Nvidia RT Cores vs. AMD Ray Accelerators - Forklart

Med den første generasjonen av RTX-grafikkort i 2018 introduserte Nvidia verden for en helt ny funksjon som skulle endre spillets landskap slik vi kjenner det. Første generasjon grafikkort i RTX 2000-serien var basert på den nye Turing-arkitekturen og ga støtte for sanntids Ray Tracing i spill. Ray Tracing hadde allerede eksistert i profesjonell 3D-animasjon og syntetiske felt, men Nvidia brakte støtte for sanntids gjengivelse av spill ved hjelp av Ray Tracing-teknologi i stedet for tradisjonell rasterisering som skulle være spillendrende. Rasterisering er den tradisjonelle teknikken der spill blir gjengitt mens Ray Tracing bruker komplekse beregninger for å nøyaktig skildre hvordan lys ville samhandle og oppføre seg i spillmiljøet som det ville gjort i det virkelige liv. Du kan lære mer om strålesporing og rasterisering i dette innholdsstykket.

Tilbake i 2018 hadde AMD ikke noe svar på Nvidias RTX-serie med grafikkort og deres Ray Tracing-funksjonalitet. The Red Team var rett og slett ikke klar for Nvidias innovative introduksjon, og dette satte de beste tilbudene i en betydelig ulempe sammenlignet med Team Green. AMD RX 5700 XT var et fantastisk grafikkort til en pris av $ 399, som konkurrerte ytelsen til $ 499 RTX 2070 Super. Det største problemet for AMD var imidlertid at konkurransen tilbød en teknologi de ikke hadde. Dette kombinert med det mangfoldige funksjonssettet, DLSS-støtte, stabile drivere og generell overlegen ytelse satte Nvidia-tilbudene til en betydelig fordel når det gjaldt Turing vs RDNA-generasjonen.

AMD RX 6000-serien med Ray Tracing

Spol frem til 2020, og AMD har endelig brakt kampen til Nvidias topptilbud. Ikke bare har AMD introdusert støtte for sanntidsstrålesporing i spill, men de har også gitt ut 3 grafikkort som er ekstremt konkurransedyktige til de beste grafikkortene fra Nvidia. AMD RX 6800, RX 6800 XT og RX 6900 XT kjemper head-to-head med henholdsvis Nvidia RTX 3070, RTX 3080 og RTX 3090. AMD er endelig konkurransedyktig igjen i den øverste enden av produktstakken, som også er lovende nyheter for forbrukerne.

Ting er imidlertid ikke helt positive for AMD heller. Selv om AMD har introdusert støtte for sanntids strålesporing i spill, mottok Ray Tracing-ytelsen en lun mottakelse fra både anmeldere og de generelle forbrukerne. Det er forståelig, men siden dette er AMDs første forsøk på Ray Tracing, så det ville være litt urettferdig å forvente at de skulle levere den beste Ray Tracing-ytelsen der ute i sitt første forsøk. Imidlertid reiser det spørsmål om hvordan AMDs Ray Tracing-implementering fungerer sammenlignet med Nvidias implementering som vi så med Turing og nå Ampere-arkitekturen.

Nvidias pakke med RTX Technologies

Hovedårsaken til at AMDs forsøk ser ut til å være overveldende sammenlignet med Nvidias, er at AMD i det vesentlige spilte innhenting med Nvidia og hadde mer eller mindre bare 2 år på å utvikle og perfeksjonere implementeringen av Ray Tracing. Nvidia har derimot utviklet denne teknologien i lengre tid, ettersom de ikke hadde noen å konkurrere mot helt øverst i produktbunken. Nvidia leverte ikke bare Ray Tracing-støtte før AMD, men den hadde også et bedre støtteøkosystem bygget rundt teknologien.

Nvidia designet RTX 2000-serien med grafikkort med Ray Tracing som hovedfokus. Dette er tydelig gjennom utformingen av selve Turing-arkitekturen. Ikke bare multipliserte Nvidia antall CUDA Cores, men de la også til spesifikke dedikerte Ray Tracing-kjerner kjent som "RT Cores" som håndterer mesteparten av beregningene som kreves for Ray Tracing. Nvidia utviklet også en teknologi kjent som “Deep Learning Super Sampling eller DLSS”, som er en fantastisk teknologi som bruker dyp læring og AI for å utføre oppskalerings- og gjenoppbyggingsoppgaver og også kompensere for ytelsestap av Ray Tracing. Nvidia introduserte også dedikerte “Tensor Cores” i GeForce-seriekort som er designet for å hjelpe i Deep Learning og AI-oppgaver som DLSS. I tillegg til det, jobbet Nvidia også med spillstudioer for å optimalisere de kommende Ray Tracing-spillene for den dedikerte Nvidia-maskinvaren, slik at ytelsen kan maksimeres.

