Nvi­de­as neue GeForce-Gra­fik­kar­ten

3D-Gra­fik per Ray­tra­c­ing flüs­sig zu ren­dern war bis­lang zu re­chen­in­ten­siv. Nvi­di­as neue GeForce-Gra­fik­kar­ten schaf­fen das in Echt­zeit.

PC Magazin - - Inhalt - Ma­nu­el Ma­sie­ro

Bril­lan­te Licht­ef­fek­te mit Ray­tra­c­ing für 3D

Nvi­dia hat sei­ne neue Gra­fik­kar­ten-Ge­ne­ra­ti­on GeForce RTX 20 vor­ge­stellt. Sie ba­siert auf der Tu­ring-Mi­kro­ar­chi­tek­tur, be­nannt nach dem bri­ti­schen Ma­the­ma­ti­ker Alan Tu­ring, und löst nach et­was mehr als 2 Jah­ren die Pas­cal-Gra­fik­kar­ten der GeForce-GTX-10-Ge­ne­ra­ti­on ab.

Ru­ckel­frei Spie­len in 4K und HDR

Mit der GeForce RTX 2080 Ti, der GeForce RTX 2080 und der GeForce RTX 2070 sind die ers­ten Tu­ring-Gra­fik­kar­ten er­hält­lich. Ei­n­ord­nen las­sen sie sich als di­rek­te Nach­fol­ger der GeForce GTX 1080 Ti, der bis­her stärks­ten GeForce-Gra­fik­kar­te, so­wie der GTX 1080 und der GTX 1070. Leis­tungs­mä­ßig soll die GeForce-RTX-20-Se­rie ih­ren Vor­gän­ger na­tür­lich deut­lich in den Schat­ten stel­len. Als Bei­spiel nennt Nvi­dia die GeForce RTX 2080, die Ga­mes wie Fi­nal Fan­ta­sy XV, Wol­fen­stein II oder Sha­dow of the Tomb Rai­der in 4K und HDR mit teils deut­lich mehr als 60 Bil­dern pro Se­kun­de dar­stel­len soll. Das wür­de sie ge­gen­über der GTX 1080 Ti um min­des­tens 50 Pro­zent schnel­ler ma­chen.

RTX steht für Ray­tra­c­ing

Weil die Tu­ring-Pi­xel­be­schleu­ni­ger auf ei­ner kom­plett neu­en Mi­kro­ar­chi­tek­tur ba­sie­ren, ha­ben ne­ben dem neu­en Spei­cher­typ GDDR6 auch Fea­tu­res Ein­zug ge­hal­ten, die in Sum­me bis­lang in kei­ner an­de­ren Gra­fik­kar­ten-Ge­ne­ra­ti­on zu fin­den wa­ren. Wie beim, für den pro­fes­sio­nel­len Ein­satz kon­zi­pier­ten, Ab­le­ger Qua­dro RTX ste­cken auch in den Tu­ring-Chips so­wohl Ten­sorRe­chen­ker­ne für die KI-Be­rech­nung als auch Ray­tra­c­ing-Ker­ne (RT-Co­res). Sie er­lau­ben es, in Echt­zeit rea­lis­ti­sche Schat­ten und Re­fle­xio­nen zu be­rech­nen. Wie wich­tig Nvi­dia die­ser Aspekt ist, zeigt die Na­mens­ge­bung der GeForce-RTX-20-Se­rie, denn der Buch­sta­be R soll den Be­zug zu den Ray­tra­c­ing-Ker­nen ver­deut­li­chen.

Ray­tra­c­ing ver­sus Ras­te­ri­sie­rung

Wie bei an­de­ren Ren­der­ver­fah­ren, geht es auch beim Ray­tra­c­ing dar­um, die drei­di­men­sio­na­le Spiel­welt in ei­nem 2D-Bild dar­zu­stel­len. Der Ray­tra­c­ing-Al­go­rith­mus ver­folgt da­zu al­le Licht­strah­len vom Au­ge des Be­trach­ters in den vir­tu­el­len Raum hin­ein bis zu ei­nem Ob­jekt zu­rück (= Strah­len­ver­fol­gung = Ray­tra­c­ing). Dort an­ge­kom­men ana­ly­siert er an­hand der Ober­flä­chen­be­schaf­fen­heit des Ob­jekts, wie sich der Licht-

