A través de una nueva patente descubierta esta semana en Internet, se ha revelado que AMD está buscando una nueva y poderosa innovación en la tecnología de iluminación para sus GPU.
La patente desglosa los diseños y objetivos generales de esta nueva tecnología, y revela un interesante enfoque que AMD está adoptando para competir con Nvidia. AMD ha estado presionando a Intel, incluso se considera a AMD como competencia dura, así que parece que es el turno de Nvidia. Con el inminente lanzamiento de la PS5 y la Scarlett Xbox, los jugadores esperan una mejora considerable de la velocidad de fotogramas y de la calidad visual en la próxima generación de consolas. Y parece que AMD se está preparando para ofrecerlo.
Se trata de un proceso muy profundo en el que intervienen tres componentes principales, todos ellos construidos en torno a un pipeline central que reparte la carga de procesamiento entre el hardware dedicado. Hay una unidad de sombreado que se encarga de aplicar el sombreado y embellecer los efectos de iluminación. A esto se suma un conjunto de procesadores de texturas que se encarga de todo el procesamiento principal y, por último, una caché que almacena y organiza los datos a medida que se procesan.
El procesador de texturas (TP) es una mezcla increíblemente compleja de múltiples piezas que puede alcanzar un rendimiento bastante sorprendente. A medida que los datos se introducen en el TP para una escena, un puñado de herramientas de hardware y software se ponen a trabajar asignando ubicaciones en la escena para las texturas y el sombreado, y luego empujan esos datos a una tubería de filtros que lleva la salida a la etapa que se encarga de dibujar los rayos de luz reales.
El trazado de rayos funciona mapeando las trayectorias de los rayos de luz en una escena mediante una técnica similar al muestreo de texturas, y esto ofrece un mayor realismo y detalle, aunque suele ser un proceso bastante intensivo. También hay algunos problemas con el rendimiento y la sobrecarga que conlleva una solución basada en hardware. Por eso AMD está desarrollando la nueva tecnología como un híbrido de software y hardware.
Dejaré que AMD hable por sí misma sobre los detalles. Más abajo encontrarás el resumen:
El enfoque híbrido (hacer la aceleración de la función fija para un solo nodo del árbol BVH y el uso de una unidad de sombreado para programar el procesamiento) aborda los problemas con las soluciones basadas únicamente en el hardware o en el software. Se mantiene la flexibilidad, ya que la unidad de sombreado puede seguir controlando el cálculo global y puede eludir el hardware de función fija cuando sea necesario y seguir obteniendo la ventaja de rendimiento del hardware de función fija. Además, al utilizar la infraestructura del procesador de texturas, se eliminan los grandes búferes para el almacenamiento de rayos y la caché de BVH que suelen ser necesarios en una solución de trazado de rayos por hardware, ya que se pueden utilizar los VGPR y la caché de texturas existentes en su lugar, lo que ahorra sustancialmente el área y la complejidad de la solución de hardware.
El sistema incluye un sombreador, un procesador de textura (TP) y una caché, que están interconectados. El TP incluye una unidad de direcciones de textura (TA), un procesador de caché de textura (TCP), una unidad de canalización de filtros y un motor de intersección de rayos. El sombreador envía al TA una instrucción de textura que contiene datos de rayos y un puntero a un nodo de la jerarquía de volúmenes delimitados (BVH). El TCP utiliza una dirección proporcionada por el TA para obtener los datos del nodo BVH de la caché. El motor de intersección de rayos realiza una prueba de intersección de tipo rayo-nodo BVH utilizando los datos de los rayos y los datos del nodo BVH. Los resultados de la prueba de intersección y las indicaciones para atravesar el BVH se devuelven al sombreador a través de una ruta de retorno de datos de textura. El sombreador revisa los resultados de la intersección y las indicaciones para decidir cómo atravesar el siguiente nodo BVH.
En este documento se describen un método y un sistema de aceleración de trazado de rayos basado en un procesador de texturas. En los procesadores de textura se implementa una lógica de comprobación de intersección BVH de función fija y travesía (una operación común y costosa en los trazadores de rayos). Esto permite mejorar sustancialmente el rendimiento y la eficiencia energética del trazado de rayos sin ampliar los costes de área y esfuerzo. Las rutas de gran ancho de banda dentro del procesador de texturas y las unidades de sombreado que se utilizan para el procesamiento de texturas se reutilizan para la comprobación y el recorrido de la intersección BVH. En general, un procesador de textura recibe una instrucción de la unidad de sombreado que incluye datos de rayos e información de punteros de nodos BVH. El procesador de texturas obtiene los datos de los nodos BVH de la memoria utilizando, por ejemplo, cargas de bloques de 16 palabras dobles (DW). El procesador de textura realiza cuatro intersecciones rayo-caja y clasificación de hijos para los nodos caja y una intersección rayo-triángulo para los nodos triángulo. Los resultados de la intersección se devuelven a la unidad de sombreado.
Hay muchas especulaciones sobre si esta función se incluirá en la próxima iteración de GPUs NAVI o si tendrá su propia línea de GPUs dedicada. Es probable que el diseño y el desarrollo de esta nueva tecnología de iluminación lleven algún tiempo, aunque la patente se presentó por primera vez en 2017. Las GPU RX 5700 XT y RX 5700 saldrán a la venta el próximo mes, el 7 de julio. Estas GPUs de 7nm de gama alta ofrecen un aumento de rendimiento significativo, con un aumento de precio bastante pronunciado.
Al parecer, AMD ha decidido omitir el DXR Ray Tracing por ahora en el ámbito del PC para trasladar la tecnología a la próxima generación de videoconsolas. Esto parece extraño, pero el consenso general era que el DXR en PC necesita algo más de madurez para ser más común en PC. La idea parece ser que las consolas pueden diseñarse más fácilmente para tener en cuenta los objetivos de rendimiento que necesitan la PS5 y la Xbox Scarlett. También está el hecho de que muchos jugadores de PC no tienden a comprar en la gama alta, donde NAVI se encuentra actualmente, ya que mucha gente no puede o no quiere gastar más de 300 dólares en una GPU.
AMD va a utilizar la iteración durante los próximos años a medida que mejore lenta y constantemente su tecnología de hardware y software en sus nuevas GPU y CPU de gama media y alta. Esto debería ayudar a bajar los precios a medida que el DXR madure, haciéndolo más común en las tarjetas de gama media.
Fuente: FreePatentsOnline vía AMD
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