Nvidia’s RT Cores

RT eller Ray Tracing Cores er Nvidias dedikerte maskinvarekjerner som er spesielt designet for å håndtere beregningsarbeidsbelastningen som er assosiert med sanntids Ray Tracing i spill. Å ha spesialkjerner for Ray Tracing avlaster mye arbeidsbelastning fra CUDA-kjerner som er dedikert til standardgjengivelse i spill, slik at ytelsen ikke blir påvirket for mye av metningen av kjernebruk. RT Cores ofrer allsidighet og implementerer maskinvare med en spesiell arkitektur for spesielle beregninger eller algoritmer for å oppnå raskere hastigheter.

De vanligste Ray Tracing-akselerasjonsalgoritmene som er kjent er BVH og Ray Packet Tracing, og det skjematiske diagrammet for Turing-arkitekturen nevner også BVH (Bounding Volume Hierarchy) Transversal. RT Core er designet for å identifisere og akselerere kommandoene som gjelder gjengivelse av Ray Traced i spill.

I følge Nvidias tidligere Senior GPU-arkitekt Yubo Zhang:

Nvidia opplyser også i Turing Architecture White Paper at RT Cores samarbeider med avansert denoising-filtrering, en svært effektiv BVH-akselerasjonsstruktur utviklet av NVIDIA Research og RTX-kompatible API-er for å oppnå strålesporing i sanntid på en enkelt Turing GPU. RT-kjerner krysser BVH autonomt, og ved å akselerere kryss- og stråle / trekantkryssstester, laster de av SM, slik at den kan håndtere et annet toppunkt, piksel og beregning av skyggearbeid. Funksjoner som BVH-bygging og ommontering håndteres av sjåføren, og strålegenerering og skyggelegging administreres av applikasjonen gjennom nye typer skyggelegger. Dette frigjør SM-enhetene til å gjøre annet grafisk og beregningsarbeid.

AMDs Ray Accelerators

AMD har gått inn i Ray Tracing-løpet med sin RX 6000-serie, og med det har de også introdusert noen nøkkelelementer til RDNA 2 arkitektoniske design som hjelper med denne funksjonen. For å forbedre Ray Tracing-ytelsen til AMDs RDNA 2 GPUer, har AMD innlemmet en Ray Accelerator-komponent i sin kjerne Compute Unit Design. Disse stråleakseleratorene skal øke effektiviteten til standard beregningsenheter i beregningsarbeidsbelastningene knyttet til strålesporing.

Mekanismen bak funksjonen til Ray Accelerators er fortsatt relativt vag, men AMD har gitt litt innsikt i hvordan disse elementene skal fungere. I følge AMD har disse stråleakseleratorene et uttrykt formål å krysse strukturen for begrenset volumhierarki (BVH) og effektivt bestemme kryss mellom stråler og bokser (og til slutt trekanter). Designet støtter fullt ut DirectX Ray Tracing (Microsofts DXR), som er industristandarden for PC-spill. I tillegg til det, bruker AMD en Compute-basert denoiser for å rydde opp i de spekulære effektene av ray-traced scener i stedet for å stole på spesialbygd maskinvare. Dette vil sannsynligvis legge ekstra press på funksjonene for blandet presisjon til de nye beregningsenhetene.

Ray Accelerators er også i stand til å behandle fire avgrensede volumbokskryss eller et trekantkryss per klokke, noe som er mye raskere enn å gjengi en Ray Traced-scene uten dedikert maskinvare. Det er en stor fordel med AMDs tilnærming, at RDNA 2s RT Accelerators kan samhandle med kortets Infinity Cache. Det er mulig å lagre et stort antall avgrensede volumstrukturer samtidig i hurtigbufferen, slik at noe belastning kan tas av datastyring og minneleseceller.

