Що таке RTX від NVIDIA та принцип роботи технології?
- Архітектура RTX: RT-ядра, Tensor-ядра та їхня роль в обробці графіки
- Як працює рейтрейсинг
- RTX та класична растеризація
- DLSS та ШІ-прискорення в RTX
- RTX у професійних завданнях
- Підтримка RTX в іграх
- Розвиток RTX: покоління Turing, Ampere, Ada та їх ключові покращення
- Вимоги та обмеження RTX
Щоб зрозуміти, що таке RTX у відеокарті, недостатньо знати, як розшифровується RTX. Краще порівняти, як виглядали ігри та 3D-сцени до появи технології. Індустрія будувалася навколо класичної растеризації – швидкого, але спрощеного способу відмальовування. RTX вперше забезпечив трасування променів в реальному часі, дозволивши променям світла в сцені працювати практично також, як це відбувається в реальному світі. Тому RTX – це ефект, а ціла архітектура, яка включає RT-ядра, Tensor-ядра, DLSS, оптимізовані API та спеціалізоване ПЗ.
Технологія RTX від NVIDIA – це одне з найбільш значних досягнень у сучасній графіці та комп'ютерних обчисленнях. Під абревіатурою RTX (Ray Tracing Texel eXtreme) ховається ціла екосистема апаратних та програмних рішень, що дозволяють відеокарті обробляти світло та тіні з реалістичністю, раніше доступною тільки професійним рендерам – тепер це доступно навіть у недорогих системних блоках з GeForce RTX 5060.
Архітектура RTX: RT-ядра, Tensor-ядра та їхня роль в обробці графіки
.png)
Архітектура RTX – один із ключових параметрів, що відрізняє сучасні моделі відеокарт NVIDIA від рішень минулих поколінь. Вона побудована так, щоб розподіляти навантаження між різними типами ядер, забезпечувати ефективну обробку світла, геометрії, ШІ-операцій та разтеризаційних обчислень. RT-ядра відповідають за перетин променів з об'єктами, Tensor-ядра – за прискорення нейромережевих завдань, а CUDA-ядра – за класичну графіку.
Наявність багаторівневої структури забезпечує гібридний рендеринг, який робить RTX графіку одночасно продуктивною та реалістичною. RTX-відеокарта не займається «усім і відразу» – вона поділяє рендеринг на етапи, перенаправляючи операції у відповідні блоки.
Основні елементи архітектури RTX:
- RT-ядра – відповідають за виконання розрахунку перетину променів з поверхнями, прискорену побудову BVH-дерев, а також обробку відбитків, тіней та освітлення в сцені;
- Tensor-ядра – матричні прискорювачі, призначені для ШІ-обчислень, що виконують операції FP16/INT8, та забезпечують роботу DLSS, апскейлінгу та очищення зображення;
- CUDA-ядра – універсальний блок для класичних графічних та обчислювальних завдань: растеризації, вершинних операцій, обробки геометрії та шейдингу;
- Гібридний конвеєр – модель, у якій растеризація, трасування променів та ШІ-процесинг працюють одночасно, розподіляючи навантаження між усіма типами ядер.
RTX-відеокарти дозволяють розробникам використовувати складні світлові моделі без критичного падіння FPS, а також оптимізувати рендеринг під реальні сценарії використання. Саме тому системні блоки з GeForce RTX 5060 Ti та іншими актуальними відеокартами NVIDIA залишаються найбільш популярними на ринку. Знаючи, що робить технологія RTX, можна застосовувати її переваги з максимальною ефективністю: від ігрових до професійних завдань.
Як працює рейтрейсинг
Рейтрейсинг виконує імітацію фізичної поведінки світла, створюючи максимально реалістичну сцену. GPU відправляє промені від камери або джерел світла у віртуальний простір, відстежуючи, як вони відбиваються, розсіюються, заломлюються чи поглинаються об'єктами. Цей процес вимагає величезних обчислювальних ресурсів, тому раніше він застосовувався лише у кіновиробництві, архітектурних рендерах та VFX. RTX робить такий підхід доступним для ігор, робочих процесів та симуляцій.
При трасуванні променів застосовується ієрархічна структура BVH, що прискорює пошук перетинів. Замість того щоб перевіряти промінь з кожним полігоном сцени, GPU переглядає заздалегідь підготовлене об'ємне дерево – це значно прискорює процес обчислень. RT-ядра обробляють ці операції паралельно, а Tensor-ядра використовуються для усунення шуму та апскейлінгу.
