Précisions et informations sur le Raytracing dans nos GPUs

funkydata @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 20:31  

Salut à tous.

Je fais ce post pour tenter d'apporter un éclairage sur le DXR, RTX, API, RA etc...

Tout d'abord une API est une interface de programmation applicative (Application Programming Interface) qui est un ensemble normalisé de classes, de méthodes, de fonctions et de constantes qui sert de passerelle afin qu'un logiciel puisse accéder aux fonctionnalités d'un logiciel de plus bas niveau.
Donc l'API pour le raytracing sous DirectX est DXR. Il n'existe pas d'autre API pour la simple et bonne raison que DXR est la passerelle fournie par Microsoft pour accéder aux fonctionnalités Raytracing de DirectX. Si on ne passe pas par là on n'y a juste pas accès et il faut réinventer la roue comme on dit

Pour utiliser sa propre API tout en continuant à utiliser DirectX il faudrait avoir les sources de DirectX et en faire une version propriétaire. A moins de racheter Microsoft ça va être dur ^^ On peut également faire une passerelle propriétaire qui serait utilisée par notre programme ou notre jeu et qui utiliserait DXR. Dans ce cas ce ne serait plus d'une API dont il serait question mais d'une librairie.
Cette méthode est utilisée pour simplifier l'intégration de certaines fonctionnalités lourdes en charge de développement vers l'API. Gameworks et FidelityFX entrent dans cette catégorie. Donc pour avoir du Raytracing propriétaire il faudrait développer une librairie de ce genre.
Ceci dit, devoir faire avec une telle librairie serait totalement contre productif, pour plusieurs raisons :
- La première est évidemment qu'il faut la développer et la maintenir à jour.
- La seconde raison est qu'elle engendrerait une baisse des performances puisqu'on ajoute une couche supplémentaire d'abstraction entre notre programme et l'API.
- Et enfin la troisième, et surement la plus importante, elle ne servirait à rien !

En effet la raison d'être des librairies est de simplifier la mise en place de process lourds. Elles sont très utile en Rasterisation car les techniques et astuces employées peuvent être complexes et donc longues à développer soi-même. Par contre en raytracing il n'y a pas de techniques particulières et c'est infiniment plus simple que la rasterisation au niveau programmation du coup utiliser une librairie serait plus un inconvénient qu'un avantage. Le problème de raytracing ce n'est pas sa complexité mais le nombre colossal d'opérations par secondes qu'il faut effectuer pour avoir un framerate acceptable. Alors si en plus on s'amuse à rajouter une couche d'abstraction avec une librairie inutile...

En résumé le Raytracing est beaucoup plus simple que la Rasterisation contrairement à ce qu'on pourrait croire mais il demande une puissance de calcul plus, mais alors bien plus, importante.
Le Raytracing mathématiquement ce n'est pas compliqué, c'est une opération que n'importe puce est capable de réaliser. Le nerf de l'algorithme de toutes techniques de raytracing est de déterminer si un rayon, un vecteur donc, et une surface, un triangle donc, sont en intersection. Et ça même un Motorola Z80 est capable de le faire !
Le seul problème mais qui est de taille, c'est qu'il faut une quantité astronomique de ces opérations "simples" pour avoir assez de données afin d'arriver à semblant d'image exploitable.
Pour palier à ce problèmes les cartes RTX utilisent donc des RT Cores qui sont des ASIC spécifiquement conçus pour calculer cette opération spécifiquement. Les Cores CUDA pourraient très bien le faire mais comme ils ne sont pas conçu dans ce but il mettraient juste plus de temps.
Donc l'appellation RTX désigne juste la présence de ces fameux RT Cores destinés à accélérer le calcul d'intersection entre un vecteur et un triangle. Rien à voir avec une API ou une quelconque librairie.

Mais qu'en est-il pour les RX 6000 d'AMD ? Eh bien on y trouve des RA (Ray Accelerator) qui font exactement la même chose que les RT Cores c'est à dire accélérer ce fameux calcul d'intersection.

Alors nVidia a-t-il inventé cette technologie ? En est-il propriétaire ? Non.
Les unités de calculs accélérant le Raytracing existe depuis longtemps. Les premiers travaux aboutis datent de 1996 et les premières unités de calculs dans une puce fonctionnelle utilisant l'accélération des calculs d'intersection pour le Raytracing datent de 2002.
NVidia a donc juste été le premier à proposer au grand public une technologie déjà utilisée depuis presque 20 ans. AMD fera de même avec quelques wagons de retard.

Quid du propriétaire alors ?
NV a évidemment, comme à son habitude, fait sa petite API propriétaire pour le Raytracing mais si vous avez suivi jusque là vous devez vous dire que cette phrase pose problème et vous avez raison :)
En fait l'API propriétaire de NVidia pour le Raytracing est OptiX et, évidemment, elle n'utilise pas DirectX ! C'est comme CUDA pour les Cudas Cores. Les jeux n'utilisent pas CUDA, les jeux n'utilisent pas OptiX non plus.
Bon, ok pour l'API mais on pourrait imaginer une librairie propriétaire dans ce cas. Oui, mais ce serait tellement débile pour toutes les raisons évoquées que je ne peux pas y croire. Donc à ma connaissance il n'y a aucune notion de propriété de nVidia concernant le raytracing que se soit sous DirectX ou Vulkan et donc un jeu utilisant DXR devrait donc tout aussi bien tourner sur les cartes vertes que rouges (sauf très mauvaise volonté).

