Nvidia RTX【すべての情報】

新しいNVIDIA RTXグラフィックスカードはすでに持っています 。 主力モデルであるNVIDIA RTX 2080 Tiから、4Kで最もゲーマー向けのモデルであるNVIDIA RTX 2080まで、すべての予算で最も手頃な価格のNVIDIA RTX 2070まで 。 この記事では、その新規性と新技術について説明します。

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これまで以上に存在するレイトレーシング

レイトレーシングは、このテクノロジーをビデオゲームにリアルタイムで適用できる史上初のNvidia GeForce RTXグラフィックスカードの登場以来、最も話題となっている用語の1つです。 Nvidiaのレイトレーシング実装はRTXと呼ばれるため、これは同社のグラフィックスカードの新しいサフィックスです。 しかし、 レイトレーシングとRTXテクノロジーとは何ですか？ これらの新しいテクノロジーとグラフィックスカードの基本を説明するために、この投稿を準備しました。

コンピュータグラフィックス以外では、レイトレーシング（レイトレーシングとも呼ばれます）を理解している人は少ないかもしれませんが、地球上でそれを見たことがない人はほとんどいません。 レイトレーシングは、特殊効果を生成または改善するために現代の映画がベースにしている技法です。 現実的な反射、屈折、影について考えてみてください。 これにより、SF叙事詩のスターファイターは悲鳴を上げ、速い車は激怒し、戦争映画の火、煙、爆発は本物に見えます。

また、カメラで撮影した画像と見分けがつかない画像も生成されます 。 実写映画は、コンピューターで生成されたエフェクトとシームレスにキャプチャされた実世界の画像をミックスし、アニメーション映画は、デジタルで生成された光と影のシーンを、カメラマンが撮影したものと同じように表現します。 レイトレーシングについて考える最も簡単な方法は、周囲を見回すことです。 現在、表示しているオブジェクトは太陽からの光線に照らされています。 今度は振り返って、それらの光線の経路を、目から光が相互作用するオブジェクトまで逆方向にたどります 。 それがレイトレーシングまたはレイトレーシングです。

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歴史的に、PCハードウェアはこれらの技術をビデオゲームでリアルタイムに使用するには十分な速度がありませんでした。 映画製作者は、単一のフレームをレンダリングしたい限り時間がかかることがあるため、レンダリングファームでオフラインで行います。 ビデオゲームはほんの一瞬です。 レイトレーシングを使用できないため、ほとんどのリアルタイムグラフィックは別の手法であるラスタライズに基づいています。

NVIDIA RTXは、チューリングのおかげで、ビデオゲームにおけるレイトレーシングのNvidiaの実装です。

GPUがより強力になるにつれ、レイトレーシングはこのテクノロジーの次の論理的なステップでより多くの人々に役立ちます 。 たとえば、プロのレイトレーシングツールで武装した製品設計者や建築家は、 レイトレーシングを使用して製品のフォトリアリスティックモデルを数秒で生成し、コラボレーションを強化して高価なプロトタイプを省くことができます。 レイトレーシングは、その機能を使用して、光がデザインとどのように相互作用するかをモデル化する照明建築家やデザイナーにその効果を証明しています。

GPUはますますパワーを提供し、ビデオゲームをこの高度なテクノロジーの次のフロンティアにしています。 8月にNvidiaは、チューリングアーキテクチャに基づいており、RTXテクノロジーのおかげでリアルタイムでレイトレーシングと互換性のある新しいGeForce RTXグラフィックスカードを発表しました。 これは、コンピュータグラフィックアルゴリズムとGPUアーキテクチャに関する10年にわたる取り組みの結果です。

NvidiaのRTXテクノロジーは、チューリングまたはボルタアーキテクチャのGPUで実行されるレイトレーシングエンジンで構成されています 。 Nvidiaは、さまざまなインターフェイスを介したレイトレーシングをサポートするように設計されており、Microsoftと提携して、Microsoftの新しいDirectXレイトレーシング（DXR）APIを介して RTXを完全にサポートできるようにしています。 ゲーム開発者がこれらの機能を活用できるように、NvidiaはGameWorks SDKにクロール削減モジュールが追加されることも発表しました。 アップデートされたGameWorks SDKは近日提供予定で、レイトレースされたエリアシャドウとレイトレーシングによる明るい反射が含まれています。 DXRはレイトレーシングをDirectXに完全に統合しているため、開発者はレイトレーシングを従来のラスタライゼーションおよび計算技術と統合できます。

Nvidiaは、VulkanのマルチプラットフォームグラフィックスおよびコンピューティングAPI向けのレイトレーシング拡張機能を開発しています 。 この拡張機能は間もなく利用可能になり、Vulkan開発者はRTXの全機能にアクセスできるようになります。 Nvidiaは、ベンダー間の雷追跡機能をVulkan標準に潜在的にもたらすための貢献として、この拡張の設計をKhronosグループに提供しています。

これにより、ゲーム開発者はレイトレーシングテクニックを作業に組み込んで、よりリアルな反射、影、屈折を作成できます。 その結果、家庭で楽しむゲームは、ハリウッドの大ヒット映画の質をさらに高めます。

新しいグラフィックアーキテクチャであるチューリング

現在のところ、NvidiaのTuringアーキテクチャに基づく3つのグラフィックスカードのみがリリースされています。これらは、GeForce RTX 2080Ti、RTX 2080およびRTX 2070です。 チューリングはNvidiaの最も先進的なグラフィックスアーキテクチャであり、これはVoltaの進化であり、この利点のすべてが維持され、 レイトレーシング専用の新しいユニットが追加されています。 これらの専用のレイトレーシングユニットはRTコアであり、 レイトレーシングを使用する場合、TuringはVoltaの最大10倍の効率を実現できます。

