来自 科技 2019-06-20 20:11 的文章

光线追踪掀12年来最大飞跃!NVIDIA RTX 20系列显卡

北京时间8月21日凌晨,NVIDIA创始人兼CEO黄仁勋在德国科隆亲自揭晓了下一代游戏显卡GeForce RTX 20系列,革命性地引入了光线追踪技术,号称自2006年引入CUDA统一着色核心以来最大的革命。

从第一颗GPU GeForce 256诞生至今已经整整19年了,GPU技术和性能一直保持着飞速发展,远远超过摩尔定律曲线,但是在图形渲染技术上几乎一直没有改变,始终都是光栅化渲染,通过计算三角形和多边形来获得画面输出,但这种技术的天然缺陷使得它只能尽可能模拟真实世界,而不可能无限逼近乃至完全复制。

光线追踪(Ray Tracing)技术则堪称图形界的“圣杯”,简单地说就是在图形渲染过程中实时跟踪物体和环境的光线,准确进行光线反射和折射、全局照明、物理阴影的绘制,可以带来近乎百分之百真实的渲染画面,尤其是光影效果。

光线追踪技术其实并不新鲜,很早就提出了,但是它的计算量太过庞大(想想要实时计算场景中无数光线每时每刻的各种传播),以前的GPU根本无力承担实时计算,直到现在,NVIDIA带来了革命性的“Turing”图灵架构,首次支持光线追踪,并加入AI人工智能,API方面则支持最新的DX12 DXR(DirectX Ray-tracing)。

图灵大核心(TU102)集成了186亿个晶体管,核心面积达754平方毫米,相比Pascal帕斯卡架构核心分别增加了60%、58%,是有史以来第二大的芯片。

它的内部有三种不同核心,一是传统的SIM CUDA核心阵列,浮点计算性能最大14TFlops,整数计算最大性能14TIPS,并支持浮点、整数并行执行,可变速率着色(Variable Rate Shading)。

二是光线追踪专用核心RT Core,每秒钟可计算最多100亿条光线(10 Giga Rays/sec),三是深度计算辅助核心Tensor Core,FP16浮点性能110TFlops,INT8整数性能220TOPS,INT4整数性能440TOPS。

因为是全新技术,缺乏统一的衡量指标,NVIDIA也发明了不少新的计算方法,比如78T RTX-OPS,代表图灵架构执行的光线追踪操作数量。

RTX光线追踪渲染技术其实在今年3月份的GTC技术大会上就提出了,之前使用四块Volta伏特架构的Tesla V100计算卡才能得到满意的效果,而现在只需一颗Turing核心就能获得更好的性能,Pascal架构更是没法比。

下边来几张光线追踪开关效果图对比,其中开启后的效果图灵架构都可以实时完成: