Con la llegada de las tarjetas de video RTX de Nvidia y el soporte para el trazado de rayos en tiempo real en las API de gráficos DirectX 12 y Vulkan, estamos viendo un posible futuro para la tecnología gráfica, pero es una controversia debido a que hasta esta semana , solo las GPU RTX podrían ejecutar software habilitado para DXR, lo que significa que solo un número muy limitado de usuarios de PC podría acceder a la funcionalidad de trazado de rayos.

El trazado de rayos ha sido referido por muchos como “el santo grial” de la representación gráfica. La tecnología realmente ha existido durante décadas, al acecho de un silicio capaz, y finalmente encontró su primer salto en la escena del renderizado profesional. No fue hasta la generación de la serie RTX 20 de Nvidia, anunciada en el tercer trimestre de 2018, que esta tecnología se implementó, en tiempo real, dentro de los juegos, envalentonada por silicio dedicado en forma de núcleos RT.

Estos núcleos RT son la razón por la cual las GPU RTX 20-series de Nvidia pueden conducir tales cantidades computacionalmente gigantescas de rayos alrededor de una escena. El RTX 2080 Ti de Nvidia es capaz de 10 Giga rayos por segundo, mientras que su GTX 1080 Ti apenas puede igualar una fracción de eso a solo 1.1 Giga rayos por segundo. Ese es un enorme déficit, y uno que ha impedido todo lo que no sean las mejores GPU Nvidia Turing del “santo grial” de los juegos.

Pero hace unos mes, Nvidia decidió abrir el soporte del controlador DXR para la mayoría de sus series 10, y tanto la GTX 1660 Ti como la GTX 1660 : dos tarjetas construidas sobre los cimientos de la arquitectura de Turing sin RT Cores. Este soporte se extiende tanto a las variantes de escritorio como móviles de estas GPU, y está disponible para descargar en el último paquete de controladores.

Esto también abrió el soporte DXR para una tarjeta gráfica muy popular, la GTX 1060 6GB. Según Nvidia, las tarjetas de nivel de entrada no serán compatibles debido a las limitaciones de cómputo y VRAM.

Nvidia se siente justificada en su decisión de habilitar DXR en Pascal, con la intención de lanzar una red más amplia entre los jugadores y atraer a un mayor número de desarrolladores en el proceso. Pero el rendimiento general de DXR depende de la implementación de trazado de rayos de cualquier juego dado, Nvidia se apresura a agregar.

El trazado de rayos es una técnica de gráficos híbridos“, nos dice Justin Walker, director del escritorio GeForce, “lo que significa que estamos haciendo renderizado tradicional y luego, dependiendo del juego, usamos el trazado de rayos para lograr diferentes tipos de efectos. Y dependiendo del efecto que intenten usar, en realidad hay una cantidad muy diferente de carga de trabajo de trazado de rayos que se presentará a la GPU “.

Walker divide el trazado de rayos en los juegos de hoy en cuatro implementaciones:

Oclusión ambiental
Sombras
Reflexiones
Iluminación global

Cada una de estas cargas de trabajo requiere diferentes procesos y técnicas. Algunos pueden requerir una GPU para calcular una gran cantidad de rayos y caminos de rebote complejos, mientras que otros son efectos mucho más localizados y de bajo impacto. Esta es la clave de la disparidad de rendimiento en el juego entre las tarjetas gráficas capaces de descargar estas cargas de trabajo altamente exigentes (serie RTX 20) a las tarjetas que no pueden (serie GTX 10).

Hay una cantidad muy diferente de carga de trabajo de trazado de rayos presentada a la GPU

En orden de impacto de rendimiento más bajo a más alto (aunque esto depende de la implementación de cualquier juego en particular), va: oclusión ambiental <sombras <reflejos <iluminación global.

Lo que descubrimos rápidamente es que, aparte de las cargas de trabajo de trazado de rayos especialmente preparadas, los puntos de referencia de los juegos son halagadores para engañar a las tarjetas más antiguas. Lo que rápidamente se hizo evidente es que las cargas de trabajo de RT introducen una variabilidad tan enorme en el juego que los puntos de referencia enlatados solo tienen una relevancia limitada en comparación con una experiencia real de jugar el juego, y a veces básicamente no hay correlación en absoluto. El trazado de rayos puede agregar un costo de referencia a un juego, pero en escenas con muchos componentes de RT, una tarjeta de la serie 10 se derrumba mientras una GPU de la serie 20 se activa. Como descubrimos, lo que pruebas en el juego debe seleccionarse con mucho cuidado.

En primer lugar, vale la pena explicar qué diferencia a una tarjeta RTX de un producto GTX y, por extensión, cómo funciona el trazado de rayos. En primer lugar, la GPU crea la estructura a la que se dispararán los rayos: la Jerarquía de Volumen Límite, o BVH. Luego, los rayos se disparan en el BVH, y eso es lo que acelera el núcleo RT de Nvidia. Finalmente, hay otro paso costoso: eliminar el ruido. Debido a que solo se puede disparar una cantidad relativamente pequeña de rayos, los resultados que obtiene son muy irregulares / ruidosos; esto debe procesarse en algo más agradable al paladar. ¿Pero el resultado final? En tres procesos exigentes, RTX solo acelera uno, y el núcleo de RT puede ser emulado por los sombreadores de cómputo, que es cómo las tarjetas de la serie 10 se pueden incorporar a la mezcla.

Y para que quede claro aquí, todo el procedimiento de trazado de rayos es realizado por Windows a través de la API DXR. DXR no requiere aceleración de hardware, su GPU solo necesita tener suficiente RAM y soporte DX12. Si bien el soporte de trazado de rayos de la serie 10/16 ahora está habilitado, no hay nada que impida que AMD publique su propio soporte DXR para su línea existente de hardware de gráficos, y debido a su gran sesgo hacia el cálculo de GPU, podríamos ver algunas sorpresas allí .

Pero volviendo al aquí y ahora, Nvidia nos habló sobre cómo las diferentes cargas de trabajo funcionan mejor en GPU aceleradas sin hardware. Las sombras trazadas por rayos observadas en el puerto de Shadow of the Tomb Raider de Nixxes fueron vistas como un ejemplo de una carga bastante ligera, lo que implica que las tarjetas GTX deberían compararse razonablemente bien con las tarjetas RTX. La tecnología de reflexión que se ve en Battlefield 5 es más difícil de procesar sin RTX, pero aún se considera viable, mientras que las reflexiones avanzadas, el trazado de ruta, etc. podrían estar más allá del hardware más antiguo. Desde nuestra perspectiva, lo importante a tener en cuenta es esto: los juegos usan renderizado híbrido, una combinación de rasterización estándar y trazado de rayos, lo que significa que a medida que más elementos RT dominen la escena, RTX ofrecerá resultados mucho mejores. Pero si RT no es frecuente, una GTX 1080 Ti podría, en teoría, superar a una RTX 2060.

Reflections tech demo: Oclusión ambiental

La oclusión ambiental es un efecto que se usa a menudo en los juegos para oscurecer de manera realista las áreas que la luz no puede alcanzar debido a los objetos cercanos. La naturaleza localizada de este efecto, explica Walker, le permite tener una demanda bastante baja. Si bien requiere muchos rayos, lo hace en un área muy pequeña. Estos rayos cortos son computacionalmente menos intensivos y, como tales, deberían tener el menor impacto en las tarjetas gráficas Pascal.

La oclusión ambiental solo se ve afectada por la geometría cercana, ¿verdad?“, Dice Walker. “Si hay geometría más lejos, no afecta el sombreado en esa área en particular. Por lo tanto, no tenemos que trazar todo el camino hasta que toque otra pieza de geometría: podemos tener rayos muy cortos ”.

Un punto de referencia aplicable sería la demostración Reflections, que hace un buen uso de la oclusión ambiental con trazado de rayos. Sin embargo, aunque la oclusión ambiental dentro de la escena es de bajo impacto, se complementa con reflejos complejos, que rebotan entre muchas superficies. Como resultado, Pascal lucha poderosamente, logrando alcanzar solo un dígito fps en promedio.

También vale la pena señalar que la demostración de Reflections utiliza DLSS, que, debido a la falta de núcleos tensoriales, no puede ejecutarse en las tarjetas gráficas GTX series 10 y 16. Nvidia incluso ha dicho que podría ser en detrimento del rendimiento en estos casos.

Pero la oclusión ambiental puede ser un uso para el trazado de rayos que Pascal puede manejar. Aunque tampoco es el uso visualmente más emocionante para DXR.

Shadow of the Tomb Raider: Sombras

Este efecto de trazado de rayos en particular puede dar como resultado un sombreado realista y dinámico, independientemente de la cantidad o tipo de iluminación. Al rastrear el camino de la luz en una escena y cómo interactúa con los objetos, se puede lograr un sombreado realista de una manera que antes era imposible con escenas de iluminación precocinadas.

Y si bien puede ser muy costoso para una GPU calcular, hay un lado positivo para Pascal, tal vez. Todo se reduce a los desarrolladores de juegos, ya que el impacto en el rendimiento de la iluminación con trazado de rayos depende de la cantidad y la forma de iluminación empleada en el mundo del juego.

Si reduce la cantidad de luces u objetos en una escena, o cuántos afectarán a una sombra, puede reducir drásticamente la cantidad de rayos necesarios para representar esa escena en tiempo real.

“Si solo hay un objeto en la escena, no tienes que hacer mucho trazado de rayos para descubrir cómo se está sombreando”, dice Walker. “Pero si tiene varios objetos, tiene una geometría muy compleja, por supuesto, necesitará muchos más rayos para descubrir dónde estarán todas las sombras en la escena”.

Shadow of the Tomb Raider es su mejor apuesta para un rendimiento aceptable dentro de la biblioteca limitada de DXR de hoy en día. Utiliza el trazado de rayos solo en las sombras, y la granularidad dentro del menú de configuración significa que incluso una GTX 1060 puede manejarlo. Pero esas sombras amigables con Pascal también son bastante difíciles de detectar. Por lo tanto, es posible que vuelva a desactivar DXR para obtener tiempos de fotogramas más bajos.

Battlefield 5: Reflexiones

Los reflejos de trazado de rayos pueden ser muy perjudiciales para las velocidades de fotogramas en el juego, como lo demuestra el rendimiento de Battlefield V en el lanzamiento. Al principio, DICE intentaba utilizar el trazado de rayos en todas las superficies, lo cual es una tarea computacionalmente intensiva. Sin embargo, al trabajar con Nvidia, a DICE se le ocurrió una solución . En lugar de rebotar rayos en todas las superficies del juego, solo intentaría hacerlo con aquellos que fueran particularmente brillantes o reflectantes, como charcos, ventanas y metal.

El resultado es algo considerablemente menos exigente. Una escena de Battlefield V está clasificada en áreas que requieren trazado de rayos y aquellas que no. Este enfoque podría implementarse aún más en los juegos para disminuir la carga en el silicio de GPU tradicional en ausencia de núcleos RT.

Tanto la demo técnica Justice RTX como 3DMark Port Royal utilizan reflexiones avanzadas. Como tal, no se espera que a ninguno de los dos les vaya bien con las tarjetas gráficas de la serie 10.

Metro Exodus: Iluminación global

El más exigente de todos es la iluminación global. Está un poco en el nombre, ¿no? Mientras que la mayoría de las técnicas se pueden localizar de una forma u otra, la iluminación global se encuentra en todas partes, todo el tiempo y es muy costosa de renderizar.

Cada rayo es responsable de sombrear un píxel en función de su geometría e iluminación circundantes, creando una escena variable e iluminada de manera realista. Sin embargo, la cantidad de rayos necesarios para la operación es enorme, y cada píxel necesita un solo rayo rebotando alrededor de la escena como mínimo.

