Nvidia, 2018'deki ilk nesil RTX Grafik kartlarıyla dünyaya, bildiğimiz oyun ortamını değiştirmesi beklenen yepyeni bir özelliği tanıttı. Birinci nesil RTX 2000 serisi grafik kartları, yeni Turing mimarisine dayanıyordu ve oyunlarda gerçek zamanlı Işın İzleme desteği getirdi. Işın İzleme, profesyonel 3D animasyon ve sentetik alanlarda zaten mevcuttu, ancak Nvidia, oyunun kurallarını değiştirmesi beklenen geleneksel rasterleştirme yerine Işın İzleme teknolojisini kullanarak oyunların gerçek zamanlı olarak oluşturulması için destek getirdi. Rasterleştirme, oyunların oluşturulduğu geleneksel tekniktir; Ray Tracing, ışığın oyun ortamında gerçek hayatta olduğu gibi nasıl etkileşime gireceğini ve davrandığını doğru bir şekilde göstermek için karmaşık hesaplamalar kullanır. Işın İzleme ve Rasterleştirme hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz bu içerik parçasında .
Işın İzlemeli Yansımalar, oyunlarda Işın İzlemenin en göze hitap eden uygulaması olabilir - Resim: Nvidia
2018'de AMD, Nvidia’nın RTX serisi grafik kartlarına ve bunların Işın İzleme işlevlerine yanıt vermemişti. Kırmızı Takım, Nvidia’nın yenilikçi tanıtımına hazır değildi ve bu, Yeşil Takım ile karşılaştırıldığında en iyi tekliflerini önemli bir dezavantaja soktu. AMD RX 5700 XT, 499 $ RTX 2070 Super'in performansına rakip olan 399 $ fiyatına harika bir grafik kartıydı. AMD için en büyük sorun, rekabetin sahip olmadıkları bir teknolojiyi sunmasıydı. Bu, çeşitli özellik seti, DLSS desteği, kararlı sürücüler ve genel olarak üstün performansla birleştiğinde, Turing vs RDNA nesli söz konusu olduğunda Nvidia ürünlerini önemli bir avantaja soktu.
Işın İzleme özellikli AMD RX 6000 serisi
2020'ye hızla ilerledi ve AMD nihayet savaşı Nvidia'nın en iyi tekliflerine getirdi. AMD yalnızca oyunlarda Gerçek Zamanlı Işın İzleme desteği sunmakla kalmadı, aynı zamanda Nvidia'nın en iyi grafik kartlarına karşı son derece rekabetçi olan 3 grafik kartı da piyasaya sürdü. AMD RX 6800, RX 6800 XT ve RX 6900 XT, sırasıyla Nvidia RTX 3070, RTX 3080 ve RTX 3090 ile kafa kafaya mücadele ediyor. AMD, tüketiciler için de umut verici bir haber olan ürün grubunun en üst ucunda nihayet yeniden rekabet ediyor.
Raytracing, AMD'nin bu nesli tanıttığı temel özelliklerden biridir - Resim: AMD
Ancak, AMD için de işler tamamen olumlu değil. AMD, oyunlarda Gerçek Zamanlı Işın İzleme için destek sunmasına rağmen, Işın İzleme performansları hem gözden geçirenler hem de genel tüketiciler tarafından ılık bir şekilde karşılandı. Ancak bu, AMD’nin ilk Işın İzleme denemesi olduğu için, ilk denemelerinde en iyi Işın İzleme performansını sunmalarını beklemek biraz haksızlık olur. Bununla birlikte, Turing ve şimdi Ampere mimarisinde gördüğümüz Nvidia'nın uygulamasıyla karşılaştırıldığında AMD’nin Ray Tracing uygulamasının çalışma şekli hakkında soruları gündeme getiriyor.
Nvidia’nın RTX Teknolojileri paketi
AMD’nin girişiminin Nvidia’ya kıyasla çok zor görünmesinin ana nedeni, AMD’nin esasen Nvidia’yı yakalamaya çalışması ve Işın İzleme uygulamalarını geliştirmek ve mükemmelleştirmek için aşağı yukarı sadece 2 yıla sahip olmasıdır. Öte yandan Nvidia, ürün yığınının en tepesinde rekabet edecek kimsesi olmadığı için bu teknolojiyi çok daha uzun süredir geliştiriyor. Nvidia, AMD'den önce yalnızca Işın İzleme desteği sağlamakla kalmadı, aynı zamanda teknoloji etrafında inşa edilmiş daha iyi bir destek ekosistemine sahipti.
