十年磨剑,Nvidia第一款光线追踪GPU登场,瞄准VR趋势,要让即时成像更真实
2018-09-11 12:32:41 | 来源:ithome | 投稿:伊文 | 编辑:dations

原标题:十年磨剑,Nvidia第一款光线追踪GPU登场,瞄准VR趋势,要让即时成像更真实

GPU技术龙头Nvidia执行长黄仁勋在SIGGRAPH△2018,正式发表了世界第一款具备光线追踪运算力的GPU显示卡Quadro△RTX。(摄影/王宏仁) 全球最大的电脑图学和互动技术大会SIGGRAPH△2018年度大会今年三度在温哥华举...

GPU技术龙头Nvidia执行长黄仁勋在SIGGRAPH△2018,正式发表了世界第一款具备光线追踪运算力的GPU显示卡Quadro△RTX。(摄影/王宏仁)

全球最大的电脑图学和互动技术大会SIGGRAPH△2018年度大会今年三度在温哥华举行,GPU技术龙头Nvidia执行长黄仁勋,在SIGGRAPH第二天也举办了一场新产品和技术发表会,正式发表了Nvidia第8代新GPU架构Turing(图灵),也推出了采用此架构的第一款具备光线追踪运算力的GPU显示卡Quadro△RTX和伺服器Quadro△RTX△Server。

黄仁勋强调,RTX△GPU是世界第一款光线追踪GPU(Ray△Tracing△GPU),采用了Nvidia最新第8代的GPU架构Turing架构(图灵)。

光线追踪是源自1979年电脑科学家Turner△Whitted一篇论文,他提出了光线追踪的电脑图形计算新演算法架构,改从追踪光线在不同表面上的反应,来模拟真实世界的光影变化。通过追踪光线碰到物体表面时产生的反射、折射和阴影效果,再加上光线继续遇上其他物体于场景中所有光线互动的情况等。当年他已经可以做出每秒64个像素的光线追踪几何图形视频。

但就算到了去年,要做到即时光线追踪的计算,仍旧是一大难题,只能通过大量运算事前产生,尤其在VR虚拟世界,这是一直无法实现的技术门槛,无法即时创造出如真实世界般的立体影像体验。

黄仁勋指出,皮克斯开启了电脑动画时代,也反映出创意产业爆发式的成长,但CPU的进展如摩尔定律所描述,越来越缓慢,唯有GPU效能的进展,也同样是爆发性的指数成长。

摄影/王宏仁

RTX△GPU采用了Nvidia第8代新GPU架构Turing,除了SM多核心处理器外,也内建张量核心Tensor△Core,还新增加了光线追踪核心RT△Core负责光线追踪计算。

即时光线追踪是电脑图形计算圣杯

为了实现即时真实影像的能力,电脑从图形模拟开始,在Nvidia推出GPU之后,开始可以计算材质、进行模拟,后来可以进一步进行角色模拟(Character△Animation),甚至结合AI后可以进行脸部表情模拟(Facial△Animation)。 但是,即时光线追踪的计算一直是个难题,迟迟无法实现,黄仁勋指出,光线追踪可谓是电脑图形计算的圣杯。

直到在今年3月,Nvidia先在GTC大会上发表了光线追踪框架RTX,来加快即时光线追踪的计算。可以利用现有GPU的运算力,来执行RTX框架需要的计算,从而实现了即时光线追踪的计算。

为了展现即时光线追踪的效果,Nvidia今年3月还展示了一段《星际大战》光线追踪特效示范视频Reflections,来呈现即时光线追踪的光影渲染效果。

从视频中,反映在两位卫兵金属盔甲上的光影渲染效果,利用即时光线追踪计算产生的阴影和反射、折射效果,显得格外真实。3月当时,为了制作这个视频,Nvidia利用了配备4个人工智能专用的Volta△GPU以及价值7万美元的人工智能工作站DGX△Station才得以实现。

