AI ve vašich službách: vysoká rozlišení i vysoká FPS s DLSS a profi video s Nvidia Broadcast
Na trhu je teď nová generace grafik Nvidia GeForce RTX a upgrade na ně by pro vás mohl být hodně zajímavý. Ať už jenom hrajete single-player hry a chcete ty nejlepší vizuální zážitky, nebo soutěžíte v multiplayeru a nebo zase streamujete všechno na internetu, nová generace GPU Ampere vám může přinést hodně výhod. V snímkové frekvenci, kvalitě i životně důležité rychlosti odezvy ve hrách.
Nová generace grafik na 8nm procesu 8N sice na první pohled přináší hlavně velký skok v hrubém výkonu, ale přínosy nejsou zdaleka jenom v totm, že stejná stará hra poběží na vyšších snímcích za sekundu navíc. Zvlášť pokud upgradujete ještě z grafiky GeForce GTX, má toho pro vás architektura Ampere v GeForce RTX 3000 nachystaného hodně nového, takže upgrade nebude jenom o kvantitativním výkonu, ale i o kvalitativních vlastnostech.
Grafiky GeForce RTX dostaly svoje označení podle nových technologií, které přinášejí oproti předchozím generacím GPU, z nichž první je podpora všech novinek, které byly tento rok zahrnuty do nového standardu DirectX 12 Ultimate. GeForce RTX 3000 má plnou hardwarovou podporu pre všechny z nich, zatímco se starším GPU si je budete muset nechat ujít.
Ray Tracing ve hrách: Průlom ve vizuální kvalitě
V prvé řadě je to samozřejmě ray tracingová grafika, která přináší novou úroveň věrnosti a detailu do her. Oproti desetiletí používané metodě rasterizace simuluje ray tracing šíření světelných paprsků na scéně, kdy analyzuje paprsky dopadající do oka kamery (pomyslného hráče). Díky tomu ray tracing dokáže vytvořit věrný obraz, zatímco rasterizace je více „umělá“. Ray tracing je proto používán ve profesionální vizualizace, filmových efektech, a nyní se konečně dostává i do her.
Hlavní silnou stránkou ray tracingu jsou realistická světla a stíny, kdy je fyzikálně věrný stín (včetně třeba i polostínu) počítán přímo podle objektů, které ho vrhají, místo použití nerealistických simulací a triků.
Zásadní význam má ray tracing také pro lesklé a odrazivé povrchy – přímo ze své podstaty totiž počítá s odrazy světla z různých světelných zdrojů, ale také s odrazy třeba v zrcadle. Ty byly dosud obtížným problémem a hry je opět jen simulují různými nepřesnými triky. Ray tracing ale dokáže odraz vypočítat fyzikálně věrně, včetně odrazu objektů, které na scéně ani nejsou vidět, tedy například odrazy hráčů mimo vaše zorné pole. Díky ray tracingu se tak realističnost her posouvá na novou úroveň. Odražené objekty, stejně jako stíny, se přitom pohybují přesně tak, jak by měly, tedy podle objektů, které je vrhají.
RT jádra druhé generace
Toto vše je ale nemožné bez vysokého výpočetního výkonu. Zde právě přicházejí ke slovu grafické karty GeForce RTX 3000, které nesou speciální akcelerátory pro výpočty ray tracingových paprsků: RT jádra už v druhé generaci. Ta mají sama o sobě až dvojnásobný výpočetní výkon proti první generaci v kartách GeForce RTX 2000 a zvládnou proto počítat výrazně více světelných paprsků, takže scéna může být detailnější a ray tracingové efekty kvalitnější – nebo je GPU zvládne s vyššími FPS.
Navíc RT jádra druhé generace dostala přidanou nativní podporu pro tvorbu efektu motion blur, takže mohou temporálně rozmazat pohybující se objekty podobně jako filmová kamera, s malým dopadem na výkon.
V DirectX 12 Ultimate je ray tracing standardizován jako rozšíření DXR 1.0 a 1.1 a v budoucnu ho bude moci využít čím dál více her – ovšem jen tehdy, pokud vaše karta bude mít jeho hardwarovou akceleraci, jako grafiky GeForce RTX.
GeForce RTX 3080 má čip GA102 s 8704 shadery, 272 tensor jádry a 68 RT jádry.
Karta má 10 GB paměti GDDR6X s propustností 760 GB/s a její hrubý výkon je přes 29,8 TFLOPS. 32 modelů na výběr na Alza.cz.
