι το σημαντικότερο χαρακτηριστικό των καρτών γραφικών RTX 20xx και η AMD προσπαθεί να πετύχει ανάλογη υποστήριξη. Η Microsoft ήδη έχει τυποποιήσει το Ray Tracing σε επίπεδο λογισμικού με το DXR (DirectX Raytracing) API. Ένας συνδυασμός των VRS και dynamic render-resolution θα είναι απαραίτητος προκειμένου οι κονσόλες επόμενης γενιάς να επιτύχουν 60 fps 4Κ αλλά και να αποκτήσουν δυνατότητες 8Κ.

Κατά την ανακοίνωση των οικονομικών αποτελεσμάτων 2ου τριμήνου της Nvidia, ο CEO, Jensen Huang, μίλησε για τη σειρά RTX και δήλωσε ότι το να αγοράσει κανείς μια τέτοια κάρτα είναι η μόνη λογική επιλογή. Πιο συγκεκριμένα ο Huang είπε ότι η σειρά SUPER έχει κάνει ένα καταπληκτικό ξεκίνημα και, καθώς οι τίτλοι που κυκλοφορούν με υποστήριξη ray tracing συνεχώς αυξάνονται, η αγορά hardware που δεν έχει τέτοιες δυνατότητες είναι παράλογη. Συμπλήρωσε λέγοντας ότι αν κάποιος επιθυμεί να αγοράσει GPU και θέλει να είναι καλυμμένος για τα επόμενα 2-4 χρόνια η σωστή επιλογή είναι η σειρά RTX. Το σαφές υπονοούμενο είναι ότι η Nvidia είναι η μόνη εταιρεία με ενσωματωμένη στο hardware υποστήριξη ray tracing, συνεπώς θα πρέπει, κατά τον Huang, να είναι και η μόνη λογική επιλογή. Βέβαια αξίζει να σημειωθεί ότι η Nvidia πουλάει και GPUs που δεν διαθέτουν ray tracing όπως οι GTX 1660 Ti, 1660 και 1650 που απευθύνονται στην κατηγορία χαμηλών και μεσαίων επιδόσεων.

H 20η Ιουλίου σηματοδοτεί την 50η επέτειο της πρώτης προσσελήνωσης του πληρώματος του Apollo 11. Η Nvidia αποφάσισε να γιορτάσει αυτή την επέτειο βελτιώνοντας το οπτικό υλικό της προσσελήνωσης χρησιμοποιώντας τεχνολογία real-time ray tracing, ώστε να το κάνει πιο εντυπωσιακό. Σύμφωνα με την Nvidia το πρωτότυπο υλικό δεν θα μπορούσε να περιγραφεί ως "εντυπωσιακό" λόγω των τεχνικών περιορισμών της εποχής εκείνης. Το διαδραστικό demo που προέκυψε επιτρέπει την εξερεύνηση της Σελήνης σε πραγματικό χρόνο τη στιγμή της εξόδου από το σεληνιακό όχημα των Neil Armstrong και Buzz Aldrin. Μια τέτοια επίδειξη είχε πραγματοποιηθεί και στο παρελθόν, αλλά το rendering είχε πραγματοποιηθεί σε render farms και είχαν απαιτηθεί πολλές μέρες. Τώρα η Nvidia υποστηρίζει ότι το κατάφερε σε πραγματικό χρόνο. Η Nvidia δημοσίευσε ένα σχετικό video που περιλαμβάνει και σχολιασμό από τον Aldrin.