不过,这个软件上的即时光线追踪成果,不到半年,Nvidia就随即实践在新的GPU产品上,而且再度被超越了,现在只需用单张新推出的光线追踪GPU卡Quadro△RTX△8000就能做到。

Nvidia花了10年,上万名工程师,累积一层层技术才打造出这款光线追踪GPU。他甚至用了新的单位每秒追踪光线数,来描述RTX△GPU的新能力,黄仁勋说,RTX最大可追踪到每秒10 Giga道光线(100亿道),整体计算能力可以达到16 TFLOPS,每秒500兆次张量计算,GPU也采用了NVLink传输技术,每秒可传输100Gb资料。

RTX△GPU所采用的第八代GPU架构Turing,除了SM多核心处理器外,也内建张量核心Tensor△Core,另外还新增加了光线追踪核心RT△Core负责光线追踪计算,最大可提供125 TFLOPS的半精度浮点数计算。RTX△GPU可以提供8K即时影音编码,传输介面上也支援USB△Type-C以及Nvidia最新提出的VR介面标准VirtualLink。

摄影/王宏仁

Nvidia在SIGGRAPH发表会上也展示了同一张图,通过不同图形运算技术处理过的效果,从左上角的传统图形处理,最右下角最后一张,就是运用RTX△GPU,来实现即时光线追踪和AI降噪处理的成果,甚至还运用了大量记忆体来实现全域照明。

RTX△GPU是为了VR打造的GPU

Nvidia资深副总裁Tony△Tamasi指出,Nvidia早在10年前开始研究光线追踪技术,5年前开始展开架构设计,但要拿捏光线追踪计算和AI计算能力的搭配,也就是RT△Core和Tensor△Core的搭配,因为RTX△GPU完全是为了VR而打造的GPU。而RTX伺服器锁定的目标是内容产业和数位创意社交,甚至可以支援多人共用。不像DGX人工智能伺服器,主要锁定AI科学家训练AI模型之用。

Tony△Tamasi一席话,点出Nvidia两大企业级GPU产品线和伺服器的定位。RTX将主攻VR应用,而DGX则以AI应用为主。黄仁勋更指出,全新的Turing架构将推生出一个2,500亿美元的影像特效产业,遍及设计、数位内容、建筑、模拟、电影和娱乐业。

新一代光线追踪GPU产品线将先推出3款Quadro△RTX显示卡,这也是第一款使用三星超高速GDDR6记忆体的显示卡,包括了单卡内建16GB记忆体的RTX△5000(内建3,072个CUDA核心和384个Tensor核心,可提供每秒6 Giga△Rays),售价2,300美元(台币6.9万元),24GBk的RTX△6000(内建4,608个CUDA核心和576个Tensor核心,可提供每秒10 Giga△Rays),售价6,300美元(台币18.9万元),以及最高阶内建48GB记忆体的RTX△8000(同样内建4,608个CUDA核心和576个Tensor核心,可提供每秒10 Giga△Rays),要价10,000美元(台币30万元)。Quadro△RTX△GPU可两张通过NVLink串连,达到记忆体倍增,例如两张RTX△8000最大可提供96GB的全域照明计算(Global△Illumination)。除了Quadro△RTX显示卡之外,Nvidia后来8月中又发表了 同样采用Turing△架构的RTX游戏用GPU,包括三款GeForce△RTX△2080 Ti、2080 与 2070 GPU显示卡。Nvidia预计第四季开始出货RTX△GPU,先提供给OEM供应商,包括Dell△EMC、HPE、HPI和Lenovo或其他系统供应商。

Nvidia还同步发表了RTX伺服器,内建Quadro△RTX△8000,一台RTX伺服器可安装8张RTX显示卡,两两串连。在功耗上,4台各内建8张GPU卡的RTX伺服器,约需要13kW。结合新的Quadro△Infinity软件,还可以支援远端控制或多个虚拟机器共享同一个RTX△GPU。目前包括Dell△Precision工作站,HP△Z工作站,HPE△ProLiant伺服器,以及联想的ThinkStation和ThinkSystem,都支援Quadro△RTX产品。

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