Nvidia, RTX 2000 serisi grafik kartlarını ana odak noktası Ray Tracing ile tasarladı. Bu, Turing mimarisinin kendi tasarımı boyunca belirgindir. Nvidia yalnızca CUDA Çekirdeklerinin sayısını çoğaltmakla kalmadı, aynı zamanda Işın İzleme için gerekli olan hesaplamaların çoğunu işleyen 'RT Çekirdekleri' olarak bilinen özel Işın İzleme çekirdeklerini de ekledi. Nvidia ayrıca, derin öğrenme ve yapay zekayı kullanarak yükseltme ve yeniden oluşturma görevlerini gerçekleştiren ve ayrıca Işın İzleme'nin performans kaybını telafi eden harika bir teknoloji olan 'Derin Öğrenme Süper Örnekleme veya DLSS' olarak bilinen bir teknoloji geliştirdi. Nvidia ayrıca, Derin Öğrenme ve DLSS gibi Yapay Zeka Görevlerinde yardımcı olmak için tasarlanmış GeForce serisi kartlarda özel 'Tensor Çekirdeklerini' tanıttı. Buna ek olarak Nvidia, performansın en üst düzeye çıkarılabilmesi için özel Nvidia donanımı için yaklaşan Ray Tracing oyunlarını optimize etmek için oyun stüdyolarıyla da çalıştı.
Işın İzleme'de ışık, oyunda gerçek hayatta olduğu gibi davranır - Resim: Nvidia
Nvidia’nın RT Çekirdekleri
RT veya Işın İzleme Çekirdekleri, Nvidia’nın oyunlarda Gerçek Zamanlı Işın İzleme ile ilişkili hesaplama iş yükünü işlemek için özel olarak tasarlanmış özel donanım çekirdekleridir. Işın İzleme için özel çekirdeklere sahip olmak, CUDA Çekirdeklerinden gelen ve oyunlarda standart oluşturmaya adanmış çok fazla iş yükü kaldırır, böylece performans çekirdek kullanımının doygunluğundan çok fazla etkilenmez. RT Cores, çok yönlülüğü feda eder ve daha yüksek hızlara ulaşmak için özel hesaplamalar veya algoritmalar için özel bir mimariye sahip donanımı uygular.
Yaygın olarak bilinen daha yaygın Ray Tracing hızlandırma algoritmaları BVH ve Ray Packet Tracing'dir ve Turing mimarisinin şematik diyagramı BVH (Bounding Volume Hierarchy) Transversal'den de bahseder. RT Çekirdeği, oyunlarda Işın İzlemeli işleme ile ilgili komutları belirlemek ve hızlandırmak için tasarlanmıştır.
RT Çekirdeği Açıklandı - Resim: Nvidia
Nvidia’nın eski Kıdemli GPU Mimarı Yubo Zhang'a göre:
'[Tercüme edildi] RT çekirdeği, ışın ve üçgen kesişimini hesaplamak için SM'ye esasen özel bir boru hattı (ASIC) ekler. BVH'ye erişebilir ve BVH ve üçgen veri erişiminin gecikmesini azaltmak için bazı L0 arabelleklerini yapılandırabilir. Talep SM tarafından yapılır. Talimat verilir ve sonuç, SM’nin yerel kaydına geri gönderilir. Serpiştirilmiş talimat ve diğer aritmetik veya bellek IO talimatları eşzamanlı olabilir. ASIC'e özgü bir devre mantığı olduğu için, performans / mm2, kesişim hesaplaması için gölgelendirici kodunun kullanımına kıyasla bir büyüklük sırasına göre artırılabilir. NV'den ayrılmama rağmen, Turing mimarisinin tasarımına dahil oldum. Değişken oranlı renklendirmeden ben sorumluydum. Şimdi sürümü görmekten heyecan duyuyorum. '
Nvidia ayrıca, Turing Mimarisi Teknik Raporunda, RT Çekirdeklerinin gelişmiş gürültü giderme filtreleme, NVIDIA Research tarafından geliştirilen yüksek verimli BVH hızlandırma yapısı ve tek bir Turing GPU'da gerçek zamanlı ışın izleme elde etmek için RTX uyumlu API'ler ile birlikte çalıştığını belirtiyor. RT Çekirdekleri BVH'yi otonom olarak geçer ve çapraz geçiş ve ışın / üçgen kesişim testlerini hızlandırarak, SM'nin yükünü kaldırarak başka bir köşe, piksel ve hesaplama gölgeleme işini gerçekleştirmesine olanak tanır. BVH oluşturma ve yeniden yerleştirme gibi işlevler sürücü tarafından yönetilir ve ışın üretimi ve gölgelendirme, yeni tür gölgelendiriciler aracılığıyla uygulama tarafından yönetilir. Bu, SM birimlerini diğer grafiksel ve hesaplama işlerini yapmak üzere serbest bırakır.