チューリングパワーは、レイトレーシングを集中的に使用するにはまだ不十分です。そのため、少量の光線しか適用されません 。 これにより、ノイズの多い画像が表示されます。 これは、Tensorコアが登場する場所です。これは、チューリングにも存在し、GPUの人工知能操作を高速化する機能を備えています 。 これらのTensorコアのおかげで、GeForce RTXは高度なアルゴリズムを適用して画像ノイズを排除し 、レイトレーシングをより集中的に使用した場合と同様に、これまでにないレベルのグラフィック品質を提供します。

Turingの利点はレイトレーシングをはるかに超えています。このアーキテクチャはPascalに対する細部への突破口でもあるからです。 Pascalは、Voltaがビデオゲームの世界に到達していないため、NvidiaがTuringの前にゲームセクターで使用していたアーキテクチャです。

チューリングアーキテクチャは、SMユニット（ストリーミングマルチプロセッサ）のレベルで大きな変化をもたらします。これは 、CUDAコア、テンソルコア、ロード/セーブユニットの内部を含む、Nvidiaアーキテクチャの最小機能ユニットです 。レベル0のキャッシュ。現時点では、RTコアもSM内にあるかどうかは不明ですが、論理的にはそうであると考えることです。

各SM内にはL1キャッシュもあります。これは、Voltaと同様に、チューリングの場合は128 KBです。 このキャッシュは、一貫性がないだけでなく、CUDAコアで最も使用されるデータの保存を担当します。つまり、各SMユニットのL1キャッシュ内のデータ間に同期がありません。 このL1キャッシュは大きな違いをもたらします。チューリングの前には、一貫性のある統合された2番目のメモリがあったからです。 チューリングは、L1キャッシュとその2番目のメモリを1つの矛盾するプールに結合します 。 これにより、開発の柔軟性が高まり、開発により多くの時間を費やすことをいとわない限り、より多くの最適化が可能になります。

このチューリングのメモリの統合により、このメモリとCUDAコアのレジスタ間でデータを移動する際の帯域幅と速度が向上します。 このアクセス時間の短縮は、CUDAコアで操作を実行するためのクロックサイクルの必要性を減らすことにつながります。 Nvidiaは、各Turing CUDAコアのパフォーマンスはPascalよりも50％高いと述べています。間違いなく、アーキテクチャーの内部変更が報われました。

L2キャッシュで見られるPascalに対するチューリングのもう1つの重要な変更は、各SMで3 MBから6 MBに倍増しました 。 キャッシングは実装にコストがかかるため、その重複により、チューリングコアはPascalコアよりも強力であり、この貴重なリソースをより多く必要とすることが明確になります。 L2キャッシュは、L1キャッシュに収まらないデータが格納される場所です。大量のデータを格納できることを意味するため、グラフィックカードのVRAMメモリへのアクセスが少なくて済み、消費量が少なくなります。この記憶とエネルギー。

Nvidia GeForce RTXはPascalに比べてVRAMの量を増加させていないため、これは重要です。ただし、エネルギー効率と帯域幅が向上するGDDR6に移行しました 。 このより大きな帯域幅により、チューリングは高解像度でPascalよりも優れたパフォーマンスを発揮できるようになるため 、4K G-Sync HDRモニターをすべての素晴らしさで活用できる最初のグラフィックアーキテクチャの前に立つことができます。

改良されたチューリングキャッシュのおかげでGDDR6メモリの帯域幅が大きくなり、消費量が少なくなるため、RTXテクノロジーが正しく動作するためにカードの帯域幅を十分に確保できます。カードを移動する必要があるという情報。

Nvidia RTXモデル

次の表は、これまでに発表されたチューリングベースのカードの機能をまとめたものです。

Nvidia GeForce 2000シリーズ
	シリコン	CUDAコア	ギガレイズ/秒	RTX-OPS	GPU周波数	記憶	インターフェース	バンド幅	TDP
Nvidia GeForce RTX 2080Ti	TU102	4352	10	78T	1635 MHz	11 GB GDDR6	354ビット	616 GB /秒	260W
NVIDIA GeForce RTX 2080	TU104	2944	8	60T	1545 MHz	11 GB GDDR6	256ビット	448 GB /秒	225 W
Nvidia GeForce RTX 2070	TU104	2304	6	45	1710 MHz	8 GB GDDR6	256ビット	448 GB /秒	175W

残りのモデルはRTXテクノロジーと互換性がない可能性があるため、残りのNvidia GeForce 2000シリーズグラフィックスカードの着陸は、今後数週間および数か月で完了する予定です。 GTXとPascalアーキテクチャを引き続き使用することも可能ですが、これは正式には確認されていないため、最終的にどのように展開されるかを確認する必要があります。

これで、新しいNvidia RTXグラフィックスカードに関する特別記事が終了します。何か提案や追加することがあれば、コメントを残すことができます。 また、ソーシャルネットワークで友達と記事を共有することもできます。このようにして、記事を広めることで、より多くのユーザーに記事を届けることができます。 新しいNvidiaグラフィックカードへのレイトレーシングの登場についてどう思いますか？ 彼らはラスターパフォーマンスの改善にもっと焦点を当てるべきだったと思いますか？