憑光線追蹤技術(shù)和Tensor Core兩大法寶，最新圖靈顯卡讓英偉達笑傲王者之巔？

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?新圖靈顯卡提供出色的圖形保真度；
?對競爭格局的影響。

英偉達（NVDA）用于游戲的圖靈架構(gòu)顯卡新系列引入了許多消費級顯卡中從未見過的新技術(shù)，包括用于機器學(xué)習(xí)的專用硬件和稱為光線跟蹤的圖形技術(shù)。英偉達已經(jīng)在 PC 游戲的巔峰時期為自己建立了堅不可摧的地位。

英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛在 Gamescom 上推出了 RTX 系列游戲顯卡。資料來源：英偉達。

新圖靈顯卡提供無與倫比的圖形保真度
英偉達的首席執(zhí)行官黃仁勛在德國科隆的 Gamescom 舉辦的特別活動中推出了新系列的圖靈消費級顯卡（RTX 2080 Ti，2080,2070）。此前，黃已經(jīng)在 SIGGRAPH 2018 主題演講中揭示了圖靈架構(gòu)的關(guān)鍵要素。

我甚至對英偉達在將圖靈帶入消費者市場方面的速度和靈活性感到驚訝，應(yīng)該不止我一個人有這種想法，但英偉達之所以能夠取得成功靠的就是不斷給市場驚喜。

除了傳統(tǒng)的圖形核心，圖靈還提供英偉達的 Tensor 核心，可以像 ASIC 一樣的速度進行機器學(xué)習(xí)方面算法的處理。Tensor Cores 是英偉達性能最高的 Volta GPU 的一個特色，可用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和超級計算機，如美國能源部的 Summit 超級計算機，目前這是世界上最快的計算機。

Tensor Core 的開發(fā)是英偉達靈活性的另一個典型例子。 Tensor Cores 實際上是專門用于機器學(xué)習(xí)的 ASIC，而且已經(jīng)被嵌入到 GPU 的芯片中。面對眾多機器學(xué)習(xí) ASIC 的開發(fā)公司，英偉達并沒有選擇等待，而是主動出擊，抓住了開發(fā)的主動權(quán)，積極參與競爭。

對于圖靈，Tensor Cores 積極地利用 AI 功能，用于提高圖形渲染的性能和分辨率。一種稱為深度學(xué)習(xí)超級采樣的應(yīng)用程序，使用 AI 對較低分辨率的圖像進行更高分辨率的上采樣。不僅如此，人工智能還有助于減少圖靈新功能即光線跟蹤的核心工作量。

光線跟蹤是電影數(shù)字渲染領(lǐng)域的標準技術(shù)。在圖靈出現(xiàn)之前，光線跟蹤則需要基于大型服務(wù)器的渲染農(nóng)場來執(zhí)行這個功能。英偉達專業(yè) Quadro RTX 圖靈卡的推動力之一就是取代傳統(tǒng)的渲染農(nóng)場。

究竟什么是光線跟蹤呢？光線跟蹤起源于光學(xué)物理學(xué)。光從某種程度上說也是一種射線，這種射線表示光所采用的傳播路徑，即“光線”。光通常是以直線傳播，除非它與反射（有光澤）或折射（透明）介質(zhì)相交。人們可以將射線視為空間中的箭頭，指示光傳播的路徑和方向。

計算機圖形學(xué)中的光線跟蹤不同于傳統(tǒng)的光柵化。光柵化是現(xiàn)代計算機圖形學(xué)的基礎(chǔ)。在光柵化中，三維物體在數(shù)學(xué)上被轉(zhuǎn)換為二維圖像，如下圖所示。

雖然可以在光柵化中模擬光線的效果，但柵格化卻對有關(guān)目標物體的光線的相關(guān)內(nèi)容只字未提。目前這一代“照片般逼真”的游戲在模擬燈光效果方面做得比較好了，但仍有很多額外的工作要做。

