Real Time Ray-Tracing: NVIDIA assapora il fotorealismo

Durante la Gamescom NVIDIA ha annunciato le nuove schede video della serie 20 con architettura Turing e ray-tracing. I rumor sono stati confermati praticamente in toto, tra cui anche la presenza del modello Ti al primo roll-out delle VGA Turing fissato per il 20 Settembre.

La presentazione, della durata di circa due ore, ha chiarito ogni aspetto relativo al real-time ray-tracing, tecnologia che i ricercatori NVIDIA stanno studiando da circa dieci anni. Non si è parlato invece molto della potenza bruta delle schede, lasciando al pubblico e alla stampa dei semplici dati e nessun tipo di benchmark per permetterci di effettuare delle comparazioni con i modelli Pascal della generazione precedente.

Ray-tracing: cos’è e come funziona

Il passaggio da GTX a RTX era ormai palese dall’annuncio delle schede video della serie Quadro, apri-pista della tecnologia Ray-tracing, che, a detta di NVIDIA, andrà a rivoluzionare il gaming e ci avvicinerà sempre di più al fotorealismo. Il ray-tracing è una tecnologia di rendering che sfrutta la geometria ottica per studiare e analizzare direzione e riflesso dei raggi luminosi. Con l’attuale tecnica di rendering chiamata rasterizzazione, risulta estremamente difficile creare degli effetti luminosi realistici e risulta altrettanto complesso creare dei riflessi credibili e in tempo reale –  ad esempio sulle vetrate di un negozio – quindi NVIDIA ha studiato una tecnica di renderizzazione ibrida che mescola rasterizzazione e ray-tracing, ottenendo come obiettivo finale una scena estremamente realistica.

Nella vita reale, quando apriamo una finestra, notiamo come la luce del sole entri formando una figura geometrica leggermente sproiettata che ne ricorda le sue sembianze, riuscendo allo stesso tempo ad illuminare la stanza, per merito delle proprietà fisiche intrinseche alla luce. Con la rasterizzazione tutto questo non accade: quando apriamo la finestra, la luce è localizzata solo nella forma geometrica sproiettata della finestra, il che ha obbligato gli sviluppatori a studiare degli escamotage per creare delle “luci false” in modo da sopperire a tale problema. Con il Ray-tracing tutto questo cambia: la luce che entra dalla finestra si comporta come nella vita reale, viene riflessa e difratta formando tutte le sfumature che vediamo normalmente in una stanza, creando quindi punti molto bui oppure molto chiari, a differenza di quanto accade ora dove tutto risulta molto più “uniforme” e irrealistico.

Il ray tracing viene integrato nell’architettura Turing attraverso quelli che NVIDIA chiama RT Core, i quali riescono a garantire performance di real time ray-tracing decine di volte superiori alle schede Pascal. Assieme agli RT Core sono stati introdotti anche i Tensor Core, che andranno invece ad integrare il nuovo sistema di IA studiato da NVIDIA e con la potenza di circa 114 TFLOPS, ovvero come 10 GTX 1080 Ti. Con quest’Intelligenza artificiale, i ricercatori potranno offrire al pubblico prestazioni di anti-aliasing, supersamplig e ricostruzione di immagini a livelli estremi.

Real-time Ray-tracing e gaming

Durante la conferenza, sono stati mostrati i primi titoli compatibili con il ray-tracing, e attraverso il motore di gioco, abbiamo analizzato le differenze di illuminazione e riflessi attivando e disattivando l’RTX. Il primo titolo mostrato è stato Shadow of the Tomb Raider, a nostro avviso il peggiore dei tre dal punto di vista dell’RTX. La demo si è concentrata tutta in una piccola piazza studiata ad hoc per mostrare le potenzialità della nuova tecnologia NVIDIA, infatti si sono intraviste circa quattro scene estremamente interessanti che hanno permesso di comprendere molto bene il vantaggio in termini di ombre, che con RTX attivo risultano estremamente realistiche.