Více z hardwaru díky Mesh Shaderům, Variable Rate Shadingu a Sampler Feedbacku
DirectX 12 Ultimate ale přináší kromě ray tacingu i další výhody, takže hardwarová podpora tohoto standardu se uplatní i v hrách s normální rasterizací. Technologie Mesh Shaders zavádí novou programovatelnou pipeline pro zpracování geometrie ve scéně, s níž mohou hry použít mnohem více objektů, než dosud, aniž by jejich výpočty geometrický engine zahltily. Toto dovolí mnohem bohatší scény v exteriérech a volných prostorech: například asteroidů ve vesmírném simulátoru, jednotlivých vojáků viděných z dálky v masové scéně a podobně.
Variable Rate Shading zase vylepšuje výkon pixel shaderů. Využívá toho, že ne na všech plochách a objektech ve hře je nutné zpracovávat shadery s plným rozlišením. Variable Rate Shading inteligentně posuzuje, zda je možné rozlišení snížit a například v jednolitých plochách, nebo na rychle se pohybujících objektech sníží rozlišení tak, že se počítá místo každého pixelu zvlášť výsledek třeba jen pro blok 2×1, 2×2 nebo 4×4 bodů.
To dokáže uspořit výkon výpočetních jednotek a zvýšit tak FPS, aniž by se to nějak negativně projevilo. A nebo tento výkon využít pro zvýšení kvality někde jinde ve scéně.
DirectX 12 Ultiamte dále přináší ještě vylepšení Sampler Feedback, které umožňuje práci s velmi velkými texturami, kdy si engine hry může inteligentně řídit, které jejich části potřebuje, takže GPU zvládne i tak velké textury, které by ho jinak zahltily.
Součástí je také technika Texture-space shading, kterou budou hry moci použít k chytrému ušetření výkonu při vykreslování stejných objektů. Ta dovoluje vykreslit efekty a shadery pro určitý objekt do textury a tu uložit v paměti, aby pak mohla být znovu použitá pro podobné instance téhož objektu už bez opakování složitějších výpočtů – prostě jen aplikováním textury. Toto by opět mohlo výrazně ulevit grafikám v masových scénách, kde dovolí levně vytvořit komplexní scénu plnou objektů.
Souhrn těchto nových technologií může dát novým grafickým kartám jako jsou GeForce RTX 3000, které techniky DirectX 12 Ultimate podporují, velkou výhodu ve výkonu i schopnostech.
RTX IO: akcelerace nahrávání textur z disku pro lepší loading times
Podporou funkcí DX 12 Ultimate ale hardwarové možnosti GeForce RTX 3000 nekončí. Nvidia v nich přináší také novinku RTX IO. Ta přináší GPU akceleraci opět do nové oblasti: do načítání textur z disku. Tato operace normálně probíhá v režii procesoru počítače, ale u moderních her s velkým množstvím textur, které je třeba mít komprimované kvůli datové propustnosti disků, může dekomprimování na CPU a kopírován dat do operační paměti a pak zase z ní do paměti GPU vyplýtvat velké množství výkonu.
RTX IO mění systém načítání textur v mnohem efektivnější proces. S RTX IO jsou komprimované textury načítané z NVMe SSD na sběrnici PCI Express rovnou do paměti grafiky, aniž by musela jít přes CPU a RAM. Tím je odstraněno úzké hrdlo výkonu a navíc je dekomprese textur prováděná výpočetními jednotkami GPU s mnohem vyšším výkonem. Podle testů Nvidie může nová grafika GeForce RTX 3000 textury dekomprimovat s takovým výkonem, že by k podobnému bylo potřeba 24 jader CPU.
RTX IO tak může významně zkrátit nahrávací časy her a navíc ještě zlepšit výkon, protože se zátěž přesune z CPU na grafiku.
GeForce RTX 3070 má čip GA104 s 5888 shadery, 184 tensor jádry a 46 RT jádry.
Karta má 8 GB paměti GDDR6 s propustností 448 GB/s a její hrubý výkon je přes 20,3 TFLOPS. 33 modelů na výběr na Alza.cz.
Na trhu je teď nová generace grafik Nvidia GeForce RTX a upgrade na ně by pro vás mohl být hodně zajímavý. Ať už jenom hrajete single-player hry a chcete ty nejlepší vizuální zážitky, nebo soutěžíte v multiplayeru a nebo zase streamujete všechno na internetu, nová generace GPU Ampere vám může přinést hodně výhod. V snímkové frekvenci, kvalitě i životně důležité rychlosti odezvy ve hrách.