因為光線跟蹤直接處理光源，因此利用光線跟蹤可以自動再現(xiàn)光照效果，如反射，折射，陰影和間接照明。

許多必須添加到柵格化場景的內(nèi)容，在光線跟蹤中可以更容易地獲得。當然，它在計算方面就不那么輕松了。因為跟蹤計算量太大，不能實時使用。

這恰恰是圖靈的關(guān)鍵創(chuàng)新之處。它允許在單個 GPU 上實時進行光線跟蹤，也就是可以通過提供光線跟蹤計算、具有硬件加速功能的新 RT 核來實現(xiàn)。

Tensor Cores 所采用的 AI 技術(shù)也有助于光線跟蹤，它允許生成高分辨率場景，其中“光線”比沒有 AI 的場景要少。實時光線跟蹤可以產(chǎn)生戲劇性的光照和反射效果。

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對競爭的影響
關(guān)于光線跟蹤在游戲中的價值的爭論可能還會持續(xù)一段時間。有些人可能試圖聲稱，光線跟蹤實際上并沒有提供足夠的視覺增強。隨著計算機游戲的一般趨勢是要求越來越強的視覺真實感，那么，光線跟蹤是合乎邏輯的下一個發(fā)展方向。

游戲開發(fā)者已經(jīng)盡可能地進行光柵化。開發(fā)人員也將采用光線跟蹤技術(shù)，不僅僅是因為它具有更高的視覺保真度，還因為它可以使開發(fā)人員的工作更加輕松。以往使用光柵化來生成的光照效果既困難又非常耗時，而現(xiàn)在可以使用光線跟蹤自動創(chuàng)建。既然對于內(nèi)容創(chuàng)建者和消費者來說，光線跟蹤都是可以承受的，它將不可避免地取代舊的光柵化技術(shù)。

這就是為什么英偉達的 RTX-- 用于指代其光線跟蹤的軟件堆棧和圖靈卡，正迅速被作為新的圖形標準。RTX 已被納入微軟的 DirectX 光線跟蹤標準，并且也被整合到 Vulkan 圖形 API 中。未來，它也將成為 Epic Games 的虛擬引擎的一部分。

很明顯，英偉達為 RTX 技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)準備了一段時間，并為開發(fā)人員奠定了基礎(chǔ)。第一步是要求開發(fā)人員完成一部分相關(guān)的研發(fā)工作，即使工作量極其龐大，且成本高昂。但是這些工作在英偉達首次在 2018 年 GPU 技術(shù)大會上展示 RTX 技術(shù)時就已經(jīng)完成。當時，英偉達展示了在 DGX 站上運行的 RTX 實時光線跟蹤，該站由四個 Volta GV100 GPU 組成。

下一步為開發(fā)人員提供一個更實惠的平臺，無論是用于游戲開發(fā)還是測試，都是非常重要的。這一步則在英偉達介紹圖靈 Quadro pro 可視化卡時已經(jīng)完成。在這次產(chǎn)品發(fā)布中，一部實時電影被演示在一張圖靈卡上運行。

當然，開發(fā)者仍需要看到支持 RTX 的游戲市場，才會有動力，而前提是他們要先拿到具有 RTX 功能的游戲卡體驗一下。

英偉達已經(jīng)在積極抓住顯卡的高端市場。 英偉達大膽的將光線追蹤視為 PC 計算機圖形的下一級，雖然該技術(shù)在一年前仍然被認為不可行。通過硬件和軟件的創(chuàng)新， 英偉達采用了深入的光線跟蹤技術(shù)，使消費者可以用到更為高端的顯卡。

英偉達的競爭者已經(jīng)很難開發(fā)出支持 RTX 的顯卡，當然也不是不可能，但要在硬件和軟件設(shè)計上保證不侵犯英偉達的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)。我相信英偉達的競爭對手將被迫在通過英偉達授權(quán) RTX 技術(shù)和降級到二級光柵化游戲之間做出選擇。前提是我們假設(shè)英偉達愿意授權(quán) RTX，對此我表示懷疑。

圖靈和 RTX 將鞏固英偉達在高端游戲市場上堅不可摧的地位。

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