Il grosso problema è la qualità delle texture, probabilmente in Full HD: infatti dai primi hands-on molti giornalisti hanno notato questa risoluzione “inusuale” per una scheda di questo calibro. Con una 2080 Ti utilizzata come Benchmark improvvisato, molti addetti ai lavori hanno spiacevolmente notato il grosso carico dell’RTX sulla GPU, la quale fatica a mantenere i 40 fps in 1080p, cosa veramente grave per una scheda video dal prezzo superiore ai 1000 euro. Non è però il caso di allarmarsi, infatti stando agli sviluppatori la build su cui girava Shadow of the Tomb Raider non era comunque ancora perfettamente ottimizzata per l’RTX e le schede video stesse, prive dei dovuti driver, hanno sicuramente avuto qualche problema di compatibilità.

Per quanto riguarda la questione illuminazione, NVIDIA ci ha mostrato Metro Exodus, del quale abbiamo potuto analizzare nel dettaglio una delle tante abitazioni. Jensen Huang, CEO di NVIDIA, con la build in esame ha voluto mostrare l’effettivo funzionamento della diffrazione della luce di cui vi parlavamo in precedenza. L’esempio della finestra è proprio quello usato da Jensen, il quale ci mostra la differenza tra rasterizzazione senza “fake light”, rasterizzazione con escamotages delle luci, e sistema di illuminazione con ray-tracing. Gli sviluppatori hanno inoltre pubblicato un interessantissimo video in time lapse dove possiamo notare l’evoluzione dell’illuminazione, la quale reagisce ad ogni singolo cambiamento presente nell’ambiente.

Ultimo ma non per importanza (anzi, è forse il più esemplare), Battlefield V, che si mostra al pubblico con una build mostruosa, l’unica in grado di mostrare le enormi potenzialità del Ray-tracing. La build inizia con un primo piano di un soldato zoommato fino a poter intravedere in maniera chiara l’occhio e l’iride, dentro al quale si può intravedere in tempo reale l’esplosione che sta avvenendo dalla parte opposta della telecamera, impresa impossibile con la rasterizzazione. Ma non è tutto: sono stati mostrati i riflessi su automobili, specchi, acqua e qualsiasi cosa permetta la proiezione nella vita reale, il risultato è qualcosa di incredibile e ci ha fatto quasi saltare dalla sedia. Per quanto possa sembrare una cosa futile, l’introduzione di questa tecnologia è un enorme passo in avanti nel settore GPU e della tecnologia in generale, infatti non si sono mai raggiunti certi numeri di Ray-tracing, che con il modello 2080 Ti raggiungono ben 10 Giga ray/s, un numero impensabile per la generazione Pascal, che infatti non riesce a gestire un tale carico di informazioni in tempo reale.

“Il più grande passo in avanti dall’annuncio di CUDA nel 2006″: queste le premesse annunciate da NVIDIA, che si è mostrata alla Gamescom in una veste nuova, con ben tre schede video in grado di gestire il ray-tracing in tempo reale, tecnologia ampiamente utilizzata nella computer grafica che permette di prevedere il comportamento della luce con riflessi e diffrazione rendendo la scena estremamente realistica, considereando che l’attuale medotodo di rendering permette esclusivamente il passaggio di un unico fascio e una gestione delle luci e dei riflessi ricreate manualmente dai programmatori. Attraverso i giochi mostrati durante la conferenza, NVIDIA ha voluto mostrare al pubblico di essere ancora la regina delle GPU, con praticamente nessun tipo di concorrenza sul mercato. Non sarebbe male vedere una reazione da parte di AMD oppure da INTEL che sembra avere in cantiere delle GPU che potrebbero competere con il colosso verde. The future is Ray-tracing? staremo a vedere, per ora io presupposti sono buoni anche se non sono sicuramente adatti a tutti i portafogli!