Что такое RTX от NVIDIA и принцип работы технологии?
- Архитектура RTX: RT-ядра, Tensor-ядра и их роль в обработке графики
- Как работает рейтрейсинг
- RTX и классическая растеризация
- DLSS и ИИ-ускорение в RTX
- RTX в профессиональных задачах
- Поддержка RTX в играх
- Развитие RTX: поколения Turing, Ampere, Ada и их ключевые улучшения
- Требования и ограничения RTX
Чтобы понять, что такое RTX в видеокарте, недостаточно знать, как расшифровывается RTX. Лучше сравнить, как выглядели игры и 3D-сцены до появления технологии. Индустрия строилась вокруг классической растеризации – быстрого, но упрощенного метода отрисовки. RTX впервые обеспечил трассировку лучей в реальном времени, позволив лучам света в сцене работать практически также, как это происходит в реальном мире. Поэтому RTX – это не эффект, а целая архитектура, включающая RT-ядра, Tensor-ядра, DLSS, оптимизированные API и специализированное ПО.
Технология RTX от NVIDIA – это одно из самых значимых достижений в современной графике и компьютерных вычислениях. Под аббревиатурой RTX (Ray Tracing Texel eXtreme) скрывается целая экосистема аппаратных и программных решений, позволяющих видеокарте обрабатывать свет и тени с реалистичностью, ранее доступной только профессиональным рендерам – теперь это доступно даже в недорогих системных блоках с GeForce RTX 5060.
Архитектура RTX: RT-ядра, Tensor-ядра и их роль в обработке графики
.png)
Архитектура RTX – один из ключевых параметров, отличающих современные модели видеокарт NVIDIA от решений прошлых поколений. Она построена так, чтобы распределять нагрузку между разными типами ядер, обеспечивать эффективную обработку света, геометрии, ИИ-операций и растеризационных вычислений. RT-ядра отвечают за пересечения лучей с объектами, Tensor-ядра – за ускорение нейросетевых задач, а CUDA-ядра – за классическую графику.
Наличие многоуровневой структуры обеспечивает гибридный рендеринг, делающий RTX графику одновременно производительной и реалистичной. RTX-видеокарта не занимается «всем и сразу» – она разделяет рендеринг на этапы, перенаправляя операции в соответствующие блоки.
Главные элементы архитектуры RTX:
- RT-ядра – отвечают за выполнение расчета пересечения лучей с поверхностями, ускоренное построение BVH–деревьев, а также обработку отражений, теней и освещения в сцене;
- Tensor-ядра – матричные ускорители, предназначенные для ИИ-вычислений, выполняющие операции FP16/INT8, обеспечивающие работу DLSS, апскейлинга и очистку изображения;
- CUDA-ядра – универсальный блок для классических графических и вычислительных задач: растеризации, вершинных операций, обработки геометрии и шейдинга;
- Гибридный конвейер – модель, в которой растеризация, трассировка лучей и ИИ-процессинг работают одновременно, распределяя нагрузку между всеми типами ядер.
RTX-видеокарты позволяют разработчикам использовать сложные световые модели без критического падения FPS, а также оптимизировать рендеринг под реальные сценарии использования. Именно поэтому системные блоки с GeForce RTX 5060 Ti и другими актуальными видеокартами NVIDIA остаются наиболее востребованными на рынке. Зная, что делает технология RTX, можно применять ее преимущества с максимальной эффективностью: от игровых, до профессиональных задач.
Как работает рейтрейсинг
Рейтрейсинг выполняет имитацию физического поведения света, создавая максимально реалистичную сцену. GPU отправляет лучи от камеры или источников света в виртуальное пространство, отслеживая, как они отражаются, рассеиваются, преломляются или поглощаются объектами. Данный процесс требует огромных вычислительных ресурсов, поэтому раньше он применялся только в кинопроизводстве, архитектурных рендерах и VFX. RTX делает такой подход доступным для игр, рабочих процессов и симуляций.
При трассировке лучей применяется иерархическая структура BVH, ускоряющая поиск пересечений. Вместо того чтобы проверять луч с каждым полигоном сцены, GPU просматривает заранее подготовленное дерево объемов – это значительно ускоряет процесс вычислений. RT-ядра обрабатывают эти операции параллельно, а Tensor-ядра используются для устранения шума и апскейлинга.