Ο διευθύνον σύμβουλος της Nvidia, Jen-Hsun Huang, αποκάλυψε εχτές στην SIGGRAPH την νέα αρχιτεκτονική της εταιρίας Turing. Η νέα αρχιτεκτονική υπόσχεται σημαντικά υψηλότερες επιδόσεις στην επεξεργασία γραφικών Ray Tracing, χάρη στην ενσωμάτωση νέων πυρήνων RT. Η Nvidia θεωρεί ότι η νέα της αρχιτεκτονική Turing, με τους πυρήνες RT, αποτελεί το μεγαλύτερο άλμα για την εταιρία στον τομέα γραφικών από το 2006, όταν και παρουσίασε για πρώτη φορά τους πυρήνες CUDA. Ο συνδυασμός των νέων πυρήνων RT, με τους Tensor πυρήνες που είδαμε για πρώτη φορά στα προϊόντα αρχιτεκτονικής Volta, σύμφωνα με την Nvidia θα επιτρέψει για πρώτη φορά επεξεργασία γραφικών Ray Tracing σε πραγματικό χρόνο. Ειδικότερα η εταιρία φαίνεται να στοχεύει στην αγορά του hybrid rendering, όπου τεχνικές raytracing και rasterization χρησιμοποιούνται από κοινού για το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα. Το hybrid rendering αναμένεται, σύμφωνα με τον Jen-Hsun Huang "να αλλάξει την εικόνα της βιομηχανίας, ανοίγοντας καταπληκτικές δυνατότητες που ενισχύουν τη ζωή μας με πιο όμορφα σχέδια, πλουσιότερη ψυχαγωγία και πιο διαδραστικές εμπειρίες. Η άφιξη του ray tracing σε πραγματικό χρόνο, είναι το Άγιο Δισκοπότηρο της βιομηχανίας μας". Σύμφωνα με το δελτίο τύπου που εξέδωσε η Nvidia, χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες για hybrid rendering της αρχιτεκτονικής Turing, οι εφαρμογές μπορούν να προσομοιώσουν τον φυσικό κόσμο με ταχύτητα έξι φορές μεγαλύτερη έναντι αυτής που μπορούσε να επιτευχθεί με προϊόντα προηγούμενης γενιάς και πιο συγκεκριμένα αυτά αρχιτεκτονικής Pascal. Η αρχιτεκτονική Turing είναι εξοπλισμένη με αποκλειστικούς επεξεργαστές ray tracing που ονομάζονται "RT Cores", οι οποίοι επιταχύνουν τον υπολογισμό του τρόπου με τον οποίο ο φωτισμός και ο ήχος ταξιδεύουν σε τρισδιάστατα περιβάλλοντα. Η Nvidia επικαλείται επιδόσεις έως και 10 GigaRays ανά δευτερόλεπτο, το οποίο μεταφράζεται σε έως και μέχρι 25 φορές μεγαλύτερη επίδοση σε σχέση με το τι μπορούσε να επιτύχει η αρχιτεκτονική Pascal. Παρόντες είναι και οι πυρήνες Tensor που είδαμε με την αρχιτεκτονική Volta, οι οποίοι είναι σε θέση να επιταχύνουν το deep learning training και inferencing, παρέχοντας μέχρι και 500 τρισεκατομμύρια tensor λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Χάρη στις υψηλές επιδόσεις της αρχιτεκτονικής Turing, μπορούν να δημιουργηθούν εφαρμογές με ιδιαίτερα ισχυρές νέες δυνατότητες, όπως για παράδειγμα το DLAA — deep learning anti-aliasing, το οποία είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην παραγωγή υψηλής ποιότητας εικόνας κίνησης. Όσον αφορά το GPU κομμάτι, η Nvidia έχει τροποποιήσει την αρχιτεκτονική του streaming multiprocessor (SM), έχοντας προσθέσει μια integer execution unit η οποία λειτουργεί παράλληλα με το floating point datapath, καθώς και νέα αρχιτεκτονική unified cache με διπλάσιο bandwidth έναντι αυτού που πρόσφερε η αρχιτεκτονική Pascal. Σε συνδυασμό με νέα τεχνολογίες γραφικών, όπως η variable rate shading, οι SM αρχιτεκτονικής Turing επιτυγχάνουν υψηλότερες επιδόσεις σε σχέση με πριν. Με έως και 4608 πυρήνες CUDA, επιτυγχάνονται επιδόσεις που φτάνουν τα 16 TFLOPS σε single precision.

