Sono stato alla conferenza di Nvidia di lancio della nuova architettura Turing: le nuove schede grafiche GeForce RTX in uscita il 20 settembre promettono un realismo mai visto prima nel calcolo dell’illuminazione in tempo reale e rivoluzioneranno il campo nei prossimi anni.
Si parla seriamente di ray tracing e global illumination dalla fine degli anni ’90: ricordo bene quando lavoravo in uno studio che si occupava, tra le altre cose, di architettura virtuale, quanto fosse difficile e lungo renderizzare una singola immagine di una semplice stanza arredata con la “global illumination” attiva. Impiegavamo letteralmente ore e ore per ottenere una sola immagine ad una risoluzione almeno decente, da utilizzare nelle pubblicità dei cantieri e nella vendita, per mostrare ai futuri compratori come sarebbe stata la loro fantastica futura casa.
Sono passati più di quindici anni da allora, ma il concetto non è cambiato molto: il ray tracing si occupa di calcolare e mostrare l’effetto visivo dei raggi di luce che entrano nella scena, incontrano oggetti, rimbalzano, riflettono e illuminano in diversi modi la scena.
Immaginate quanti raggi ci sono da una singola fonte di luce. Miliardi. Pensate a come i diversi oggetti, di forme e materiali diversi, riflettono o refraggono quei raggi. Provate a pensare quante volte ogni singolo raggio viene rimbalzato da un oggetto o superficie all’altra, illuminando diversamente ogni cosa e sommandosi a tutti gli altri raggi presenti.
Ora moltiplicate il tutto per tutte le fonti di luci presenti nella scena. Capirete che calcolare la global illumination di una stanza, solo per fare un esempio, è davvero, davvero difficile.
La luce entra dalle finestre, dai lampadari, dalle abat jour. Si riflette e rimbalza nelle diverse superfici e illumina tutta la scena in tantissimi modi diversi. Per creare una immagine come questa servivano letteralmente giorni interi fino a qualche anno fa. (via cgarchitect.com)
Negli ultimi anni sono usciti software di rendering e schede grafiche sempre più potenti che hanno consentito di accorciare di molto il tempo di rendering di queste scene così complesse quanto realistiche, ma da qui a pensare di potersi muovere in tempo reale in una scena del genere ce ne passa. Anzi, ce ne passava.
Lo scorso marzo Nvidia, in collaborazione con ILMxLAB e Epic Games, ha presentato alla Game Developer Conference di San Francisco una demo che ha stupito tutti: si trattava di una scenetta comica con due trooper e Capitan Phasma in ascensore, probabilmente l’avete già vista:
Per riuscire nella impresa è stato utilizzato un PC DGX con quattro schede Volta in parallelo (69 mila dollari di hardware!) e la nuova tecnologia RTX attraverso le nuove API dedicate di DirectX di Microsoft.
Sul palco della GeForce Gaming Celebration di ieri Jensen Huang, il CEO di Nvidia, ha ritirato fuori questa demo per spiegare come il problema da risolvere fosse riuscire a fare la stessa cosa, ma ad un prezzo abbordabile da tutti.
Scherzando ha mostrato questa slide che presentava un piano di acquisto da 3000 rate da 19.95 dollari per l’hardware in questione:
Con sole 3000 rate ve la portate a casa…
La nuova architettura Turing
Una volta finite le risate inevitabili del pubblico, Huang è passato a descrivere la vera soluzione al problema, la creazione della nuova architettura Turing di Nvidia, pensata, anche, per calcolare il ray tracing in tempo reale.
Il chip Turing che è derivato dalle ricerche di Nvidia misura le sue prestazioni in questo ambito in “Rays al secondo” invece dei soliti Flop al secondo, in pratica quanti raggi è in grado di calcolare ogni secondo: si parla addirittura di 10 Giga Rays al secondo, 10 miliardi di raggi calcolati ogni secondo per le nuove schede RTX.
La nuova architettura di Nvidia introduce quindi un modo tutto nuovo di elaborare computer grafica, con una sezione totalmente dedicata appunto al calcolo del ray tracing e della global illumination.
Fino ad oggi ogni scena era renderizzata tramite shading / rastering e le schede grafiche erano costruite per ottimizzare questi processi. Con la nuova architettura Turing è ora possibile avere una parte dei chip dedicati invece unicamente al ray tracing.
Per approfondire: What’s the Difference Between Ray Tracing and Rasterization?
Se il “vecchio” DGX con quattro schede Volta impiegava 55 millisecondi a calcolare un frame della demo che abbiamo visto sopra, la nuova architettura Turing riesce a fare la stessa cosa in 45 millisecondi ed è integrata in una scheda grafica che, come vedremo, è praticamente venduta ad un prezzo consumer.
Per renderci conto del salto che è stato fatto in questo ambito guardate sotto quanto ci impiega una 1080ti (il top della gamma consumer attuale!) basata sulla vecchia architettura Pascal a fare la stessa cosa: addirittura 308 millisecondi, quasi dieci volte di più.
