PowerVR GR6500: ImgTec demonstriert Ray Tracing auf Mobile-GPU
Auf der CES 2016 hat Imagination Technologies (ImgTec) erstmals die PowerVR GR6500 auf verschiedenen Entwicklersystemen vorgeführt. Das Besondere an dieser GPU ist ihre hybride Unterstützung von sowohl klassischen Pixel- beziehungsweise Rastergrafiken als auch von Ray Tracing. Das Ziel ist Ray Tracing in Mobile-GPUs.
Beim Ray Tracing, also bei der Strahlenverfolgung, wird vom Blickpunkt einer virtuellen Kamera im Raum aus, bei Spielen die Position des Spielers, jedes Pixel basierend auf den von diesem Punkt ausgehenden Strahlen berechnet. So lassen sich in verschieden tiefen Stufen des Ray Tracings Verdeckungsberechnungen von Objekten, die Simulation von harten und weichen Schatten sowie Lichtreflexionen und Lichtbrechungen berechnen. Zwischen den Jahren 2007 und 2012 hat ComputerBase dem Thema Ray Tracing über den Autor Daniel Pohl insgesamt fünf Artikel gewidmet (1, 2, 3, 4, 5).
Ray Tracing ist der Standard bei gerenderten, statischen Bildern und Hollywood-Produktionen, um fotorealistische Inhalte zu kreieren. Die Echtzeitberechnung für Spiele stellt aufgrund der benötigten Rechenleistung aber nach wie vor eine Hürde dar. Imagination Technologies will sich dieses Problems annehmen und hat mit der PowerVR GR500 eine GPU entwickelt, die neben den klassischen Unified Shading Clusters (USC) noch eine Ray Tracing Unit (RTU) bietet, um effizient Ray-Tracing-Berechnungen neben solchen für Rastergrafiken auszuführen.
Ursprünglich vorgestellt hatte Imagination Technologies die GPU im März des Jahres 2014, der Tape-Out folgte schließlich im Juli 2015. Auf der CES 2016 hat ImgTec die PowerVR GR6500 nun auf einem Entwicklerboard für Desktop-PCs vorgeführt. ImgTec verbaut die GPU auf einer über PCI Express angebundenen Karte zusammen mit DDR3-Speicher und einem kleinen Lüfter. Letzteres zeigt, dass die Optimierungen für den Einsatz in einem Smartphone noch nicht abgeschlossen sind. Aktuell verbraucht die Gesamtlösung ohne optimiertes Energiemanagement noch rund 4,5 Watt.
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System mit PowerVR GR6500
ImgTec führt in Las Vegas zum einen hybrid gerenderte Szenen vor, bei den klassische Rastergrafiken mit Effekten durch Ray Tracing, zum Beispiel Schatten und Lichtreflexionen, kombiniert werden, und zum anderen vollständige durch Ray Tracing berechnete Echtzeit-Sequenzen. Das Unternehmen spricht von einer bis zu 50-fachen Effizienz bei diesen Berechnungen als mit einer handelsüblichen Desktop-Grafikkarte, im konkreten Beispiel eine GeForce GTX 980 Ti. ImgTec nennt bei hybriden Berechnungen der gleichen Szene eine insgesamt fünf mal höhere Leistung bei einem Zehntel des Energieverbrauchs. Gezeigt wurde zum Beispiel eine fiktive, mit der Unity-Engine gerenderte Spielszene, die für die Erzeugung von Schatten und Reflexionen auf Wasser Ray Tracing nutzt. Die Qualität dieser Effekte liegt klar über dem bisher Gewohnten.
Eine GPU mit Ray Tracing Unit, die in einem System-on-a-Chip für Smartphones oder Tablets zum Einsatz kommen kann, hat ImgTec bisher noch nicht angekündigt, das Unternehmen sieht Ray Tracing mit der neuen Lösung aber klar für den Massenmarkt gewappnet und erwartet dadurch, dass Ray Tracing bei Spielen in Zukunft häufiger eingesetzt werden wird. Eine hybride Lösung wie die PowerVR GR6500 soll beide Segmente abdecken, ohne dass Entwickler einen harten Schnitt vollziehen müssen.