Qu'est-ce que le lancer de rayons ?
Dans l'aspect de l'infographie, le Ray Tracing est une technique de rendu qui simule les caractéristiques physiques d'une lumière qui apporte un éclairage, des ombres et des effets réalistes aux jeux. Il imite la façon dont un rayon de lumière rebondit sur des objets à partir d'un point de consigne, illustrant la réflexion de la lumière sur chaque surface. L'ensemble du processus, à son tour, améliore la qualité de l'image, offrant aux téléspectateurs une expérience plus immersive. La technique a longtemps été utilisée dans les films 3D et a finalement trouvé sa place dans les jeux informatiques de haut niveau offrant des effets visuels de qualité cinématographique. Le lancer de rayons a changé la donne dans le monde du jeu et est une technique de rendu préférée à la rastérisation, qui a des limites dans le rendu des vraies couleurs des objets.
Traçage de rayons dans les GPU Nvidia
En tant que fabricant leader de cartes graphiques, Nvidia a toujours été audacieux en expérimentant de nouvelles façons d'améliorer la qualité visuelle de ses produits. À partir de septembre 2018, Nvidia a publié des cartes graphiques avec des fonctionnalités de traçage de rayons. L'architecture Turing de Nvidia est la première conception de GPU avec du matériel dédié, ou cœurs RT, pour le traitement du Ray Tracing en temps réel.
Que sont les cœurs RT ?
Le lancer de rayons est généralement réservé aux applications qui ne sont pas en temps réel car le temps de calcul nécessaire pour traiter l'opération de lancer de rayons est beaucoup plus long que d'autres effets visuels. Nvidia a fait une percée en intégrant du matériel dans ses conceptions architecturales dans le seul but de calculer le lancer de rayons en temps réel. Ce matériel supplémentaire, connu sous le nom de RT Cores, a été inauguré dans les cartes graphiques RTX basées sur Turing de Nvidia. Il s'agissait également de la première carte graphique grand public au monde avec prise en charge du lancer de rayons au niveau matériel.
RT-cores calcule les couleurs des pixels lorsqu'un rayon de lumière se déplace d'un point à un autre. Le processus devient plus complexe lorsqu'il y a une multitude de sources lumineuses. De plus, plusieurs processus impliqués dans le lancer de rayons tels que Ray Casting, Path Tracing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) et Denoising Filtering en font une technique gourmande en calculs. BVH est la partie la plus longue des calculs de lancer de rayons, et les RT-Cores accélèrent la traversée BVH pour le lancer de rayons en temps réel. Outre les RT-Cores, il existe un autre ensemble de matériel dans les GPU Nvidia qui joue un rôle dans la fourniture de lancer de rayons en temps réel. Les Tensor Cores, conçus pour l'accélération de l'intelligence artificielle, facilitent également le débruitage en temps réel et accélèrent la diffusion des rayons.
Cartes graphiques Nvidia avec prise en charge du traçage de rayons
Les cartes Nvidia avec RT Cores sont un grand pas pour le fabricant de cartes graphiques de renommée mondiale. C'est, cependant, basé sur le matériel, et les versions précédentes des cartes graphiques n'ont pas de telles fonctionnalités. Parce que le lancer de rayons a un énorme attrait pour les consommateurs, Nvidia a également rendu cette fonctionnalité disponible pour les anciennes cartes graphiques. Étant donné que les architectures plus anciennes n'incluent pas de cœurs RT dans leurs conceptions, Nvidia a rendu possible le rendu par lancer de rayons grâce à des pilotes prêts pour le jeu.
Cartes graphiques Nvidia avec lancer de rayons au niveau matériel
La première génération de RT-Cores a été présentée dans la série RTX 20 de Nvidia. Le RTX 2080 était le premier de la série RTX 20 à présenter l'architecture de Turing. Il a ensuite été suivi par RTX 2080 Ti, RTX 2070 et RTX 2060. Titan RTX est également dans la programmation.
En septembre 2020, Nvidia a présenté le successeur de Turing, l'Ampère, qui comprend la deuxième génération de cœurs RT. L'Ampère offre d'énormes améliorations dans les taux de RT-Cores et Tensor Cores, augmentant le taux de RT-Core à 58 RT-TFLOPS, 1,7 fois supérieur à celui de Turing, offrant un rendu de lancer de rayons beaucoup plus rapide et améliorant la qualité de l'image. De même, l'Ampère a plus de deux fois le taux de Tensor Cores de Turing avec 238 Tensor-TFLOPS. L'Ampère est au cœur de la deuxième génération de GPU de RTX ; la série RTX 30 comprend les RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 et le plus récent RTX 3060.
Cartes graphiques Nvidia avec lancer de rayons au niveau logiciel
Nvidia a fait une autre percée en activant le lancer de rayons dans certaines cartes graphiques sans cœurs RT dédiés. C'est une bonne nouvelle pour les joueurs utilisant les anciens modèles qui n'envisagent pas encore de mettre à niveau les cartes graphiques mais souhaitent profiter des avantages visuels de la technique du lancer de rayons. Les cartes graphiques GeForce GTX 1060 6 Go et supérieures peuvent désormais profiter des capacités de lancer de rayons via DirectX Raytracing (DXR). Vous trouverez ci-dessous la liste des cartes Nvidia compatibles avec le lancer de rayons via DXR :
- GeForce GTX 1660 Ti
- GeForce GTX 1660
- Nvidia Titan Xp (2017)
- Nvidia Titan X (2016)
- GeForce GTX 1080 Ti
- GeForce GTX 1080
- GeForce GTX 1070 Ti
- GeForce GTX 1070
- GeForce GTX 1060 6 Go
En raison de son manque de matériel dédié au lancer de rayons, les cartes GTX ne peuvent offrir que des effets de lancer de rayons de base. Les noyaux de shader gèrent les calculs de lancer de rayons, et cette charge de travail supplémentaire pour les noyaux de shader affectera les performances du GPU. Néanmoins, avec les capacités de lancer de rayons, les joueurs peuvent vivre une expérience visuelle plus attrayante.
L'avenir du lancer de rayons sur Nvidia
Les performances de l'Ampère sont déjà plus que satisfaisantes après avoir doublé les cadences de traitement de Turing. Cependant, même s'il est encore fraîchement sorti du four, des rumeurs circulent déjà sur son successeur, le Lovelace. On peut s'attendre à de nouveaux développements dans les calculs de lancer de rayons dans cette nouvelle architecture GPU. De même, une nouvelle génération de cartes graphiques RTX est déjà en préparation. L'avenir du ray tracing s'annonce prometteur alors que Nvidia continue de développer des architectures GPU qui satisferaient la soif des consommateurs pour une meilleure expérience de jeu.