光线追踪技术有何用？ GTX480实现影院级特效

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    【4月30日太平洋电脑网河北石家庄讯】无论从游戏、电影等图形图像相关产业的发展历史，还是从GPU、CPU等软硬件技术的前进道路，都可看到模拟真实的现实世界是重要的主题。在虚拟中寻求真实的现实世界，是电子产业的重要目的。为创造更为真实的视觉感受，图形巨头NVIDIA和AMD都在不断努力，Tessellation（曲面细分）、PhysX（物理加速）、Displacement Mapping（贴图置换）、3D Vision（3D立体显示）、3D Vision Surround（3D立体环幕）、光线追踪等技术一直为人们带来乐趣无穷的视觉冲击。

    然而，计算机图形是一系列具有无数种图形的多样化问题。在可编程着色器让每像素逼真度的大幅提升成为可能的今天，光栅化、光线追踪以及Reyes都是人们广泛认可的通用渲染算法。在每一种渲染风格中，都存在着不同的解决方案。

    其中光线追踪或光线追踪与光栅化的结合都被许多人视作图形处理的未来发展趋势，但在过去的GPU上，光线追踪一直以恐怖的资源耗费而未能进入民用阶段。G80是NVIDIA的首款计算架构，其一大创新就是共享存储器，有助于加快矩阵乘法的运算速度，而矩阵乘法则是诸多数学与物理效果算法的基础。

    G80的设计反映了人们对扩展GPU功能以解决HPC类难题的愿望。但由于程序存储器的本地性仅在运行时（Runtime）上有效，因此例如光线追踪、物理效果以及人工智能等诸多算法无法利用共享存储器。

光线追踪也是过去GPU难以高效运行的代表难题之一，因为光线的方向具有不可预测性，光线追踪需要GPU进行大量反复的随机存储工作。而过去的GPU为高效起见，一般以线性块的方式进行存取，这导致过去的GPU很难以较高的效率运行光线追踪这种渲染模式。

NVIDIA专门针对DX11设计的图形核心GF100在设计期间就专门将光线追踪考虑在内，其计算架构旨在满足各种各样的算法需求以及促进GPU在解决并行难题方面的应用普及，也是首款在硬件上支持循环的GPU。

    GF100凭借每个SM所配备的最多48KB的1级高速缓存以及一个全局2级高速缓存，在运行时存取存储器同一位置的线程将自动加速运行，无论这些线程选用了那种算法都会实现加速，能够执行高效的光线追踪以及大量其它图形算法。GF100通过提升随机存储的性能，GF100的L1、L2大幅提升了光线追踪效率，L1为临近的光线增强了存储器的本地性，L2则增大了显存带宽。

 金刚GTX480的精彩表现

    目前在市面上采用GF100核心的产品仅有GTX480和GTX470两款，NVIDIA在国内大陆老牌AIC翔升新近推出的金刚GTX480和金刚GTX470即是两款采用GF100核心的公版产品，做工和品质都很不错。

金刚GTX470的外观图

GF100核心，不仅在在标准光线追踪中表现出色，而且在路径追踪等高级全局照明算法中也有不凡的表现。路径追踪采用大量光线来收集场景中的环境光照信息，可获得精确的反射与折射效果。

通过GF100的光线追踪渲染出来的车体

    据实际测试来看，GF100的性能可达GT200的四倍之多。

    为了维持性能，游戏也可以有选择的运用光线追踪。例如，光栅化可以用来执行场景的第一个通道，被确定为反射光的像素可以通过光线追踪来接受进一步的处理。这种混合型渲染模式能够实现更高性能以及更佳的图像质量。

    当然，现在N饭们可以去下载NVIDIA的这个Demo，来体验一下传说中的光线追踪到底能有多好的画质、能有多么逼真！通过该Demo，玩家可以在虚拟世界中拥有一台名车，自行更改车体的颜色与装备，通过光线追踪可逐点绘制出华丽的表面，然后把这辆不同角度的照片般逼真的车子放在网上跟朋友炫耀，也是件很有意思是事情。

   不过NVIDIA的这个Demo，由于需要极大的运算量，用户可以发现采用上代显卡的速度会比较慢，而金刚GTX480/470通过高速平行运算的CUDA核心，则可大幅加速改变材质、光源、场景等参数的过程。