Nøkkelforskjell

Den største forskjellen som er umiddelbart åpenbar når man sammenligner RT-kjernene og Ray-akseleratorene, er at mens begge utfører sine funksjoner ganske likt, er RT-kjerner dedikerte separate maskinvarekjerner som har en enestående funksjon, mens Ray-akseleratorene er en del av standard Compute Unit-struktur i RDNA 2-arkitekturen. Ikke bare det, Nvidias RT Cores er på sin andre generasjon med Ampere med mange tekniske og arkitektoniske forbedringer under panseret. Dette gjør Nvidias RT Core-implementering til en mye mer effektiv og kraftig Ray Tracing-metode enn AMDs implementering med Ray Accelerators.

Siden det er en enkelt Ray Accelerator innebygd i hver Compute Unit, får AMD RX 6900 XT 80 Ray Accelerators, 6800 XT får 72 Ray Accelerators og RX 6800 får 60 Ray Accelerators. Disse tallene er ikke direkte sammenlignbare med Nvidias RT Core-tall siden de er dedikerte kjerner bygget med en enkelt funksjon i tankene. RTX 3090 får 82 2^nd Gen RT-kjerner, RTX 3080 får 60 2^nd Gen RT Cores og RTX 3070 får 46 2^nd Gen RT kjerner. Nvidia har også separate Tensor Cores i alle disse kortene som hjelper til maskinlæring og AI-applikasjoner som DLSS, som du kan lære mer om i denne artikkelen.

Fremtidig optimalisering

Det er vanskelig å si på dette tidspunktet hva fremtiden har med Ray Tracing for Nvidia og AMD, men man kan gjøre noen utdannede gjetninger ved å analysere dagens situasjon. I skrivende stund har Nvidia en ganske betydelig ledelse i Ray Tracing-ytelse sammenlignet med AMDs tilbud. Mens AMD har gjort en imponerende start for RT, er de fortsatt to år bak Nvidia når det gjelder forskning, utvikling, støtte og optimalisering. Nvidia har låst de fleste Ray Tracing-titlene akkurat nå i 2020 for å bruke Nvidias dedikerte maskinvare bedre enn hva AMD har satt sammen. Dette, kombinert med det faktum at Nvidias RT-kjerner er mer modne og kraftigere enn AMDs Ray Accelerators, setter AMD i en ulempe når det gjelder den nåværende Ray Tracing-situasjonen.

Imidlertid stopper AMD definitivt ikke her. AMD har allerede kunngjort at de jobber med et AMD-alternativ til DLSS, som er en enorm hjelp for å forbedre Ray Tracing-ytelsen. AMD jobber også med spillstudioer for å optimalisere kommende spill for maskinvaren deres, noe som vises i titler som GodFall og Dirt 5 hvor AMDs RX 6000-seriekort fungerer overraskende bra. Derfor kan vi forvente at AMDs Ray Tracing-støtte blir bedre og bedre med kommende titler og utvikling av kommende teknologier som DLSS Alternative.

Når det er sagt, er Nvidias RTX Suite i skrivende stund bare for kraftig til å ignorere for alle som ønsker seriøs Ray Tracing-ytelse. Vår standardanbefaling vil være den nye RTX 3000-serien med grafikkort fra Nvidia over AMDs RX 6000-serie for alle som anser Ray Tracing som en viktig faktor i kjøpsbeslutningen. Dette kan og bør endres med AMDs fremtidige tilbud, samt forbedringer i både drivere og spilloptimalisering etter hvert som tiden går.

Avsluttende ord

AMD har endelig hoppet på Ray Tracing-scenen med introduksjonen av deres RX 6000-serie med grafikkort basert på RDNA 2-arkitekturen. Selv om de ikke slår Nvidias RTX 3000-seriekort i direkte Ray Tracing-referanser, gir AMD-tilbudene ekstremt konkurransedyktig rasteriseringsytelse og imponerende verdi som kan appellere til spillere som ikke bryr seg så mye om Ray Tracing. AMD er imidlertid godt på vei til å forbedre Ray Tracing-ytelsen med flere viktige trinn i rask rekkefølge.

Tilnærmingen fra Nvidia og AMD for Ray Tracing er ganske lik, men begge selskapene bruker forskjellige maskinvareteknikker for å gjøre det. Innledende testing har vist at Nvidias dedikerte RT-kjerner overgår AMDs Ray Accelerators som er innebygd i Compute Units selv. Dette er kanskje ikke noe som bekymrer sluttbrukeren, men det er en viktig ting å vurdere i fremtiden, siden spillutviklere nå står overfor en beslutning om å optimalisere RT-funksjonene for en av begge tilnærmingene.