La iluminación global a menudo se precocina en un título, descargando el trabajo de renderizar de la PC del cliente. Sin embargo, la escena resultante es estática, incapaz de reaccionar al entorno que la rodea. Para lograrlo, debe estar preparado para gastar valiosos recursos de GPU, idealmente junto con silicio dedicado.

Como puede ver en Metro Exodus, todos esos rayos resultan demasiado grandes para que Pascal los pueda manejar. Incluso las optimizaciones de Turing no ofrecen ningún beneficio tangible para el rendimiento de la GTX 1660, con ambas tarjetas luchando por alcanzar los 20 fps.

Nvidia RTX and GTX Turing SM

De las cuatro implementaciones, Pascal puede administrar solo algunas. Y están considerablemente atenuados ante eso. Hay al menos un mínimo de rendimiento en Shadow of the Tomb Raider y Battlefield V con un mínimo de trazado de rayos habilitado.

Y si bien puede haber un rayo de esperanza para el DXR granular de bajo impacto en el futuro, tampoco querrá atenuar demasiado la configuración de gráficos para alcanzar velocidades de fotogramas jugables con el trazado de rayos habilitado. Sin silicio dedicado, es de alto impacto y la mayoría de los efectos son caros de renderizar. También es una mejora gráfica que a menudo es lo suficientemente realista como para que su cerebro la ignore por completo una vez que esté inmerso en el juego. Pero lo que se nota es cambiar la configuración de gráficos de ultra a medio / bajo. Y el trazado de rayos no vale la pena perder la fidelidad y la calidad a expensas del rendimiento convencional.

Sin Tensor Cores en el chip, la red neuronal de Nvidia pierde toda su inteligencia. Como tal, incluso DLSS no puede rescatar las tarjetas pascal GTX como lo hace la serie RTX 20.

Quizás hacer un mejor uso de las optimizaciones simultáneas de punto flotante y entero dentro de las tarjetas de la serie 20 y 16 de Turing será de gran interés en los próximos años. Pero ese punto de inflexión podría estar muy lejos. Todavía hay solo un puñado de juegos en el mercado que son capaces de hacer uso de DXR, RT Cores o no.

Conclusiones

Entonces, ¿es este ejercicio espectacularmente inútil entonces? ¡Definitivamente no! En primer lugar, cuanto más hardware sea compatible con DXR, mejor. Cuanto más bajo sea el soporte de línea de base en términos de potencia de GPU, más probable es que los desarrolladores produzcan modos de calidad “bang for the buck”, como la configuración DXR media en Shadow of the Tomb Raider. Como campo de pruebas para implementaciones de seguimiento de rayos de consola de próxima generación, esto podría ser invaluable.

En segundo lugar, la línea RTX de Nvidia se ha visto afectada por comparaciones de GTX que muestran poca progresión de una generación a la siguiente. Al permitir que DXR se ejecute en Pascal, los usuarios pueden muestrear el trazado de rayos y quizás ‘sentir la diferencia’ que podría ofrecer una posible actualización de Turing. Algunos podrían decir que se trata de alentar las actualizaciones, por lo que es un poco cínico, tal vez, pero AMD seguramente habilitará su propio soporte DXR para las GPU existentes en algún momento también, por lo que es bueno que los propietarios del hardware heredado de Nvidia (y no RT Turing) también puede probar la función.

Fuentes: eurogamer.net, wccftech.com, pcgamesn.com


2 commentarios

arnova · 5 agosto, 2019 a las 8:59 am

si alguien sabe como es que se le activa en trazado de rayos a una 1060 para probarlo con el bfv por que mira que he mirado las opciones de graficos en el juego pero nada y eso q lo tengo todo en ultra

    Maikel · 5 agosto, 2019 a las 9:07 am

    la 1060 debe ser la de 6GB, la de 3 no tiene soporte
    lo segundo es el sistema Op, debe ser Windows 1809 o superior
    lo otros son los drivers, en los que lo habilitaron el RT para las no RTX salieron en Abril

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