Основные этапы рейтрейсинга:
- Путь лучей – расчет направления, длины, взаимодействия луча с объектами сцены. На этом этапе графическая система генерирует первичные лучи, исходящие из камеры, определяет их траекторию, проверяет пересечения и геометрию, а также рассчитывает, как каждый луч проходит сквозь сцену. Учитываются нормали поверхностей, материалы, прозрачность, преломление, форма объектов и их пространственное положение. Именно этот шаг формирует базу для всех последующих эффектов;
- Расчет отражений – моделирование зеркальных, глянцевых и диффузных отражений с учетом материалов. Алгоритм анализирует свойства поверхности: насколько она гладкая, матовая или глянцевая. Рейтрейсинг рассчитывает, под каким углом луч отражается, как сильно размыт отражаемый объект, сколько энергии сохраняется при отскоке. Для металлов учитываются специфические спектральные характеристики, а для диэлектриков – коэффициенты преломления. На основе этого формируется реалистичное отражение;
- Тени – физически корректные, контактные, а также затенение на основе расстояния и формы источников света. На данном этапе создаются вторичные лучи, определяющие, попадает ли свет на объект или он частично заблокирован. Рейтрейсинг способен отображать правильно размытую границу тени, зависящую от размеров источника света, расстояния до него и препятствий. Контактные тени становятся более плотными, а общая глубина освещения более достоверной, поскольку моделируется реальная физика поведения света;
- Глобальное освещение – моделирование вторичных лучей, переотражений, цветовых влияний объектов друг на друга. Видеокарта анализирует, как свет после первого попадания в объект продолжает распространяться дальше, создавая смежные блики, рассеивание и мягкое общее освещение сцены. Рейтрейсинг рассчитывает обмен светом между поверхностями, передачу цвета (например, красная стена оттеняет близкие объекты), переотражения и постепенное затухание энергии. Благодаря этому сцена выглядит естественно и реалистично.
Чтобы воспользоваться возможностями рейтрейсинга, перед покупкой нужно уточнить в каких видеокартах есть трассировка лучей – зачастую это NVIDIA RTX 2000 серии и выше или AMD Radeon RX 6000 и новее.
RTX и классическая растеризация
Растеризация остается ключевым методом визуализации, так как она очень быстрая и хорошо оптимизированная для сцен с высокой геометрической плотностью. Но ограничена в точности отображения света. Поэтому RTX не заменяет растеризацию, а расширяет ее возможности.
Современные игровые движки используют гибридный подход: основа, включая геометрию и базовые материалы, обрабатываются через растеризацию, а элементы освещения, отражения и тени – через рейтрейсинг. Благодаря RT-ядрам трудоемкие операции распределяются эффективно, а DLSS компенсирует возможную потерю производительности.
Главные отличия RTX от растеризации:
- Растеризация легко строит изображение, но плохо справляется с реалистичным освещением;
- Рейтрейсинг моделирует поведение света, обеспечивая физически корректную картинку;
- RTX позволяет комбинировать методы, распределяя нагрузку на RT и CUDA-ядра;
- Гибридный рендеринг обеспечивает высокую производительность без отказа от реализма.
Объединение возможностей RTX и классической растеризации стало новым стандартом индустрии: оно дает разработчикам больше свободы при проектировании сцен и позволяет качественно улучшить графику, без перехода исключительно на рейтрейсинг, который пока слишком тяжелый для real-time применения.
DLSS и ИИ-ускорение в RTX
DLSS (Deep Learning Super Sampling) – расшифровывается как система интеллектуального апскейлинга, использующая нейросетевые модели для восстановления изображения высокого разрешения. Вместо того чтобы рендерить каждую сцену в 4К, видеокарта 5070 Ti (или другая с поддержкой DLSS), создает кадр в более низком разрешении, а затем Tensor-ядра восстанавливают детали, используя обученные модели и данные о движении.
Благодаря DLSS пользователь получает значительно более высокий FPS, а качество изображения остается сопоставимым или даже лучшим, чем нативное. Алгоритм анализирует данные по цвету, глубине, нормалям, вектору движения и временным данным – это позволяет «предсказывать» пиксели, которых нет в исходном кадре.
Основные ИИ-функции RTX:
- DLSS 2, 3, 3,5, 4 – разные поколения технологии, повышающие детализацию и FPS;
- Multi-Frame Generation – генерация новых кадров для увеличения плавности (есть в ПК с GeForce RTX 5070 и другими видеокартами 5000 серии);
- Ray Reconstruction – ИИ-улучшение рейтрейсинга с устранением шума;
- DLAA и RTX Video – улучшение качества изображения через ИИ.
