رسميا: معمارية بطاقات RTX هي الأقوي علي مستوي العالم! - عرب هاردوير

رسميا: معمارية بطاقات RTX هي الأقوي علي مستوي العالم!

في السابق، لم يكن الفارق التقني بين AMD و NVIDIA كبيرا، تتأخر NVIDIA مرة في دعم تقنية، وتتأخر AMD مرة أخري

في السابق، لم يكن الفارق التقني بين AMD و NVIDIA كبيرا، تتأخر NVIDIA مرة في دعم تقنية، وتتأخر AMD مرة أخري في دعم تقنية أخري،  لكن مستوي الفريقين كان متكافئا في المجمل.

لكن هذه القاعدة صارت غير صحيحة هذه المرة، فبعد صدور بطاقات RTX بمعمارية Turing، تلقت معالجات NVIDIA الرسومية دفعة تقنية هائلة ومخيفة سبقت بها كافة بطاقات AMD .. إن بطاقات NVIDIA الآن تمتلك ما لا يقل عن خمسة تقنيات اضافية تتميز بها عن AMD، وهو فارق شاسع للغاية.

إن بطاقات RTX تحوي ما لا يقل عن ستة أنواع مختلفة من الوحدات الرسومية، كل نوع منها يختص بمعالجة وتسريع نوع معين من البيانات .. فهناك وحدات لتسريع تتبع الأشعة Ray Tracing Cores أو RT Cores اختصارا، ومصفوفات لتسريع الذكاء الاصطناعي AI Tensor Cores، ووحدات لمعالجة المضلعات Geometry Cores، ووحدات منفصلة لمعالجة البيانات الصحيحة  Integer 32 Cores، ووحدات منفصلة لمعالجة البيانات العشرية العائمة Floating Point 32 Cores هذا بالطبع غير وحدات معالجة الخامات Texture Units ومعالجة الألوان ROPs.

لا توجد معمارية رسومية معاصرة في الوقت الحالي، بهذا العدد الضخم من الوحدات المنفصلة والمتخصصة .. وهو العدد الذي يكون له الفضل الرئيسي في تمكين بطاقات RTX من دعم عدد كبير من التقنيات والخصائص التي تفردت بها عن غيرها من البطاقات.

وما زاد الطين بلة بالنسبة لـ AMD أن كل تلك الخصائص صارت مدعومة من مكتبة DirectX 12، مما يعني أن وجودها ليس حصريا لـ NVIDIA فقط (كتقنية PhysX مثلا)، بل يعني أنها تقنيات قياسية ومعيارية Standards سيجري استعمالها ودعمها من جميع المطورين. ولنبدأ بآخر التقنيات التي دعمها الاصدار الأخير من مكتبة DirectX 12.

تسريع رسم المجسمات Mesh Shading:

تمكن تقنية تسريع رسم المضلعات أو المجسمات Mesh Shading البطاقة الرسومية من رسم عدد هائل من الأجسام علي الشاشة دون تأثير كبير علي الأداء .. عن طريق نقل عبأ بدأ رسم هذه الأجسام من المعالج المركزي CPU الي المعالج الرسومي GPU.

وبعد أن كان رسم المضلعات يعتمد فقط علي سرعة وحدات التنقيط Raster Units ووحدات الترصيع Tessellation Units  في المعالج الرسومي وفقط، فان تقنية تسريع رسم المضلعات Mesh Shading تتيح استخدام أنوية المعالج الرسومي  CUDA cores كلها جنبا الي جنب مع الوحدات السابقة لتسريع عملية الرسم عدة أضعاف. الأمر الذي يمكن المعالج الرسومي من رسم الاف الاشكال ذات التفاصيل الدقيقة والمرصعة Tessellated في كل مشهد دون انخفاض كبير في أداء اللعبة.

ولقد أوضحت NVIDIA هذه التقنية في استعراض صغير لها علي بطاقات RTX، في الاستعراض يتم رسم الالاف من الكويكبات والنيازك ذات التفاصيل الدقيقة علي المعالج الرسومي GPU دون أن تنخفض سلاسة العرض وعدد الاطارات الي الحد الأدني كما هو معتاد في الألعاب.