Zatímco DirectX 12 Ultimate je standard herní grafiky, GeForce RTX 3000 nabízejí také specialitu, která je exkluzivní, umožněnou díky přítomnosti tensor jader akcelerujících umělou inteligenci v GPU Ampere. S kartami Nvidia GeForce RTX proto můžete využít několik AI funkcí, z nichž nejznámější je DLSS, ale přibyly další.
Upscaling poháněný AI
DLSS je pokročilý upscaling využívající AI běžící na Tensor Cores v GPU Nvidia. DLSS umí výrazně zvýšit snímkové frekvence, protože vykreslování běží na nižším než nativním rozlišení, takže spotřeba GPU výkonu je úměrně tomu nižší.
Ale protože je DLSS výrazně sofistikovanější než běžný upscaling používaný grafikami, je výsledná kvalita obrazu mnohem bližší nativnímu rozlišení, než kdybyste pouze snížili rozlišení a nechali škálování na běžných metodách.
DLSS používá interpolaci pomocí AI modelu, který byl vytrénovaný na korpusu vysoce kvalitních snímků renderovaných s vícenásobným vyhlazováním, a na sadě stejných snímků, ale vykreslených s nízkým rozlišením a s aliasingem.
Neuronová síť se pak naučila z nekvalitních (s nízkým rozlišením) snímků odvodit takový snímek, který by se co nejvíce podobal vysoce kvalitní verzi. Tímto se neuronová síť naučila provádět postprocesing, který méně kvalitní snímek s aliasingem vylepší do ostřejší a vyhlazené podoby, která se charakterem blíží vysoce kvalitnímu snímku, ačkoliv pracuje jen s méně kvalitním vstupem.
Kromě upscalingu je ovšem výhodou i onen antialiasing, takže DLSS kromě zvýšení výkonu zároveň nahrazuje jiné druhy vyhlazování, například TAA.
Temporální stabilizace pro lepší vizuál
Nyní používaná nová verze DLSS 2.0 k výše uvedenému navíc přidala druhou důležitou komponentu – temporální stabilizaci. Zatímco DLSS fungovalo jen na základě aktuálního snímku, DLSS 2.0 dokáže využít také data s temporálních sousedů, tedy předchozích snímků.
A to díky tomu, že z enginu hry přebírá pohybové vektory a dokáže tedy v odlišných snímcích najít stejný objekt a využít jeho pixely pro rekonstrukci detailu v aktuálním snímku. Využití této temporální techniky zvýšilo kvalitu obrazu, takže DLSS 2.0 by mělo být zase o něco blíže kvalitě nativního vykreslování než DLSS 1.0.
Ačkoliv jde o upscaling, v některých situacích dokonce může být kvalita lepší. Je to zejména tehdy, když temporální stabilizace předejde artefaktu, který se označuje jako shimmering, který vzniká tím, že vykreslení objektu se na úrovni jednotlivých pixelů při pohybu mírně liší a oko tyto změny v rasterizaci objektu spozoruje. Temporální stabilizace dokáže takový jev zprůměrovat a tím shimmering vyhladit.
DLSS 2.0/2.1 lze používat v několika nastaveních výkonu, takže si můžete vybrat, zda chcete raději lepší kvalitu, nebo vyšší FPS (třeba pro soutěžní hraní).
Nová nejvyšší úroveň výkonu Ultra Performance přidaná v DLSS 2.1 vykresluje nativně jen devítinu pixelů (ale neuronová síť a temporální filtr pak kvalitu zlepší) a díky tomu je dokonce možné hrát hry s výstupem, který po upscalingu má obří rozlišení 7680 × 4320 bodů – tedy na 8K obrazovce.
GeForce RTX 3060 Ti má čip GA104 s 4864 shadery, 152 tensor jádry a 38 RT jádry.
Karta má 8 GB paměti GDDR6 s propustností 448 GB/s a její hrubý výkon je přes 16,2 TFLOPS. 21 modelů na výběr na Alza.cz.
Nvidia Broadcast: líp vypadající video streaming
Při vydání GeForce RTX 3000 pak Nvidia přidala další aplikaci AI výkonu tensor jader: aplikaci Nvidia Broadcast App. Ta využívá výkon tensor jader pro efekty, které potěší ty z vás, streamující záznam z her, ovšem i další obsah. Hráči často chtějí použít do streamu overlay vlastní tváře (postavy) z webkamery.