Основні етапи рейтрейсингу:
- Шлях променів – розрахунок напряму, довжини, взаємодії променя з об'єктами сцени. На цьому етапі графічна система генерує первинні промені, що виходять з камери, визначає їх траєкторію, перевіряє перетини та геометрію, а також розраховує, як кожен промінь проходить крізь сцену. Враховуються нормалі поверхонь, матеріали, прозорість, заломлення, форма об'єктів та їхнє просторове положення. Саме цей крок формує основу для всіх наступних ефектів;
- Розрахунок відбитків – моделювання дзеркальних, глянсових та дифузних відображень з урахуванням матеріалів. Алгоритм аналізує властивості поверхні: наскільки вона гладка, матова чи глянсова. Рейтрейсинг розраховує, під яким кутом промінь відбивається, як сильно розмитий об'єкт, що відображається, скільки енергії зберігається при відскоку. Для металів враховуються специфічні спектральні характеристики, а діелектриків – коефіцієнти заломлення. На основі цього формується реалістичне відображення;
- Тіні – фізично коректні, контактні, а також затінення на основі відстані та форми джерел світла. На даному етапі створюються вторинні промені, що визначають, чи світло потрапляє на об'єкт або він частково заблокований. Рейтрейсинг здатний відображати правильно розмитий кордон тіні, що залежить від розмірів джерела світла, відстані до нього та перешкод. Контактні тіні стають щільнішими, а загальна глибина освітлення більш правдивою, оскільки моделюється реальна фізика поведінки світла;
- Глобальне освітлення – моделювання вторинних променів, перевідбиття, колірних впливів об'єктів один на одного. Відеокарта аналізує, як світло після першого потрапляння в об'єкт продовжує поширюватися далі, створюючи суміжні відблиски, розсіювання та м'яке загальне освітлення сцени. Рейтрейсинг розраховує обмін світлом між поверхнями, передачу кольору (наприклад, червона стіна відтіняє близькі об'єкти), переовідображення та поступове згасання енергії. Завдяки цьому сцена виглядає природно та реалістично.
Щоб скористатися можливостями рейтрейсингу, перед покупкою потрібно уточнити у яких відеокартах є трасування променів – найчастіше це NVIDIA RTX 2000 серії та вище або AMD Radeon RX 6000 і новіший.
RTX та класична растеризація
Растеризація залишається ключовим методом візуалізації, оскільки вона дуже швидка і добре оптимізована для сцен з високою геометричною густиною. Але обмежена по точному відображенню світла. Тому RTX не замінює растеризацію, а розширює її можливості.
Сучасні ігрові движки використовують гібридний підхід: основа, включаючи геометрію та базові матеріали, обробляються через растеризацію, а елементи освітлення, відображення та тіні – через рейтрейсинг. Завдяки RT-ядрам трудомісткі операції розподіляються ефективно, а DLSS компенсує можливу втрату продуктивності.
Основні відмінності RTX від растеризації:
- Растеризація легко будує зображення, але погано справляється із реалістичним освітленням;
- Рейтрейсинг моделює поведінку світла, забезпечуючи фізично коректну картинку;
- RTX дозволяє комбінувати методи, розподіляючи навантаження на RT та CUDA-ядра;
- Гібридний рендеринг забезпечує високу продуктивність без відмови від реалізму.
Об'єднання можливостей RTX та класичної растеризації стало новим стандартом індустрії: воно дає розробникам більше свободи при проєктуванні сцен та дозволяє якісно покращити графіку, без переходу виключно на рейтрейсинг, який поки що надто важкий для real-time застосування.
DLSS та ШІ-прискорення в RTX
DLSS (Deep Learning Super Sampling) – розшифровується як система інтелектуального апскейлінгу, що використовує нейромережеві моделі для відновлення зображення високої роздільної здатності. Замість того щоб рендерити кожну сцену в 4К, відеокарта 5070 Ti (або інша з підтримкою DLSS), створює кадр у нижчій роздільній здатності, а потім Tensor-ядра відновлюють деталі, використовуючи навчені моделі та дані про рух.
Завдяки DLSS користувач отримує значно вищий FPS, а якість зображення залишається порівнянною або навіть кращою, ніж нативна. Алгоритм аналізує дані за кольором, глибиною, нормалями, вектором руху та тимчасовими даними – це дозволяє «передбачати» пікселі, яких немає у вихідному кадрі.
Основні ШІ-функції RTX:
- DLSS 2, 3, 3.5, 4 – різні покоління технології, що підвищують деталізацію та FPS;
- Multi-Frame Generation – генерація нових кадрів для збільшення плавності (є в ПК з GeForce RTX 5070 та іншими відеокартами 5000 серії);
- Ray Reconstruction – ШІ-покращення рейтрейсингу з усуненням шуму;
- DLAA та RTX відео – покращення якості зображення через ШІ.
