Net als de eveneens nieuwe RTX 2070 en RTX 2080 Ti is de RTX 2080 Gaming X Trio gebaseerd op de nieuwe Turing-architectuur van videokaartenfabrikant Nvidia. Bij deze generatie kunnen we de gebruikelijke vinkjes zetten: een kleiner productieprocedé voor betere prestaties bij hetzelfde energieverbruik, meer rekenkernen en dus een hogere framerate in games. De videochip is geklokt op 1,515 GHz en kan extra gas geven om de 1,71 GHz te halen. Het spiksplinternieuwe GDDR6-videogeheugen laat de voorganger ver achter zich en beschikt over meer dan genoeg bandbreedte om 4K met zestig frames per seconde weer te geven. MSI heeft zijn gelauwerde Tri-Frozr-koeloplo ing verder verfijnd en de drie Torx 3.0-ventilators voeren de warmte van de videokaart moeiteloos af.
Een prachtig stukje hardware, dat mag duidelijk zijn. Dat is echter niet de reden waarom deze nieuwe kaarten de geschiedenisboeken ingaan. In vergelijking met de vorige generatie is de videochip bijna anderhalf keer zo groot met 754 vierkante millimeter. Waar die extra oppervlakte voor wordt gebruikt is precies wat deze architectuur zo bijzonder maakt.
Rasters en trukendozen
De kaarten op basis van Turing zijn voorzien van speciale ‘ray tracing’-kernen en de MSI GeForce RTX 2080 Gaming X Trio is daarmee een van de eerste consumentenkaarten die is ontworpen om dit tijdsintensieve proces in real time uit te voeren. Dit vereist enige uitleg.
De gebruikelijke methode die videokaarten (of ‘graphics proce ing units’) gebruiken om beelden op je scherm te toveren is ‘rasterisation’. De proce or geeft aan de gpu de opdracht om een scène te tekenen. Deze bouwt de scène op met aaneengesloten driehoeken die samen objecten vormen. Deze blanco objecten worden bekleed met ‘textures’, alsof je behang met bloemetjespatroon plakt op een witte muur. Vervolgens plaatst de gpu lichtbronnen in de scène en berekent hij hoe de schaduwen van de objecten vallen. Tot slot neemt de videokaart een camerapositie en berekent hoe vanuit dat perspectief de driedimensionale scène past in een tweedimensionaal raster. Alsof je een kleien bol door een zeef met vierkante gaatjes duwt.
Het rasteren van beelden werkt fantastisch en over de jaren zijn er tal van trucjes bedacht om snel realistische beelden te verwezenlijken. Aan die trucjes kleven echter ook nadelen. Om tijd te besparen snijdt de videokaart bijvoorbeeld objecten weg uit de scène als ze achter een object staan dat zich dichter bij het camerastandpunt bevindt. De schaduwen die dat weggesneden object zou werpen vallen zo weg en ook in reflecties ontbreekt schittert dit object in afwezigheid.
Stralen van geluk
Ray tracing is vele malen simpeler. Deze techniek bootst na hoe lichtstralen vanuit een lichtbron afketsen van objecten om uiteindelijk bij het oog aan te komen. Simpele meetkunde, maar wel miljarden keren per seconde. Het is inefficiënt om voor elke lamp een x aantal stralen te berekenen; de meesten bereiken de camera toch niet. Daarom werkt men al decennia lang met ray tracing in tegengestelde richting. Voor elke pixel schiet de gpu een straal op de scène af. Deze stuiteren een
paar keer rond en met elke aanvaring wordt het licht in verschillende mate geabsorbeerd, gereflecteerd en verstrooid. Zodra de lichtstraal is uitgestuiterd of een lichtbron tegenkomt blijft er een kleurwaarde over voor de pixel.
Ray tracing is een heerlijk elegante oplo ing om computerbeelden te berekenen. De weergave van licht en schaduwen is met deze techniek letterlijk fotorealistisch. Een groot voordeel is bovendien dat de prestaties van ray tracing zelf los staan van de complexiteit van de scène (al moet die complexe scène nog steeds opgebouwd worden). Zolang het aantal pixels en het aantal weerkaatsingen vaststaan, maakt het voor de videokaart niet veel uit of er twee of twee honderd lichtbronnen staan te schijnen. Het grote nadeel is dat er verschrikkelijk veel rekenkracht voor nodig is. Op Ice Age (2002), de eerste film die volledig met ray tracing is getekend, hebben tientallen computers vier maanden moeten zwoegen. Een enkele frame kostte maar liefst dertien uur.
Het hangt af van de implementatie, maar met de 46 Rt-rekenkernen op de MSI GeForce RTX 2080 Gaming X Trio pa en er nu meerdere frames in een enkele seconde. Het gaat nog jaren duren voordat games uitsluitend ray tracing gebruiken, maar vanaf deze generatie gaan we steeds vaker een combinatie van rasterisation en ray tracing zien. Games als Battlefield 5 en Shadow of the Tomb Raider gaan bijvoorbeeld ray tracing gebruiken om schaduwen en reflecties veel realistischer weer te geven.
Intelligente oplo ingen
Ray tracing is het stralende middelpunt van de Turing-architectuur, maar de Rt-kernen zijn niet de enige innovatie van de MSI GeForce RTX 2080 Gaming X Trio. De videochip bevat 368 zogenoemde tensor-kernen. Deze rekenkernen zijn een ster in het type berekeningen die nodig zijn voor neurale netwerken, een vorm van kunstmatige intelligentie.
Het verband tu en videokaarten en kunstmatige intelligentie lijkt vergezocht, maar Nvidia werkt met meerdere gamestudio’s samen om ‘deep learning super sampling’ in games als Hitman 2, We Happy Few en Darksiders 3 te verwerken. Nvidia heeft namelijk een neuraal netwerk laten oefenen op beeldherkenning, zodat de tensor-kernen op de RTX 2080 Gaming X Trio kunnen helpen bij het gladstrijken van storende kartelrandjes.
Naast het verscherpen van beelden zijn de tensor-kernen breed inzetbaar. Het is moeilijk voorspellen welke oplo ingen slimme programmeurs allemaal gaan verzinnen, maar slimmer gedrag van tegenstanders en betere pathfinding liggen voor de hand. Het mooiste is dat deze intensieve taken nu overgeheveld worden naar een toegewijd stuk hardware. Net zoals videokaarten het grafische werk overnemen van de proce or en de PhysX-kaarten en later Cuda-kernen op Nvidia-videokaarten mechanische berekeningen versnellen, maken de tensor-kernen een vergelijkbare sprong in kunstmatige intelligentie voor consumenten mogelijk.
De besproken technieken staan nog in de kinderschoenen. Snelle ray tracing is al gedemonstreerd met meerdere games, maar we moeten nog even wachten voor we de weerspiegelde explosies van Battlefield 5 en de sfeervol verlichte bo en van Metro: Exodus op de eigen monitor kunnen aanschouwen. De lijst met games die deep learning super sampling gaan ondersteunen is langer, maar ook daar is er nog werk aan de winkel. Feit blijft dat nu de eerste stap is gezet en de komende jaren gaan ray tracing en het gebruik van kunstmatige intelligentie alleen maar groter worden.
Dit artikel is mede mogelijk gemaakt door MSI.