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NVIDIA RTX und Microsoft DXR: Ray Tracing in Echtzeit wird Realität (Update)

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nvidiaSeit Jahren haben Hard- und Softwareentwickler den heiligen Gral das 3D-Renderings ins Auge gefasst: Das Ray Tracing in Echtzeit. Bisher reichte die Rechenleistung dazu aber noch nicht aus. Selbst im professionellen Segment mit gleich mehreren Workstation-Karten für mehrere Tausend Euro ist ein Echtzeit-Rendering noch nicht möglich.

Im vergangenen Jahr verkündete NVIDIA eine Ausweitung der OptiX-Technologie. Diese soll das Ray Tracing auf den notwendigen Bereich einschränkt, während andere ausgespart werden. Dies soll Hardware-Ressourcen einsparen. Dazu wird ein Deep-Learning-Algorithmus für das Entfernen des Rauschens verwendet werden. Die Berechnung von mehreren tausend oder sogar Millionen Light Rays benötigt auch auf moderner Hardware seine Zeit. Die noch ausstehenden Bereiche der Berechnung werden durch ein Rauschen dargestellt. Da der Renderer aber nicht weiß, welche Objekte einer Szene am wichtigsten sind, berechnet er die Rays einfach in einer für ihn logischen Reihenfolge. Um die Wartezeit auf das fertige Bild zu reduzieren und das Rauschen schneller entfernen zu können, errechnen Deep-Learning-Algorithmen die wichtigen Bereiche des Bildes und berechnen diese schneller.

Dennoch kann die Berechnung aller Trays von mehreren Sekunden bis zu mehreren Stunden für ein Frame dauern. Immerhin sprechen wir hier von mehreren Milliarden Rays pro Frame und bis zu mehreren Millionen Rays pro Pixel. Von Echtzeit kann also noch nicht die Rede sein. Beim Rendering von Animationsfilmen sind Rechendauern von mehreren Stunden pro Frame keine Seltenheit. Aufgrund dieser Dauer ist die Filmindustrie an alternativen Ansätzen interessiert.

NVIDIA RTX und Microsft DXR

Auf der Games Developer Conference kündigen NVIDIA, Microsoft und weitere Partner nun eine Umsetzung an, welche ein Echtzeit-Ray-Tracing in Spielen ermöglichen soll.

NVIDIA zeigt dazu die RTX getauchte Technologie, bzw. Softwareschnittstelle, die auf Basis der Volta-Architektur arbeitet. Diese wiederum ermöglicht das Ausführen einer neuen Grafik-API namens DXR, bzw. DirectXR. Diese wiederum stellt eine entsprechende Schnittstelle für Engines und Tools zur Verfügung. Neben NVIDIA und Microsoft sind an der aktuellen Entwicklung die Macher der Unreal Engine, Unity, Frostbite und Allegorithmic beteiligt. Allesamt werden diese auf der GDC ihre Umsetzungen präsentieren. Auf Seiten der Spieleentwickler beteiligt sind EA, Remedy und 4A Games.

NVIDIA schließt an DXR einige GameWorks-Bibliotheken an. Diese sollen unter anderem eine verbesserte Berechnung von Schatten, allgemeiner Beleuchtung und Reflektionen ermöglichen. Die entsprechenden GameWorks-Bibliotheken sollen per Early-Access ab sofort angeboten werden. Eine breitere Verfügbarkeit für alle Entwickler soll später sichergestellt werden.

RTX exklusiv auf Volta - DXR per Direct Compute

NVIDIAs RTX-Technologie basiert wie gesagt auf der Volta-Architektur und ist eine Kombination aus Hard- und Software. RTX wird auf früheren Architekturen nicht funktionieren. Einzig die NVIDIA Titan V ist derzeit in der Lage dies auszuführen. NVIDIA will zum aktuellen Zeitpunkt aber nicht kommentieren, welche zukünftigen Architekturen respektive Grafikkarten dies unterstützen werden. Nach aktuellem Stand könnte NVIDIA eine neue Compute-Architektur namens Ampere zur GPU Technologies Conference Ende März vorstellen, während die Consumer-Variante Turing erst im dritten Quartal auf den Markt kommen soll.

Was die Einschränkung mit Blick auf die Volta-Architektur betrifft, wollte NVIDIA nicht näher erläutern. Allem Anschein nach aber ist Fixed-Function-Hardware in der Volta-Architektur dafür verantwortlich. Unter anderem sind die dort verwendeten Tensor Cores in der Lage das Ray Tracing zu beschleunigen. Das oben beschriebene Denoising per Deep Learning wird bereits auf den Tensor Cores ausgeführt.