strahl ver­hält. Je nach Ma­te­ri­al, wie Holz oder Glas, kann der Licht­strahl dann zum Bei­spiel re­flek­tiert, ab­sor­biert oder ge­beugt wer­den. Da sich die aus­ge­sen­de­ten Licht­strah­len so im ge­sam­ten vir­tu­el­len Raum aus­brei­ten, er­fasst Ray­tra­c­ing auch Ob­jek­te, die von an­de­ren Ob­jek­ten ver­deckt sind; de­ren Ober­flä­chen­struk­tur aber wie­der­um wei­te­re Licht­ef­fek­te her­vor­ruft. So ent­steht ein sehr rea­li­täts­na­hes Bild der Spiel­welt. Der Vor­teil von Ray­tra­c­ing wird deut­lich, wenn man es mit der Ras­te­ri­sie­rung ver­gleicht, dem in ak­tu­el­len Spie­len fast durch­wegs ein­ge­setz­ten Ren­der­ver­fah­ren. Die Ras­te­ri­sie­rung zeigt nur Ob­jek­te an, die sich di­rekt im Blick­feld des Be­trach­ters be­fin­den. Das spart zwar Re­chen­leis­tung, klam­mert aber sämt­li­che Licht­quel­len aus, die nur in­di­rekt zu se­hen sind. Dass sie sich aber trotz­dem be­merk­bar ma­chen, zum Bei­spiel an­hand von Re­fle­xio­nen, Schat­ten­wür­fen oder Licht­bre­chun­gen, kann die Ras­te­ri­sie­rung nur auf Um­we­gen be­rech­nen, was lan­ge nicht so gut aus­sieht. Den Un­ter­schied zwi­schen Ras­te­ri­sie­rung und Ray­tra­c­ing hat Nvi­dia wäh­rend der GeForce-RTX-Pre­mie­re an­schau­lich an ei­nem De­mo­vi­deo von Batt­le­field V de­mons­triert (YouTu­be: ti­nyurl.com/y9wf­ncyf). Ihm sind die bei­den oben zu se­hen­den Screen­shots ent­nom­men: Weil das Feu­er in der Spiel­sze­ne größ­ten­teils au­ßer­halb des Blick­fel­des brennt, wird es oh­ne Ray­tra­c­ing (links) auch nicht von der spie­geln­den Ober­flä­che des Au­tos re­flek­tiert, bei ak­ti­vem Ray­tra­c­ing, das qua­si um die Ecke schau­en kann, hin­ge­gen schon (rechts).

Kom­pro­miss­lö­sung: Hy­brid-Ren­de­ring

Mit der Echt­zeit-Be­rech­nung kom­plet­ter Spiel­sze­nen per Ray­tra­c­ing sind je­doch auch die Tu­ring-Gra­fik­chips trotz ih­rer spe­zi­ell da­für vor­ge­se­he­nen RT-Co­res über­for­dert. Des­halb setzt Nvi­dia auf ein Hy­brid-Ren­de­ring aus Ray­tra­c­ing und Ras­te­ri­sie­rung, wo­bei le­dig­lich be­stimm­te Ef­fek­te, wie et­wa Schat­ten­wür­fe oder die Um­ge­bungs­ver­de­ckung (Am­bi­ent Oc­clu­si­on), per Ray­tra­c­ing be­rech­net wer­den, um ei­ne rea­lis­ti­sche­re Be­leuch­tung zu er­rei­chen. Den GeForce-RTX-Gra­fik­kar­ten kom­men da­bei ih­re Ten­sor-Co­res zu­gu­te, die zwei Haupt­an­wen­dun­gen die­nen: ein­mal dem Re­du­zie­ren des Bild­rau­schens, das bei Ray­tra­c­ing dann ent­ste­hen kann, wenn zu we­ni­ge Licht­strah­len pro Pi­xel be­rech­net wer­den. Die zwei­te Ten­sor-Haupt­auf­ga­be ist das so ge­nann­te Deep Le­arning Su­per Sam­pling (DLSS), ein KI-ge­stütz­tes Kan­ten­glät­tungs­ver­fah­ren.

Up­dates für Spie­le und Win­dows 10

Da­mit Spie­le von DLSS oder dem Echt­zeitRay­tra­c­ing der Tu­ring-Gra­fik­kar­ten pro­fi­tie­ren, müs­sen ih­re Her­stel­ler mit ei­nem Up­date re­agie­ren. Ei­ne Aus­wahl an Ti­teln, die Ray­tra­c­ing und/oder DLSS un­ter­stüt­zen, ha­ben wir für Sie im un­ten ste­hen­den Kas­ten zu­sam­men­ge­stellt. Auch Win­dows 10 muss mit­zie­hen, was bald ge­sche­hen dürf­te. Die Di­rec­tX-12-Ray­tra­c­ing-API DXR in­te­griert Mi­cro­soft vor­aus­sicht­lich in das Ok­to­ber-2018-Up­date, was das OS dann auf Ver­si­on 1809 hebt.

Spie­le in 4K und HDR: Das schafft die GeForce RTX 2080 laut Nvi­dia je nach Ti­tel mit min­des­tens 60 Bil­dern pro Se­kun­de.

Oh­ne Ray­tra­c­ing: Weil das Feu­er nur teil­wei­se für den Be­trach­ter zu se­hen ist, spie­gelt es sich nur sehr un­voll­stän­dig auf der Ober­flä­che des Au­tos wie­der.

Ray­tra­c­ing sorgt für Rea­li­täts­nä­he. Das Feu­er wird voll­stän­dig re­flek­tiert, da nun auch Licht­quel­len au­ßer­halb des Sicht­be­reichs be­rück­sich­tigt wer­den.

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