AMD’nin Ray Hızlandırıcıları
AMD, Ray Tracing yarışına RX 6000 serisi ile girdi ve bununla birlikte, RDNA 2 mimari tasarımına bu özelliğe yardımcı olan birkaç temel unsur da ekledi. AMD’nin RDNA 2 GPU'larının Işın İzleme performansını iyileştirmek için AMD, çekirdek Hesaplama Birimi Tasarımına bir Işın Hızlandırıcı bileşeni eklemiştir. Bu Işın Hızlandırıcıların Işın İzleme ile ilgili hesaplama iş yüklerinde standart Hesaplama Birimlerinin verimliliğini artırması bekleniyor.
Işın Hızlandırıcıların işleyişinin arkasındaki mekanizma hala nispeten belirsizdir, ancak AMD bu öğelerin nasıl çalıştığı konusunda bazı bilgiler sağlamıştır. AMD'ye göre, bu Işın Hızlandırıcıların Sınırlı Hacim Hiyerarşisi (BVH) yapısını geçmek ve ışınlar ile kutular (ve nihayetinde üçgenler) arasındaki kesişimleri verimli bir şekilde belirlemek gibi açık bir amacı vardır. Tasarım, PC Oyunlarında endüstri standardı olan DirectX Ray Tracing'i (Microsoft’un DXR) tam olarak destekler. Buna ek olarak AMD, amaca yönelik donanımlara güvenmek yerine ışın izlemeli sahnelerin speküler etkilerini temizlemek için Hesaplama tabanlı bir gürültü giderici kullanır. Bu muhtemelen yeni Hesaplama Birimlerinin karma hassasiyet yetenekleri üzerinde fazladan baskı oluşturacaktır.
Işın Hızlandırıcıların Açıklaması - Resim: AMD
Işın Hızlandırıcılar ayrıca dört sınırlı hacim kutusu kesişimini veya saniyede bir üçgen kesişim noktasını işleme kapasitesine sahiptir; bu, Işın İzlemeli bir sahneyi özel bir donanım olmadan işlemekten çok daha hızlıdır. AMD’nin yaklaşımının büyük bir avantajı, RDNA 2’nin RT Hızlandırıcılarının kartın Infinity Cache ile etkileşime girebilmesidir. Önbellekte çok sayıda Sınırlı Hacim Yapısını eşzamanlı olarak depolamak mümkündür, böylece veri yönetimi ve bellek okuma hücrelerinden bir miktar yük kaldırılabilir.
Anahtar Farkı
RT Çekirdekleri ve Işın Hızlandırıcıları karşılaştırılırken hemen ortaya çıkan en büyük fark, her ikisi de işlevlerini oldukça benzer şekilde yerine getirirken, RT Çekirdeklerinin tekil bir işleve sahip özel ayrı donanım çekirdekleridir ve Işın Hızlandırıcıların bir parçası olmasıdır. RDNA 2 mimarisindeki standart Hesaplama Birimi yapısı. Sadece bu da değil, Nvidia’nın RT Çekirdekleri, kaputun altında birçok teknik ve mimari iyileştirme ile ikinci nesil Ampere ile birlikte. Bu, Nvidia’nın RT Çekirdeği uygulamasını AMD’nin Işın Hızlandırıcılarla uygulamasından çok daha verimli ve güçlü bir Işın İzleme yöntemi yapar.
Her Hesaplama Biriminde yerleşik tek bir Işın Hızlandırıcı olduğu için AMD RX 6900 XT 80 Işın Hızlandırıcı, 6800 XT 72 Işın Hızlandırıcı ve RX 6800 60 Işın Hızlandırıcı alır. Bu sayılar, tek bir işlev göz önünde bulundurularak oluşturulmuş özel çekirdekler olduğundan, Nvidia’nın RT Çekirdeği sayılarıyla doğrudan karşılaştırılamaz. RTX 3090 82 2 alırndGen RT çekirdekleri, RTX 3080 60 2 alırndGen RT Çekirdekleri ve RTX 3070 46 2 alırndGen RT Çekirdekleri. Nvidia ayrıca, makine öğrenimine ve DLSS gibi AI uygulamalarına yardımcı olan tüm bu kartlarda ayrı Tensor Çekirdeklerine sahiptir ve bunlar hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz. Bu makalede .
