Co to jest RTX? Czy warto kupić nową kartę graficzną Nvidii?

Przemysław Kocięcki,

Nvidia wprowadzając na rynek najnowszą serię kart graficznych oznaczonych skrótem RTX mimowolnie zmusza nas do zapoznania się z nową terminologią oraz do zgłębienia nowych zagadnień, bo tylko po takiej dokładniejszej analizie będziemy w stanie świadomie stwierdzić, czy powinniśmy dopłacić do jednej z kart RTX, czy może jednak lepiej będzie zostać przy kartach tradycyjnych. W dzisiejszym artykule wyjaśniamy między innymi co to jest RTX, jak działa ray tracing, czym jest DLSS, a także czy warto kupić jedną z ostatnich kart Nvidii.

Premiera pierwszych kart RTX miała miejsce we wrześniu 2018. Wtedy na rynek trafili najmocniejsi reprezentanci świeżej linii Nvidii – RTX 2080 i 2080 Ti. W kolejnych miesiącach pojawiły się też modele 2070 oraz TITAN, ale jedna z najciekawszych kart z serii – bo najbardziej przystępna cenowo –  ukazała się dopiero w połowie stycznia 2019. To model 2060, dzięki któremu karty stworzone z myślą o śledzeniu promieni są już w zasięgu mniej majętnych entuzjastów wirtualnej rozrywki. Ale czym właściwie jest RTX?

Oświetlenie w grach – cienie i odbicia

Systemy oświetlenia wykorzystywane dotychczas powszechnie w grach komputerowych pozwalają tworzyć grafikę bardzo dobrej jakości, choć wciąż trudno mówić o fotorealizmie. Do ideału brakuje lepszego odwzorowania cieni i odbić. Zjawiska te są w dużym stopniu upraszczane przez twórców silnika danej gry.

Cienie są często generowane przez umieszczenie dodatkowej kamery w każdym źródle światła – jej celem jest stworzenie mapy cieni, która jest wykorzystywana do obliczania pozycji cieni. Źródło światła „patrzy” na obiekt i zapisuje jego kontur w postaci dwuwymiarowego obrazu i przechowuje go w pamięci, skąd cień jest pobierany podczas generowania sceny z widoku gracza i „rzucany” na otoczenie znajdujące się za obiektem. Ze względu na złożoność obliczeniową takiego procesu, w wielu grach ogranicza się ilość źródeł światła generujących cienie do minimum – np. w grach z otwartym światem ta rola przypada słońcu, ale to nie jest regułą. Dzięki rosnącej mocy obliczeniowej komputerów, współcześnie w wielu grach cienie są generowane także przez mniej istotne obiekty – reflektory samochodu, latarnie uliczne czy nawet przez eksplozje.

Tradycyjne cieniowanie

Odbicia natomiast są najczęściej tworzone przez wygenerowanie fragmentu sceny, który ma zostać odbity, z miejsca, które będzie je odbijać, np. z lustra czy kałuży. W ten sposób scena generowana jest dwukrotnie – raz z pozycji kamery, z której gracz widzi grę i raz z pozycji lustra generującego odbicie. Każde kolejne lustro na scenie to dodatkowe źródło renderowania tej samej sceny, co przekłada się na większą ilość mocy potrzebnej na stworzenie obrazu. Z tego powodu twórcy gier stosują pewne sztuczki w postaci np. obniżania jakości odbić, dzięki czemu obraz renderowany przez lustra jest mniej wyraźny, ale i stanowi mniejsze obciążenie dla komputera.

Nietrudno wyobrazić sobie złożoność obliczeniową z jaką będziemy mieć do czynienia, gdybyśmy chcieli oświetlić jeden przedmiot kilkoma różnymi źródłami kolorowego światła, które zanim padnie na ten przedmiot ulegnie kilkukrotnemu odbiciu w rozmieszczonych w pomieszczeniu lustrach, załamie się przechodząc przez wodę w akwarium i przebije się przez liście stojącej obok rośliny. W grach ze względu na poziom skomplikowania całej operacji unika się aż tak wiernego odwzorowywania oświetlenia. W wielu wypadkach gracz zauważyłby różnicę jedynie wtedy, gdyby miał przed oczami dwa obrazy – jeden będący prawdziwym zdjęciem opisanej wyżej sytuacji oraz drugi wygenerowany w całości przez komputer. I prawdopodobnie nawet wtedy, jeśli miałby wskazać różnice, musiałby się przez dłuższą chwilę zastanowić.

Co to jest RTX?

Nazwa RTX często jest używana zamiennie z technologią ray tracing, choć w rzeczywistości RTX to znacznie więcej, niż samo śledzenie promieni. RTX to nazwa całej platformy autorstwa Nvidii, a jej zadaniem jest renderowanie grafiki, jednak z dużym naciskiem na ray tracing i sztuczną inteligencję. Karty graficzne z serii RTX poza zwykłymi rdzeniami posiadają specjalne rdzenie dedykowane wymienionym zastosowaniom – odpowiednio rdzenie RT oraz rdzenie Tensor. Ich obecność pozwala na znaczne przyspieszenie obliczeń związanych ze śledzeniem promieni światła, dzięki czemu po raz pierwszy otrzymaliśmy możliwość korzystania z tej technologii w czasie rzeczywistym.

Przykład odbić w ray tracingu

Co to jest i jak działa ray tracing?