Η Nvidia δεν θα μπορούσε να αποκαλύψει μια νέα αρχιτεκτονική χωρίς παράλληλα να ανακοινώσει και νέα προϊόντα βασισμένα πάνω σε αυτήν. Έτσι στην Siggraph η Nvidia παράλληλα με την αποκάλυψη της νέας αρχιτεκτονικής Turing, ανακοίνωσε και τρεις νέες Quadro, τις RTX 5000, RTX 6000 και RTX 8000. Οι νέες Quadro προσφέρουν hardware επιτάχυνση στο ray tracing, αυξημένες επιδόσεις σε εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης, υψηλές επιδόσεις στα γραφικά, ενώ είναι οι πρώτες κάρτες γραφικών που υιοθετούν την σύνδεση VirtualLink για σύνδεση με μελλοντικά VR Headsets. Από τα παραπάνω τρία μοντέλα, τα RTX 8000 και RTX 6000 διαθέτουν 4608 CUDA cores και 576 Tensor cores προσφέροντας τις κορυφαίες επιδόσεις σε ray tracing, φτάνοντας τα 10 GigaRays/sec. Η βασική διαφορά ανάμεσα στα δύο μοντέλα βρίσκεται στην ποσότητα μνήμης, με την RTX 8000 να διαθέτει 48GB ταχύτατης μνήμης GDDR6 της Samsung, ενώ το μοντέλο RTX 6000 θα διαθέτει 24GB GDDR6 μνήμης. Το τρίτο μοντέλο, το RTX 5000 βασίζεται σε μικρότερη GPU αρχιτεκτονικής Turing, η οποία έχει 3072 CUDA cores και 384 Tensor cores, με τις επιδόσεις του σε ray tracing να φτάνουν τα 6 GigaRays/sec. Η ποσότητα μνήμης της RTX 5000 είναι 16GB GDDR6. GPU Memory Memory with NVLink Ray Tracing CUDA Cores Tensor Cores Quadro RTX 8000 48GB 96GB 10 GigaRays/sec 4,608 576 Quadro RTX 6000 24GB 48GB 10 GigaRays/sec 4,608 576 Quadro RTX 5000 16GB 32GB 6 GigaRays/sec 3,072 384 Οι νέες Quadro RTX διαθέτουν και NV Link σύνδεση η οποία επιτρέπει την απευθείας σύνδεση δύο εξ αυτών για διπλασιασμό του memory pool. Επιπλέον, όπως αναφέρθηκε και αρχικά, είναι οι πρώτες κάρτες γραφικών που αξιοποιούν την νέα σύνδεση VirtualLink. Η σύνδεση VirtualLink υλοποιείται μέσω μιας USB Type C υποδοχής, επιτρέποντας στα VR headsets που θα την αξιοποιούν να συνδέονται με το σύστημα μέσω ενός και μόνο καλωδίου. Οι νέες Quadro RTX αναμένεται να είναι διαθέσιμες κατά το τέταρτο τρίμηνο του έτους. Η Quadro RTX 8000 θα διατίθεται προς 10000 δολάρια, η RTX 6000 προς 6300 δολάρια και η RTX 5000 προς 2300 δολάρια.