RDNA 2'deki her Hesaplama Biriminde yerleşik bir Ray Hızlandırıcı vardır - Resim: AMD
Gelecek Optimizasyonu
Bu noktada, Nvidia ve AMD için Ray Tracing'de geleceğin neler getireceğini söylemek zor, ancak mevcut durumu analiz ederek birkaç eğitimli tahmin yapılabilir. Nvidia, doğrudan AMD'nin teklifleriyle karşılaştırıldığında, Işın İzleme performansında oldukça önemli bir liderliğe sahip. AMD, RT için etkileyici bir başlangıç yapmış olsa da araştırma, geliştirme, destek ve optimizasyon açısından Nvidia'nın 2 yıl gerisindeler. Nvidia, Nvidia'nın özel donanımını AMD'nin oluşturduğundan daha iyi kullanmak için şu anda 2020'de çoğu Ray Tracing oyununu kilitledi. Bu, Nvidia’nın RT Çekirdeklerinin AMD’nin Ray Hızlandırıcılarından daha olgun ve daha güçlü olması gerçeğiyle birleştiğinde, mevcut Işın İzleme durumu söz konusu olduğunda AMD'yi dezavantajlı duruma düşürüyor.
Ancak AMD kesinlikle burada durmuyor. AMD, Işın İzleme performansını iyileştirmede büyük bir yardım olan DLSS'ye alternatif bir AMD üzerinde çalıştıklarını duyurdu. AMD ayrıca, yaklaşan oyunları donanımlarına göre optimize etmek için oyun stüdyolarıyla birlikte çalışıyor. Bu, AMD’nin RX 6000 serisi kartlarının şaşırtıcı derecede iyi performans gösterdiği GodFall ve Dirt 5 gibi oyunlarda görülüyor. Bu nedenle AMD’nin Ray Tracing desteğinin, yakında çıkacak oyunlar ve DLSS Alternative gibi yeni teknolojilerin geliştirilmesiyle daha iyi ve daha iyi olmasını bekleyebiliriz.
Bununla birlikte, Nvidia’nın RTX Süitini yazarken, ciddi bir Ray Tracing performansı arayanlar için göz ardı edilemeyecek kadar güçlü. Ray Tracing'i satın alma kararında önemli bir faktör olarak gören herkes için standart tavsiyemiz, AMD’nin RX 6000 serisine kıyasla Nvidia’nın yeni RTX 3000 serisi grafik kartları olacaktır. Bu, AMD'nin gelecekteki teklifleri ve zaman geçtikçe hem sürücülerdeki hem de oyun optimizasyonundaki iyileştirmelerle değişebilir ve değişmelidir.
Hem RTX hem de DLSS'yi destekleyen yaklaşan oyunlar - Resim: Nvidia
Son sözler
AMD, RDNA 2 mimarisine dayanan RX 6000 serisi grafik kartlarının piyasaya sürülmesiyle nihayet Ray Tracing sahnesine atladı. Nvidia’nın RTX 3000 serisi kartlarını doğrudan Işın İzleme karşılaştırmalarında yenmeseler de, AMD teklifleri son derece rekabetçi tarama performansı ve Işın İzlemeyi pek umursamayan oyunculara hitap edebilecek etkileyici bir değer sağlıyor. Ancak AMD, hızlı bir şekilde arka arkaya birkaç önemli adımla Işın İzleme performansını iyileştirme yolunda ilerliyor.
Nvidia ve AMD'nin Ray Tracing için benimsediği yaklaşım oldukça benzer ancak her iki şirket de bunu yapmak için farklı donanım teknikleri kullanıyor. İlk testler, Nvidia’nın özel RT Çekirdeklerinin, İşlem Birimlerinin kendisinde yerleşik olan AMD’nin Ray Hızlandırıcılarından daha iyi performans gösterdiğini göstermiştir. Bu, son kullanıcı için pek bir endişe kaynağı olmayabilir, ancak oyun geliştiricileri artık her iki yaklaşımdan biri için RT özelliklerini optimize etme kararıyla karşı karşıya kaldıklarından, gelecekte dikkate alınması gereken önemli bir şeydir.