Co Nvidia Broadcast dokáže, je automaticky odstranit rušivé pozadí, aniž byste potřebovali nějakou „zelenou plochu“. Místo průhledu do vašeho soukromí tak můžete za sebe vložit virtuální tapetu nebo libovolný obraz. Nebo vložit sebe do samotného obrazu ze hry. Podobně můžete také použít grafiku GeForce RTX k potlačení hluku ze svého okolí ve zvukové stopě.
Není to jediná funkce aplikace Broadcast. Také dokáže sledovat vaši tvář a pohyby a dynamicky upravovat výřez z kamery. Ten tak bude automaticky sledovat vaši pozici, pokud se třeba pro něco natáhnete nebo z jiného důvodu pohnete. Díky automatickému nastavení ořezu budete vždycky v centru záběru bez komických momentů.
Nvidia Broadcast se přitom dá použít z celé řady aplikací, takže jej můžete mít zároveň se svými oblíbenými nástroji. Stačí jeho výstup nastavit jako vstup (místo nefiltrovaného vstupu kamery) ve vašem oblíbeném programu.
Nejnižší možná latence s Nvidia Reflex
Významnou věcí pro soutěžní hráče je funkce Nvidia Reflex: nástroj pro maximální možné eliminování latence. Latence je zpoždění mezi akcí ve hře a tím, kdy se projeví na obrazovce, respektive mezi vstupem (třeba klikem myši) a zobrazením. Toto zpoždění je kritické pro úspěšnost ve hře, protože když vidíte dění se zpožděním, máme zhoršenou možnost reagovat – zasáhnout cíl, nebo se vyhnout zásahu.
Nvidia Reflex jde ještě nad rámec již existujících řešení jako je Ultra Low Latency Mode. Tato řešení pracovala jen v rámci ovladačů a zkracovala vykreslovací frontu, která má běžně více po sobě jdoucích snímků, což latenci zvyšuje.
Nvidia Reflex ale jde ještě dál a je integrován přímo do samotných her ve spolupráci s jejich vývojáři. Každé zkrácení vykreslovací fronty snižuje latenci, ale i jednosnímková fronta nějakou ponechává. Reflex integrovaný ve hrách ale dovoluje vykreslovat zcela bez fronty a maximálně tak zkrátit čas, které uplyne mezi vaším povelem na klávesnici nebo myší nebo pohybem protivníka a zobrazením akce na vašem monitoru.
Responzivnost hry může po zapnutí funkce Reflex stoupnout až o 33 % a tuto výhodu pro vás vůči protivníkům teď mlžete použít ve hrách Fortnite, Apex Legends, Valorant, různých hrách série Call of Duty (CoD: Black Ops Cold War, CoD: Modern Warfare, CoD: Warzone) nebo Destiny 2, které už pro tuto technologii mají podporu.
Reflex je ale i hardwarová novinka. V nejnovějších 360 Hz monitorech s G-Sync dovoluje funkce Reflex okamžitě změřit latenci vašeho systému – tedy periférií, počítače, softwaru a grafiky, ovladačů a hry dohromady. Stačí připojit podporovanou myš do portu monitoru a ten pak dokáže při kliknutí analyzovat latenci mezi tímto vstupem a zobrazením na monitoru. Díky tomu je mnohem snazší vaši herní sestavu vyladit, dosud pro podobné měření byla třeba vysokorychlostní kamera.
Výkon i nové možnosti pro hry budoucnosti
GeForce RTX 3000 takto nabízejí pro každého něco: nejen vysoký výkon a nové možnosti obrazové kvality, ale i spoustu funkcí, které ve hrách dovolí dělat víc, než bylo možné dříve.
Nové hry budou potřebovat obojí: víc a víc výkonu, ale současně i nové funkce a vylepšení jako je RTX IO nebo funkce DirectX 12 Ultimate. Jak vývojáři začnou využívat víc a víc z těchto novinek, ukáže se síla nových karet GeForce RTX 3000, zatímco GPU bez podpory těchto technologií se budou propadat a ztrácet dech.
GeForce RTX 3090 má čip GA102 s 10 496 shadery, 328 tensor jádry a 82 RT jádry.
Karta má 24 GB paměti GDDR6X s propustností 936 GB/s a její hrubý výkon je přes 35,6 TFLOPS. 22 modelů na výběr na Alza.cz.