DLSS настільки значущий, що в сучасних іграх трасування променів практично завжди передбачає використання DLSS. Без нього рейтрейсинг у 4К з високим FPS був би недоступний навіть у топових відеокартах – це саме те, що робить технологію RTX настільки потрібною.
RTX у професійних завданнях
Професійна сфера використовує RTX для прискорення робочих процесів, пов'язаних із 3D-графікою, анімацією, VFX та інженерними моделями. RT-ядра прискорюють рендеринг сцен у Cycles, Arnold, Redshift, V-Ray та інших популярних движках. У той час як Tensor-ядра прискорюють алгоритми шумоподавлення, апскейлінгу та ШІ-обробки зображень.
У фізичному моделюванні RTX допомагає прораховувати складні динамічні сцени: рідини, тканини, руйнування, взаємодії частинок. Відеомонтаж отримує вигоду від NVENC – апаратного кодувальника NVIDIA, що прискорює роботу з H.264, HEVC, AV1 та іншими стандартами. RTX спрощує застосування складних ефектів: стабілізацію, корекцію кольору і роботу з важкими 4-8К матеріалами. Таким чином:
- 3D-рендер – прискорення Cycles, Aenold, Redshift, Blender та інших движків;
- Симуляції – високоточна фізика в Houdini, Unreal Engine, Omniverse;
- Монтаж та дизайн – прискорення кодеків NVENC/NVDEC та ефектів Adobe Premiere/DaVinci, CAD-системи, моделювання, архітектурні проєкти.
RTX-відеокарти незамінні для професіоналів, що працюють із графікою. Вони скорочують час рендеру, підвищують продуктивність та дозволяють працювати зі складними сценами у реальному часі.
Підтримка RTX в іграх
.png)
Трасування променів активно використовується у безлічі сучасних ігор. Розробники активно впроваджують RTX-ефекти, включаючи відображення, тіні, GI, ambient occlusion та повне трасування сцени. Підтримка DLSS робить такі ігри доступними на відеокартах середнього рівня – це означає, що навіть недорога відеокарта буде підтримувати цю технологію.
Path Tracing (повна версія рейтрейсингу), застосовується в Cyberpunk 2077, Portal RTX, Minecraft RTX та інших проєктах. Unreal Engine 5 також отримав власні технології, сумісні з RTX. При цьому багато проєктів використовують їх у гібридному рендерингу. Тому активні геймери обов'язково повинні знати, не тільки, як розшифровується RTX, а й фактичні особливості технології.
Розвиток RTX: покоління Turing, Ampere, Ada та їх ключові покращення
Кожне покоління RTX приносить помітний приріст продуктивності та ефективності. Архітектура постійно розвивається, оптимізуючи роботу рейтрейсингу в реальному часі:
- Turing (RTX 20-а серія) – перші RT-ядра, перше покоління Tensor-ядер, DLSS 1.0, початок технологій RTX;
- Ampere (RTX 30-а серія) – подвоєна продуктивність RT-ядер, друге покоління Tensor-ядер, DLSS 2.0, величезний приріст FPS;
- Ada Lovelace (RTX 40-а серія) – третє покоління RT та Tensor-ядер, DLSS 3/3,5, Frame Generation, Ray Reconstruction.
Кожне покоління не тільки збільшує продуктивність, а й розширює функціональні можливості відеокарт. Розробники отримують більше свободи під час створення ігор, симуляцій та графічних сцен. Тому відповідь на запитання, що таке RTX у відеокартах різних поколінь дещо відрізнятиметься.
Вимоги та обмеження RTX
RTX – потужна технологія, що висуває серйозні вимоги до системи. Навіть на апаратному прискоренні трасування променів залишається ресурсомістким. Для стабільної роботи потрібна потужна відеокарта, процесор та оперативна пам'ять. Також важливо, що технологія підтримується лише відеокартами серії RTX 2000 та новішими.
Основні вимоги та обмеження RTX:
- Продуктивність – трасування вимагає великої кількості RT-ядер;
- Живлення – відеокарти RTX споживають досить багато енергії, тому потребують потужного блоку живлення з якісними лініями;
- Залізо, що підтримується – технологію підтримують лінійки відеокарт серії від RTX 2000 до RTX 5000.
Попри високі вимоги та деякі обмеження, RTX є найкращим способом отримати сучасну реалістичну графіку, покращити робочі процеси та підвищити загальну продуктивність системи.
Тепер ви знаєте у яких відеокартах є трасування променів, а також його особливості та можливості – користуйтесь інформацією з нашої статті!
Інші наші статті
Читайте також