Ray tracing to, jak nazwa sugeruje, technologia odpowiedzialna za śledzenie promieni światła. Ray tracing powstał w wyniku inspiracji prawdziwym światem, w którym za to w jaki sposób coś widzimy odpowiadają fotony padające na otaczające nas obiekty. Każda klatka tworzona jest przez śledzenie promieni wychodzących z „oczu” użytkownika – promienie mogą odbijać się od różnych powierzchni i zmieniać zachowanie. Mogą ulegać załamaniu czy rozproszeniu, zależnie od materiału, w jaki uderzą. Promienie są śledzone do momentu, w którym wrócą do źródła światła.

Śledzenie promieni jest popularną techniką wykorzystywaną w grafice komputerowej od wielu lat, ale jej użycie ogranicza się do filmów animowanych, gdzie każda scena może być renderowana przez wiele godzin i gdzie nie ma konieczności, by ray tracing działał w czasie rzeczywistym. Raz wyrenderowana scena nie będzie wymagała więcej obliczeń i będzie ją można odtworzyć na kinowym ekranie czy w telewizorze, dlatego można tu pozwolić sobie na wykorzystanie zasobożernych technik poprawiających jakość obrazu i nie wpływających na ostateczną ilość klatek na sekundę.

Ray tracing w demo Star Wars

Śledzenie promieni to niezwykle złożony proces, który w normalnych warunkach nie byłby jeszcze możliwy do wdrożenia w grach na takim poziomie, na jakim robią to karty RTX. Inżynierowie Nvidii uprościli jednak tę złożoność wykorzystując odszumiacz Nvidia OptiX, dzięki któremu możliwe jest generowanie mniejszej ilości promieni bez straty jakości obrazu. W normalnych warunkach każda klatka renderowanego z ray tracingiem obrazu wymaga przetworzenia miliardów promieni, co stanowi ogromną ilość danych. Ilość tak dużą, że nie pozwoliłaby na komfortowe granie w FullHD przy 60 klatkach. Rozwiązaniem jest generowanie mniejszej ilości promieni, ale tu pojawia się problem – tak stworzony obraz będzie zaszumiony i niewyraźny.

To, co robi Nvidia OptiX to odszumianie tego obrazu dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji uczącej się w jaki sposób powinna wyglądać scena. W efekcie ilość śledzonych promieni na klatkę zostaje zmniejszona do poziomu pozwalającego na komfortową grę, a jednocześnie obraz pozostaje niemal tak wyraźny, jak by był przy znacznie większej ilości śledzonych promieni.'

Odszumianie obrazu z Nvidia OptiX

Co to jest DLSS?

DLSS (ang. Deep Learning Super Sampling) to jeszcze jedna ciekawa funkcjonalność kart RTX korzystająca z dobrodziejstw SI. DLSS to nic innego, jak wspierane sztuczną inteligencją wygładzanie krawędzi. DLSS wykorzystuje tzw. upscaling, który pozwala uruchomić grę w rozdzielczości 1440p, a następnie przeskalować ją do rozdzielczości 4K. W normalnych warunkach taki zabieg wiązałby się z rozpikselizowaniem obrazu, jednak wykorzystanie sztucznej inteligencji i głębokiego uczenia pozwala na poprawienie jakości skalowanego obrazu do poziomu, w którym ciężko zauważyć różnicę między prawdziwym 4K a przeskalowanym 1440p. W efekcie możliwe jest granie w rozdzielczości 4K, które może wyglądać tak dobrze jak natywne 4K, ale jest znacznie mniej wymagające dla procesora i karty graficznej.

Czy warto zainwestować w kartę graficzną z serii RTX?

RTX to niewątpliwie ciekawa seria kart, która może stanowić rewolucję w grafice gier komputerowych, ale ma jedną poważną wadę, która każe dwa razy zastanowić się przed zakupem. Chodzi o fakt, że choć w chwili pisania artykułu karty RTX są obecne na rynku już od pół roku, to wciąż próżno szukać gier korzystających ze śledzenia promieni. Technologia wydaje się tak futurystyczna, że nawet szefowa AMD na konferencji podczas CES 2019 stwierdziła, że póki nie powiększy się biblioteka gier obsługująca tę technologię, AMD nie będzie marnował na nią czasu. Jeśli więc zamierzasz kupić kartę graficzną z myślą o ray tracingu, być może warto będzie wstrzymać się przynajmniej do przyszłego roku.

Jeśli natomiast szukasz nowej karty o najwyższej możliwej wydajności bez względu na budżet, to RTX 2080 Ti wydaje się jedynym sensownym wyborem – karta jest nieporównywalnie mocniejsza niż GTX 1080 Ti, a konkurencji ze strony AMD brak (choć to może się zmienić wraz z prezentacją kart Radeon VII).

Zakup RTXa warto również rozważyć jeśli celujemy w średni segment cenowy. RTX 2060, którego cena oscyluje wokół 1600 złotych walczy jak równy z równym z GTX 1080 kosztującym aż 2300 złotych.

Warto mieć jednak na uwadze, że wielu użytkowników skarżyło się na uszkodzenie RTX na krótko po zakupie, choć Nvidia odmawia udzielenia szczegółów odnośnie faktycznej awaryjności kart z nowej linii.

Zdjęcia: NvidiaGameWorks @ YouTube, JeffreyGrubb @ YouTube, nvidia.com, thebennybox @ YouTube