DLSS настолько значим, что в современных играх трассировка лучей практически всегда предполагает использование DLSS. Без него рейтрейсинг в 4К с высоким FPS был бы недоступен даже в топовых видеокартах – это именно то, что делает технологию RTX настолько востребованной.
RTX в профессиональных задачах
Профессиональная сфера использует RTX для ускорения рабочих процессов, связанных с 3D-графикой, анимацией, VFX и инженерными моделями. RT-ядра ускоряют рендеринг сцен в Cycles, Arnold, Redshift, V-Ray и других популярных движках. В то время как Tensor-ядра ускоряют алгоритмы шумоподавления, апскейлинга и ИИ-обработки изображений.
В физическом моделировании RTX помогает просчитывать сложные динамические сцены: жидкости, ткани, разрушения, взаимодействия частиц. Видеомонтаж получает выгоду от NVENC – аппаратного кодировщика NVIDIA, ускоряющего работу с H.264, HEVC, AV1 и другими стандартами. RTX упрощает применение сложных эффектов: стабилизацию, цветокоррекцию и работу с тяжелыми 4-8К материалами. Таким образом:
- 3D-рендер – ускорение Cycles, Aenold, Redshift, Blender и других движков;
- Симуляции – высокоточная физика в Houdini, Unreal Engine, Omniverse;
- Монтаж и дизайн – ускорение кодеков NVENC/NVDEC и эффектов Adobe Premiere/DaVinci, CAD-системы, моделирование, архитектурные проекты.
RTX-видеокарты незаменимы для профессионалов, работающих с графикой. Они сокращают время рендера, повышают производительность и позволяют работать со сложными сценами в реальном времени.
Поддержка RTX в играх
.png)
Трассировка лучей активно используется в множестве современных игр. Разработчики активно внедряют RTX-эффекты, включая отражения, тени, GI, ambient occlusion и полную трассировку сцены. Поддержка DLSS делает такие игры доступными на видеокартах среднего уровня – это означает, что даже недорогая видеокарта будет поддерживать данную технологию.
Path Tracing (полная версия рейтрейсинга), применяется в Cyberpunk 2077, Portal RTX, Minecraft RTX и других проектах. Unreal Engine 5 также получил собственные технологии, совместимые с RTX. При этом многие проекты используют их в гибридном рендеринге. Поэтому активные геймеры обязательно должны знать, не только, как расшифровывается RTX, но и фактические особенности технологии.
Развитие RTX: поколения Turing, Ampere, Ada и их ключевые улучшения
Каждое поколение RTX приносит заметный прирост производительности и эффективности. Архитектура постоянно развивается, оптимизируя работу рейтрейсинга в реальном времени:
- Turing (RTX 20-я серия) – первые RT-ядра, первое поколение Tensor-ядер, DLSS 1.0, начало технологий RTX;
- Ampere (RTX 30-я серия) – удвоенная производительность RT-ядер, второе поколение Tensor-ядер, DLSS 2.0, огромный прирост FPS;
- Ada Lovelace (RTX 40-я серия) – третье поколение RT и Tensor-ядер, DLSS 3/3,5, Frame Generation, Ray Reconstruction.
Каждое поколение не только увеличивает производительность, но и расширяет функциональные возможности видеокарт. Разработчики получают больше свободы при создании игр, симуляций и графических сцен. Поэтому ответ на вопрос, что такое RTX в видеокартах разных поколений будет несколько отличаться.
Требования и ограничения RTX
RTX – мощная технология, предъявляющая серьезные требования к системе. Даже на аппаратном ускорении трассировка лучей остается ресурсоемкой. Для стабильной работы требуется мощная видеокарта, процессор и оперативная память. Также важно, что технология поддерживается только видеокартами серии RTX 2000 и новее.
Основные требования и ограничения RTX:
- Производительность – трассировка требует большого количества RT-ядер;
- Питание – видеокарты RTX потребляют достаточно много энергии, поэтому нуждаются в мощном блоке питания с качественными линиями;
- Поддерживаемое железо – технологию поддерживают линейки видеокарт серий от RTX 2000 до RTX 5000.
Несмотря на высокие требования и некоторые ограничения, RTX является лучшим способом получить современную реалистичную графику, улучшить рабочие процессы и повысить общую производительность системы.
Теперь вы знаете в каких видеокартах есть трассировка лучей, а также ее особенности и возможности – пользуйтесь информацией из нашей статьи!
Другие наши статьи
Читайте также