المعمارية الوحيدة التي تدعم تقنية تسريع رسم المضلعات حاليا هي معمارية Turing، أساس بطاقات RTX. ومع تحديث مكتبة DirectX 12 الأخير أصبحت هذه التقنية مدمجة رسميا في المكتبة .. ويستطيع مطوري الألعاب دعمها رسميا واستخدامها في الألعاب بسهولة شديدة، واستغلال بطاقات RTX الي الحد الأقصي، عن طريق رسم مشاهد معقدة رسوميا.

تسريع رسم الخامات Texture Space Shading:

تتيح تقنية تسريع رسم الخامات Texture Space Shading للبطاقة الرسومية رسم الخامات والاكساءات Textures بشكل أسرع مما كان متاحا من قبل. فبدلا من رسم الخامات Textures كل مرة لكل صورة أو اطار جديد، ستتيح التقنية استخدام الخامة المرسومة مرة واحدة فقط لكل الاطارات الجديدة، بمعني آخر فان المعالج الرسومي يرسم الخامة لأول مرة وفقط، ثم يعيد استخدامها عددا كثيرا من المرات، مما يتيح للمطور رسم عدد ضخم من الخامات Textures في كل مشهد، دون القلق من أن يؤثر ذلك علي الأداء.

المعمارية الوحيدة التي تدعم تقنية تسريع رسم الخامات حاليا هي معمارية Turing، وهي معمارية بطاقات RTX، ومع التحديث الأخير لمكتبة DirectX 12 أصبحت هذه التقنية مدمجة رسميا في المكتبة.

تسريع معالجة الذكاء الاصطناعي DirectML:

تسلمت مكتبة DirectX 12 تحديثا يضيف لها امكانية استغلال الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence والتعلم العميق Machine Learning في رسوم الألعاب .. ولقد سمت Microsoft التحديث باسم DirectX Machine Learning أو DirectML اختصارا.

ومن خلال هذا التحديث ستتمكن الألعاب من استغلال وحدات الذكاء الاصطناعي Tensor Cores الموجودة في بطاقات RTX، لكي تقوم بتحسين وضوح العرض Resolution، كما في تقنية DLSS، أو تحسين تحريك الشخصيات Animation، أو تحسين ذكاء اللعبة الاصطناعي ..الخ.

بمعني آخر فان تقنية DLSS المقدمة من NVIDIA قد صارت جزءا محوريا من مكتبة DirectX 12 الآن. ولمن لا يعرف، فان تقنية DLSS هي ممانع تعرج جديد يستعمل خوارزميات ذكاء اصطناعية AI Algorithms ليبني صور اللعبة من دقة عرض Resolution صغيرة الي دقة عرض كبيرة. دون فاقد كبير في جودة الصورة! بل وبأداء دقة العرض الصغيرة. مما يعني أنه ممانع التعرج شبه الكامل! الذي يجمع بين الأداء السهل وجودة الصورة القوية.

وقد أوضحت Microsoft أوجه استغلال الذكاء الاصطناعي في رسوم الألعاب من خلال شراكتها مع NVIDIA، عندما قامت بعمل استعراضات لاستخدام الذكاء الاصطناعي في تعظيم دقة عرض الألعاب Resolution UpScaling، وفي القضاء علي التعرجات Aliasing في الرسم باستخدام الذكاء الاصطناعي أيضا.

مقارنة بين تعظيم الصورة بدون الذكاء الاصطناعي (الي اليمين) وباستخدام الذكاء الاصطناعي من خلال DirectML (الي اليسار)، لاحظ فارق الوضوح

مع استخدام الذكاء الاصطناعي (اقصي اليمين) فان التعرجات في الرسوم تكون أقل .. 

مع استخدام الذكاء الاصطناعي (اقصي اليمين) فان التعرجات في الرسوم تكون أقل .. 

يستطيع تحديث DirectML العمل علي أي بطاقة رسومية تدعم DirectX 12، لكن الاستفادة منه في تسريع الأداء لن تتحقق الا علي بطاقة رسومية بها وحدات ذكاء اصطناعي مخصصة، مثل بطاقات RTX و بطاقات Volta من NVIDIA. والتي تحوي وحدات تسريع مخصصة باسم Tensor Cores. وهي البطاقات الوحيدة التي تدعم هذا التسريع حاليا.