Η Microsoft είχε ανακοινώσει το DirectX 12 το 2014 στο Game Developer Conference (GDC) εκείνης της χρονιάς και το είχε συμπεριλάβει στα Windows 10 το 2015. Την Δευτέρα και στα πλαίσια της GDC 2018 ανακοίνωσε το DirectX Raytracing, το οποίο έρχεται να προστεθεί στο DirectX 12 και να προσφέρει έτσι ένα σταθερό API το οποίο θα μπορούν να αξιοποιήσουν οι δημιουργοί υλικού και λογισμικού, προκειμένου να επιταχύνουν διαδικασίες ray tracing για γραφικά και εφέ μεγαλύτερης ακρίβειας. Το ray tracing θεωρείται ως μία εκ των κορυφαίων μεθόδων απόδοσης μιας εικόνας, μιας και λειτουργεί όπως και το ανθρώπινο μάτι. Εστιάζει στις πηγές του φωτός και στο πως αλληλεπιδρούν με τα αντικείμενα που συνθέτουν μια εικόνα, παράγοντας ένα κορυφαίο τελικό αποτέλεσμα. Το αποτέλεσμα αυτό είναι πολύ πιο φυσικό, ιδίως στον τομέα του φωτισμού, σε σχέση με το rasterization που χρησιμοποιείται στα γραφικά των παιχνιδιών. Απαιτεί όμως και ιδιαίτερα υψηλή υπολογιστική ισχύ, κάτι που είναι και ο λόγος που στα ηλεκτρονικά παιχνίδια, όπου απαιτείται η δημιουργία μεγάλου αριθμού καρέ σε πραγματικό χρόνο, επιλέγεται το rasterization. Το rasterization προβάλει μια τρισδιάστατη εικόνα πάνω σε ένα δισδιάστατο επίπεδο, επιτρέποντας έτσι την δημιουργία της κάνοντας πολύ λιγότερους υπολογισμούς. Το αποτέλεσμα όμως είναι σαφέστατα χαμηλότερης ποιότητας σε σχέση με το ray tracing, μιας και σε μεγάλο βαθμό η τελική εικόνα αποτελεί μια προσέγγιση του ιδανικού αποτελέσματος που θα μπορούσε να επιτευχθεί, ιδίως στον τομέα του φωτισμού, με το ray tracing. Επειδή το πέρασμα από το rasterization στο ray tracing για γραφικά σε πραγματικό χρόνο, δεν μπορεί να επιτευχθεί ακόμα, ο συνδυασμός των δύο τεχνικών, φαίνεται να είναι η καλύτερη δυνατή λύση. Το DirectX Raytracing της Microsoft έρχεται να προσφέρει αυτή ακριβώς την δυνατότητα στους προγραμματιστές. Να συνδυάσουν το νέο API της εταιρίας για ray tracing, με το ήδη υπάρχουν API για rasterization, με στόχο το καλύτερο δυνατό οπτικό αποτέλεσμα. Επιπλέον η δημιουργία ενός API, το οποίο θα αποτελεί ένα πρότυπο, θα επιτρέψει στους κατασκευαστές να ενσωματώσουν κατάλληλα κυκλώματα στις μελλοντικές GPUs τους, τα οποία θα επιτρέπουν την επιτάχυνση του ray tracing μέσω υποστήριξης συγκεκριμένων χαρακτηριστικών που θα προσφέρει το DirectX Raytracing. Για την ώρα το DirectX Raytracing θα βασίζεται πάνω στις ήδη διαθέσιμες δυνατότητες των GPUs που υποστηρίζουν DirectX 12 και θα εκτελείται μέσω DirectCompute. Αυτό θα επιτρέψει στους προγραμματιστές να εξοικειωθούν με αυτό, καθόσον περιμένουμε GPUs οι οποίες θα υποστηρίζουν τα χαρακτηριστικά του DirectX Raytracing και σε επίπεδο hardware. Όσον αφορά τις GPUs, το Nvidia Volta είναι γνωστό ότι θα υποστηρίζει συνδυασμό λογισμικού και hardware, με τις προηγούμενες γενιές GPUs της Nvidia να περιορίζονται στο λογισμικό. Από την μεριά της, η AMD ανακοίνωσε απλά ότι συνεργάζεται με την Microsoft και ότι σύντομα θα διαθέσει κατάλληλο οδηγό για το DirectX Raytracing. Όπως και με κάθε DirectX, έτσι και στην περίπτωση του DirectX Raytracing θα πρέπει να περιμένουμε για να δούμε πόσο καιρό θα πάρει στους προγραμματιστές να το αξιοποιήσουν. Πάντως δημιουργοί όπως οι Epic Games, Futuremark, DICE, Unity και Electronic Arts, ΄χουν ήδη ανακοινώσει ότι θα το υιοθετήσουν για τις μηχανές γραφικών τους. Μερικά δείγματα του DirectX Raytracing μπορείτε να δείτε παρακάτω.