Die RTX-Technologie ist im Grunde aber nur eine Entwickler-Schnittstelle. Per Direct Compute und Microsofts DXR soll eine Echtzeit-Berechnung von Ray Tracing aber auch auf anderen GPUs ausführbar sein. Dies beschränkt sich dann nicht mehr auf die Titan V von NVIDIA, sondern auch auf Grafikkarten mit AMD-GPU wäre dies möglich.

Auf der GDC werden zahlreiche Entwickler Echtzeit-Demos zeigen. Noch in diesem Jahr sollen erste Spiele erscheinen, die RTX respektive DXR verwenden werden.

1. Update:

Im Vorfeld der GDC wurden nun weitere Informationen öffentlich gemacht. So präsentiert Microsoft in einem ausführlichen Blogpost alle Details zur Erweiterung der API. Electronic Arts gibt per YouTube-Video einen Ausblick auf das Projekt PICA PICA auf Basis von Seeds Halcyon getaufter Engine, in der ein Echtzeit-Ray-Tracing zum Einsatz kommt.

AMD lässt zum Thema DXR verlauten:

"AMD arbeitet zusammen mit Microsoft daran, die Zukunft von DirectX12 und Raytracing zu bestimmen, zu verbessern und mitzugestalten. AMD bleibt Technologieführer der neuen Programmier-Modelle und Application Programming Interface (API) Innovationen auf der Grundlage einer zukunftsorientierten und grundlegenden System-Level-Kompetenz für die Grafik-Programmierung. Wir freuen uns darauf, mit Spielentwicklern Ihre Ideen und Ihr Feedback zur PC-basierten Raytracing-Technologie für Bildqualität, Effekte und Performance zu diskutieren."

Auf der GDC werden noch zahlreiche weitere Entwickler über NVIDIAs RTX und Microsofts DXR sprechen. Außerdem werden weitere Technikdemos erwartet.

2. Update:

Inzwischen hat auch AMD die Unterstützung für ein Echtzeit-Ray-Tracing angekündigt. Anders als NVIDIA wird man allerdings offenbar keine Hardwarebeschleunigung anbieten (zumindest zum jetzigen Zeitpunkt), stattdessen sollen der ProRenderer und Radeon GPU Profiler 1.2 auf Seiten der Software dahingehend angepasst werden. Damit konzentriert sich AMD auch eher auf die Entwickler entsprechender Inhalte, für Spieler wird dies bis Ende des Jahres ohnehin keine Rolle mehr spielen.

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Kommentare (39)

#30
Registriert seit: 10.03.2017

Banned
Beiträge: 1168
Zitat G3cko;26222196
Und auf der anderen Seite hast du genau das Gegenstück: Propritäre Lösungen wie PhysX oder Gameworks, welches selbst durch zuhilfenahme großer Geldmengen sich nicht flächendeckend durchsetzen.

Genau das sind die "Lösungen" von AMD letztendlich auch, da sie voll und ganz auf die Stärken von AMD Hardware zugeschnitten sind. Da muss man sich als inzwischen kleines Stück vom Kuchen nicht wundern, dass man immer mehr ins Hintertreffen gerät, weil die eigenen Raketen gar nicht mehr zünden können. AMD wird nur eine Chance haben, wenn sie von ihren Alleingängen wegkommen.

Zitat G3cko;26222196
Was ist wohl besser?

Nichts ist besser. Beide wollen nur ihren eigenen Vorteil und nicht den der Kunden.

[COLOR="red"]- - - Updated - - -[/COLOR]

Zitat RAZ0RLIGHT;26222127
Jaja immer gleich persönlich werden wenn die Argumente ausgehen.

Jaja, immer mit der gleichen Nummer kommen wenn man enttarnt wurde.

Zitat RAZ0RLIGHT;26222127
Warum bin ich denn ein Ignorant, erklär dich mal.

Wie würdest du jemanden nennen, der allseits bekannte Fakten ignoriert und schönredet?

Zitat RAZ0RLIGHT;26222127
Außerdem hast du die Diskussion schon damit angefangen lol:

Dann sag mir doch mal wo der Fortschritt liegt wenn die Fessel vom einen Bein ans andere verlagert wird.
#31
customavatars/avatar269623_1.gif
Registriert seit: 02.05.2017

BannedForEveR
Beiträge: 8422
DirectX 12: Futuremark zeigt DirectX Raytracing (DXR) am 3DMark - ComputerBase
#32
Registriert seit: 10.03.2017

Banned
Beiträge: 1168

Futuremark wird DirectX-Ray-Tracing in den 3DMark integrieren - Hardwareluxx
#33
customavatars/avatar70861_1.gif
Registriert seit: 19.08.2007
Bayern
Admiral
Beiträge: 13464
Zitat Hardwareaner;26222834

Jaja, immer mit der gleichen Nummer kommen wenn man enttarnt wurde.