وحدات الذكاء الاصطناعي في بطاقة Titan V تزيد الأداء عدة مرات في DirectML، بدون تطويعات كثيرة فان الأداء قد يزيد الي نسبة 250%، ومع التطويعات تصل نسبة الزيادة الي 800%!

تسريع رسم المشاهد من خلال الرسم المتغير Variable Rate Shading:

تحديث جديد أخر تعرضت له المكتبة هو تقنية الرسم ذو المعدل المتغير، Variable Rate Shading وتختص برفع أداء اللعبة في المشاهد الثابتة عن طريق اختصار الرسم المبذول بما لا يضر بجودة الصورة. ولقد دعمت Microsoft هذه التقنية في آخر اصدار من مكتبة DirectX 12 .. وأطلقت الشركة عليها نفس الاسم Variable Rate Shading أو VRS اختصارا (بمعني معدل الرسم المتغير).

ويختص معدل الرسم المتغير بتقليل العمليات الحسابية علي الرسوم الثابتة في المشاهد .. فبدلا من أن يضيع المعالج الرسومي وقته في عمل عمليات حسابية معقدة علي أجزاء ثابتة من المشهد، مثل حائطا أو سماء، فانه يختصر من رسم تلك الأجزاء، ويقوم بتركيز جهده علي الأجزاء التي تتغير في المشهد. فهي التي تحتاج عمليات حسابية معقدة.

وبسبب الاختصار في العمليات الحسابية علي الأجزاء الثابتة في المشاهد، فان البطاقة الرسومية تحصل علي أداء أعلي في تلك المشاهد، دون التضحية بجودة الصورة أو التأثير بالسلب علي جودة الرسوم.

وبشكل عام، فان التقنية تساعد بشدة في دقة وضوح 4K، ويظهر تأثيرها في زيادة الأداء كأوضح ما يكون علي هذه الدقة تحديدا، خصوصا مع البطاقات الرسومية الوسطي مثل RTX 2060 مثلا،  وقد وضعت NVIDIA مقارنات عديدة أوضحت كيف تكتسب بطاقة RTX 2060 ما يماثل نسبة 15% من الأداء الاضافي مع تشغيل التقنية.

وطبقا لاختبارات 3D Mark القائم علي مكتبة DX12، فإن نسبة زيادة الاداء المستخرجة من خلال التقنية تصل الي 50% علي بعض البطاقات الرسومية، وهي نسبة هائلة وذات فائدة جمة، خصوصا لتلك البطاقات ذات القدرة الضعيفة.

رسوم لم يسبق لها مثيل مع تسريع تتبع الأشعة Ray Tracing من خلال RTX:

بطاقات RTX تدعم آخر اصدارات DirectX 12 وهي مكتبة DXR وتتبع الأشعة Ray Tracing، بعدما دعمت شركة Microsoft التقنية في مكتبة DirectX 12 من خلال تحديث DirectX Ray، أو ما يسمي اختصارا DXR.

و بعدما خوت مكتبة DirectX 12 من اية تحسينات بصرية ذات أهمية، أصبحت الآن صاحبة ما يعد أهم ترقية رسومية في العقد الأخير كله، بل وربما منذ اختراع الرسوم ثلاثية الأبعاد نفسها. فمن خلال تقنية تتبع الأشعة ستستطيع اللعبة رسم مؤثرات اضاءة فائقة الجودة، تحاكي العالم الحقيقي، وتستطيع رسم عدد أكبر من الظلال بوضوح حقيقي، ومحاكاة كاملة لسقوط الظل لأصغر التفاصيل في المشهد.

وهو ما تمثل في ألعاب عديدة نزلت بدعم التقنية، أمثال Battlefield V، و Metro Exodus و Shadow Of The Tomb Raider و Control و Call Of Duty Modern Warfare وحصلنا في تلك الألعاب علي رسوم أفضل من ناحية الاضاءة والظلال والانعكاسات. وعملت هذه الرسوم من خلال مكتبة DXR ووحدات تتبع الأشعة Ray Tracing cores في بطاقات RTX.