Era ovviamente inevitabile presentare anche una nuova demo che sfruttasse le particolarità della nuova architettura Turing e mostrasse i muscoli per davvero, ecco la demo di “Sol” mostrata durante la conferenza:
Non voglio scendere troppo nel tecnico comunque quindi passo direttamente alla parte successiva della presentazione e cioè all’applicazione pratica di questi concetti all’interno di veri videogames in uscita: è stato mostrato RTX applicato a giochi come Shadow of the Tomb Raider, Metro Exodus o Battlefield V e i risultati sono incredibili.
Nvidia ha dimostrato come fosse inutile continuare ad inseguire la pura potenza di calcolo con l’architettura Pascal (magari presentando una GFX 1090?) investendo in ricerca per arrivare a portare il ray tracing in tempo reale nella computer grafica casalinga, un risultato davvero importante che, anche nella pratica di un videogioco, mostra quanto avere una global illumination in tempo reale possa fare la differenza non solo a livello di realismo, ma anche a livello di gameplay.
Vedere in Battlefield il riflesso su una vetrata di una esplosione avvenuta fuori inquadratura è sia un avanzamento importante a livello di realismo quanto un vantaggio notevole a livello di gameplay.
Il lavoro poi fatto insieme agli sviluppatori e a chi produce librerie o tool di sviluppo come DirectX o Unreal Engine è fondamentale per far si che vedremo prestissimo le nuove schede RTX in azione non solo in qualche gioco partner, ma piuttosto in tutti i nuovi giochi in sviluppo.
Da quanto si è capito, rendere un vecchio o nuovo gioco compatibile con il nuovo sistema è persino più veloce dei vecchi metodi: se prima era necessario inserire tutta una serie di luci “finte” nella scena per cercare di simulare al meglio una corretta global illumination, ora con RTX sarà sufficiente semplicemente piazzare i modelli, scegliere i giusti materiali e accendere solo le vere luci di scena per avere un risultato di molto più realistico rispetto a prima. Un sogno.
È chiaro che gli sviluppatori dovranno continuare per ora a sviluppare i videogiochi come facevano fino a ieri, per consentire una retro compatibilità verso le schede che non supportano questa nuova tecnologia, ma è altrettanto chiaro che in futuro avremo sul mercato solo computer (e sicuramente anche console!) compatibili con questa nuova architettura o con soluzioni simili.
Ray tracing e global illumination in real time in Battlefield V appena mostrati alla conferenza nVidia, il tutto grazie alla nuova tecnologia RTX:
Posted by Lega Nerd on Monday, August 20, 2018
Le nuove schede RTX
La conferenza è poi arrivata al momento tanto atteso da tutti, la presentazione delle nuove schede RTX basate sulla nuova architettura Turing. Non è arrivata una sola scheda come ci si aspettava, ma ben tre (più altre tre in versione FE, Founders Edition)
- Nvidia GeForce RTX 2070 (649€)
- Nvidia GeForce RTX 2080 (869€)
- Nvidia GeForce RTX 2080ti (1279€)
Le nuove schede saranno disponibili a partire dal prossimo 20 settembre e sono già preordinabili. Ecco le caratteristiche tecniche principali e il paragone con le vecchie schede basate su architettura Pascal:
NVIDIA RTX 2070
| Spec | RTX 2070 FE | RTX 2070 | GTX 1070 |
|---|---|---|---|
| GPU architecture | Turing | Turing | Pascal |
| Boost clock | 1710 MHz (OC) | 1620 MHz | 1683 MHz |
| Frame buffer | 8 GB GDDR6 | 8 GB GDDR6 | 8 GB GDDR5 |
| Memory speed | 14 Gbps | 14 Gbps | 8 Gbps |
NVIDIA RTX 2080
| Spec | RTX 2080 FE | RTX 2080 | GTX 1080 |
|---|---|---|---|
| GPU architecture | Turing | Turing | Pascal |
| Boost clock | 1800 MHz (OC) | 1710 MHz | 1733 MHz |
| Frame buffer | 8 GB GDDR6 | 8 GB GDDR6 | 8 GB GDDR5X |
| Memory speed | 14 Gbps | 14 Gbps | 10 Gbps |
NVIDIA RTX 2080 TI
| Spec | RTX 2080 Ti FE | RTX 2080 Ti | GTX 1080 Ti |
|---|---|---|---|
| GPU architecture | Turing | Turing | Pascal |
| Boost clock | 1635 MHz (OC) | 1545 MHz | 1582 MHz |
| Frame buffer | 11 GB GDDR6 | 11 GB GDDR6 | 11 GB GDDR5X |
| Memory speed | 14 Gbps | 14 Gbps | 11 Gbps |
Sinceramente non vedo l’ora di vedere come evolverà ulteriormente il mercato e quali altre soluzioni verranno trovate per aumentare il realismo della computer grafica in tempo reale.
Queste nuove soluzioni non influenzeranno solo il mercato dei videogiochi che tanto ci sta a cuore, ma anche moltissimi settori dell’industria, dei servizi, ma anche altri dell’entertainment, in primis il cinema.
Ma sono certo che ne riparleremo presto.