Pour finir voici une liste non exhaustive des titres qui utilisent officiellement DXR :

Battlefield V
Call of Duty: Modern Warfare
Control
Mechwarrior V
Metro Exodus
Shadow of the Tomb Raider
Wolfenstein: Youngblood
Cyberpunk 2077
Watch Dogs Legion

Pour d'autres ce n'était pas précisé mais j'ai pas tout fait non plus...

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Voilà j'espère que ce petit recap permettra d'y voir plus clair et évitera les confusions qui sont toujours nombreuses sur le sujet.

Dernière édition par funkydata le 03 novembre 2020 à 20:41; édité 1 fois

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Artazole @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 20:41  

Merci pour ces précisions pertinentes avec les sorties actuelles ou à venir.
Bravo pour cet effort @funkydata

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"Il existe des lois qui ne se décrètent pas à l'Assemblée et les ignorer conduit à de graves problèmes" Roland LEHOUCQ.

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Old_Bear @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 20:57  

Merci, pour cet exposé ...

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DarkCed @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 21:11  

Super ! Reste avoir si AMD va réussir a bien gérer ce truc sans tomber a 2fps ...

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GrouikR7 @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 21:20  

Sujet très intéressant

"Quelques wagons de retard" ca veut dire une génération, 3, 10 ?

Faut il le mettre face aux millions de systèmes basés sur une architecture donnée pour un déploiement et donc une adoption à grande échelle ?

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funkydata @
Métayer


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Posté le: 03 novembre 2020 à 22:14  

Une génération en l'occurrence. Après je ne parle que du hardware pour le retard, sans autre considération.
Enfin sauf si les RA se montrent très nettement inférieurs aux RT mais j'en doute. Ce n'est pas une techno qui sort de nul part.

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Arpenteur2 @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 22:29  

Merci, j'ai réussi à comprendre. C'est que c'est abordable par tous.

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_PWR_Bruce @
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Posté le: 03 novembre 2020 à 22:45  

Merci pour les explications.

Avec tous les fermiers qui se mettent a faire se genre d'exposé, se serait vraiment utile que CCL fasse des dossiers pour bien les classer/retrouver.

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Ashuura @
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Posté le: 04 novembre 2020 à 09:49  

Bravo pour cet exposé qui permet au néophyte que je suis sur le sujet de mieux comprendre et transformer du coup mon regard initial sur le RT.

Du coup j'aurai moins d'inquiétudes à partir chez AMD que je n'en aurai eu avant la lecture de cet article.

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FouloudGlioziol @
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Posté le: 04 novembre 2020 à 10:26  

60 raytrace bidule chouette d'amd font un poil mieux (hors dlss) que 48rt core, c'est pas si mal, je trouve pour des core dédiés de 1ère génération chez les rouges.
Après, si je me rappelle bien un calcul de canard pc pour du full raytrace (lighting, shadows, AO, réflexion, refraction, caustics) en open world il faudrait la puissance de 170 rtx 2080ti
On est au début du chemin

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le ridicule ne tue pas, ce qui ne te tue pas te rend plus fort, donc : le ridicule te rend plus fort

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funkydata @
Métayer


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Posté le: 04 novembre 2020 à 13:38  

FouloudGlioziol a écrit:

60 raytrace bidule chouette d'amd font un poil mieux (hors dlss) que 48rt core, c'est pas si mal, je trouve pour des core dédiés de 1ère génération chez les rouges. Après, si je me rappelle bien un calcul de canard pc pour du full raytrace (lighting, shadows, AO, réflexion, refraction, caustics) en open world il faudrait la puissance de 170 rtx 2080ti On est au début du chemin

48 Cores de seconde génération en brut ça fait 96 cores de première génération si l'on en croit les déclaration de nVidia : doublement de la capacité de traitement.
On n'a aucune infos à ce niveau sur les RA je crois mais si le rapport des fuites est juste il faudrait à la louche 25% de RA de plus pour atteindre les perfs des RT Cores de seconde génération des 3000.

Donc la 3090 en ayant 82 il en faudrait 102 à la plus grosse RX pour proposer la même performance dans le domaine. Ce n'est pas le cas donc elle pourrait être derrière de 25% environ sur le RT.
Pour la 3080 c'est 68 RT et pour la 6800 XT c'est 72 soit en théorie 18% derrière et la 6900 XT 6% derrière.
La 3070 c'est 46, soit 25% devant pour la 6800 XT et la 6800 devrait proposé en gros les même perfs avec ses 60 RA.

Je crois que je ne me suis pas trompé sur les specs. Bon là il n'est question évidemment que de traitement RT pur. Il y a une multitude d'autres paramètres qui vont jouer sur les perfs que ce soit niveau hardware ou software et toute la partie rasterisation. C'est juste de la spéculation pour le fun mais à la louche on ne devrait pas être si loin, pour le calcul en tout cas.

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Ashuura @
Métayer


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Posté le: 04 novembre 2020 à 14:26  

Je viens d'annuler un panier avec une 3080 chez Asus...
J'ai attendu 1 mois et demi, je peux bien attendre un peu plus...
[sensation pas forcément bien là lol]

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FouloudGlioziol @
Producteur laitier


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Posté le: 04 novembre 2020 à 16:09  

Je me basais sur le leak qui disait que hors dlss, les
60 RA de la 6800 faisaient mieux que les 46 Rtcore de la 3070, c'est pô mal je trouve pour un coup d'essai.
Mais en effet un vrai comparatif indépendant nous aidera à y voir plus clair

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