Wobei wurde ich denn "enttarnt"?
Fakt ist du wurdest persönlich:)

Zitat
Wie würdest du jemanden nennen, der allseits bekannte Fakten ignoriert und schönredet?

Welche Fakten! wurden denn schöngeredet oder ignoriert?

Zitat
Dann sag mir doch mal wo der Fortschritt liegt wenn die Fessel vom einen Bein ans andere verlagert wird.

Werd doch endlich mal konkret und bennene die Probleme die du hast.
Mein Gott ist das anstrengend mit dir.
#34
Registriert seit: 03.02.2013

Hauptgefreiter
Beiträge: 223
Bis ein Spiel so eine Qualität hat ist Volta denke ich mal schnee von vorgestern.
#35
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Noch eine Realtime Grafikdemo in der Unreal Engine 4

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#36
customavatars/avatar43872_1.gif
Registriert seit: 31.07.2006

Kapitän zur See
Beiträge: 3201
Das ist der nächste große Schritt in der Grafikentwicklung. Nachdem man das größte technische Hindernis in Form von DX11 aus dem Weg geräumt hat kann man jetzt endlich auch revolutionärere Ansätze fahren und die Spielegrafik auf das nächste Level haben. Ich hab den NVidianern die ganze Zeit geschrieben, dass NV sehr wohl starkes Interesse an den LL-APIs hat und nicht mit Absicht auf DX11 festhängen will, jetzt bekommen wir auch den Beweis. RT wird DX12 zum Durchbruch verhelfen und DX11 und Win7 endgüntig einmotten. Das neue Metro ist das erste Projekt mit DXR und wird ausschließlich DX12 und Win10 unterstützen beispielsweise. Wer jetzt rummeckert und meint, das wäre nicht passend für Spielegrafik, der hats noch nicht wirklich gesehen. Das ist echt zum Staunen, was man da für einen Realitätsgrad rausbekommt.

Für all die, die meinen NV hätte jetzt den großen Vorteil an Land gezogen ggü. AMD seit gesagt, dass AMD schon seit Jahren die Vorteile von GCN in Raytracing-Anwendungen herausstellt, ob Radeon Rays, Firerays oder die ganze Projekte davor, GCN ist gut vorbereitet auf Raytracing. Vega kann sogar noch besser damit umgehen aufgrund der primitive-shader-Geometrieeinheit. Das ist kein NV-Vorteil, die haben halt die Offensive übernommen, weil die ihre Hardware erstmalig darauf zugeschnitten haben und das Ganze mit ordentlich Marketing verbinden. Die Leidtragenden sind mMn die ganzen Pascal/Maxwell-Nutzer, denn auf diesen Karten wird das mMn echt bescheiden laufen - quod erat demonstrandum. Bin gespannt ob ich recht habe.
#37
Registriert seit: 10.03.2017

Banned
Beiträge: 1168
Zitat [HOT];26224991
Das ist der nächste große Schritt in der Grafikentwicklung.

Wird es nicht. Ich wage zu bezweifeln, dass man davon ernsthaft was in Spielen sehen wird. Das sind jetzt so ein paar Propagandademos, die extreme Unterschiede zeigen sollen. Beim 3DMark habe ich das Gefühl, dass die "herkömmliche" Technik künstlich gebremst wurde, damit man den Unterschied sieht und eigentlich deutlich mehr möglich wäre wenn man gewollt hätte. Und selbst da sieht man ihm zum Großteil auch nur im direkten Vergleich, die 3 Spiegel sind eine große Ausnahme. In Wirklichkeit wirst du diese Dichte an auffälligen Effekten nicht haben. Und selbst wenn, die Wahrscheinlichkeit wäre hoch, dass der nächste Grafikblender geboren ist. Es ist schön anzusehen, aber alles andere als revolutionär.
Ich würde das mit PhysX vergleichen. Bei den Spielen mit HW-PhysX sind es auch nur ganz wenige Szenen wo es deutlich ins Auge sticht. Und selbst da war der WOW-Effekt deutlich größer als hier.
#38
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Computergrafik: AMD erwartet Raytracing bei Ultra-Settings im Grafikmen - Golem.de
#39
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ganz im Westen
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Sorry für den Doppelpost :angel:
Geforce 2018: Nvidia und Microsoft fördern Ray-Tracing in DirectX 12 [Update 2]
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