وفوق كل ذلك تسمح تقنية تتبع الأشعة برسم مؤثرات رسومية غير ممكنة بأي تقنيات أخري سابقة او مكتبات رسومية سابقة، مثل الانعكاسات الحقيقية الكاملة والمحاكية للواقع، ومثل الظلال الشفافة ومثل الأسطح الشفافة العاكسة، وغير ذلك العديد من المؤثرات الاخري.

Battlefield V reflections RTX

و المعمارية الوحيدة حاليا التي تدعم تسريع تتبع الأشعة هي معمارية Turing وبطاقات RTX، بفضل وحدات تسريع تتبع الأشعة فيها RT Cores.

المزيد من التقنيات خارج نطاق DirectX 12:

وبعيدا عن DirectX 12 لا يزال لدي NVIDIA ترسانة من التقنيات الاضافية الأخري .. التي هي حصرية لها وحدها، وتعمل فقط علي عتادها هي وعلي معماريتها الأخيرة، معمارية Turing و بطاقات RTX، لكن بعضها يعمل علي معمارية Pascal وبطاقات GTX.

ترسانة مؤثرات الرسوم الاضافية PhysX وأخواتها:

ولا تزال NVIDIA تملك مؤثرات GameWorks، والتي تحسن من رسوم الألعاب في جوانب الظلال مثل HFTS و VXAO و محاكاة الشعر والفرو HairWorks و المياه WaveWorks، والعشب TurfWorks ومحاكاة الدخان والشظايا من خلال PhysX و FleX. وأغلب هذه التقنيات حصري علي بطاقات NVIDIA، ويتم تسريعه باستخدام أنوية المعالج الرسومي العمومية CUDA Cores، والجزء غير الحصري يعمل بشكل أفضل علي بطاقات NVIDIA.

 

أقوي دعم لألعاب الواقعية الافتراضية Virtual Reality:

تتيح معمارية Turing الوصول الي كل تقنيات مكتبة VRWorks، والتي تسرع أداء تطبيقات وألعاب الواقعية الافتراضية VR،  وأغلب هذه التقنيات غير موجود سوي لدي NVIDIA، وبفضل هذا الدعم فان أداء تلك التطبيقات والألعاب هو الأفضل فقط عند NVIDIA.

أغلب هذه التقنيات يعمل من خلال وحدات تسريع رسم المضلعات المتقدمة في معمارية Turing، والتي تتيح رسم المشاهد من أكثر من منظور رؤية دون فقد كبير في الأداء، وتتيح تغيير وضوح العرض في أجزاء من المشهد لزيادة الأداء دون التأثير علي جودة الصورة بشكل ملحوظ.

أقوي سرعة في بث الألعاب Streaming:

وفوق كل هذا فان بطاقات RTX لديها أقوي معالجات ضغط البث Encoding لبث الألعاب أثناء اللعب عبر الشبكة الدولية Internet Streaming عبر مواقع مثل Twitch و YouTube، وبسلاسة ودون انخفاض ملحوظ في اداء اللعبة. و جودة بطاقات RTX تتفوق علي جودة المعالجات المركزية CPU، وبأداء أسرع كثيرا. كما أنها الأفضل في الصناعة كلها، متفوقة بقدر كبير علي ما لدي AMD.

باختصار أنت مع معمارية Truing تمتلك أدوات تسريع كل شئ، تسريع تتبع الأشعة Ray Tracing وتسريع الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence وتعلم الآلة Machine Learning، وتسريع رسم الأشكال والمجسمات والمضلعات Mesh Shading، وتسريع رسم الخامات Texture Space Shading، وتسريع رسم المؤثرات الفيزيائية PhysX وتسريع رسم العناصر الثابتة  والعناصر سريعة الحركة في المشهد كله Variable Rate Shading، وتسريع البث الحي أثناء اللعب Streaming وتسريع العاب الواقعية الافتراضية VR .. تسريع كل شئ حرفيا، ولو صدرت لعبة تحمل كافة تقنيات Turing فستكون تحفة بصرية لا ريب فيها!

ولأجل هذا كله، فان المعالجات الرسومية الخاصة بمعمارية Turing وبطاقات RTX استحقت عن جدارة لقب أقوي معالج رسومي وأقوي معمارية في العالم، وبفارق هائل عن المنافسين.