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Nvidia présente un GPU capable de faire du ray tracing en temps réel

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Vidéo Nvidia frappe à nouveau un grand coup en annonçant un GPU capable de faire du ray tracing en temps réel. Une prouesse technologique que beaucoup jugeaient encore inatteignable, et qui lui ouvre le marché lucratif des effets visuels pour le cinéma et du design industriel qui était réservé jusqu'ici au rendu précalculé.

Nvidia présente un GPU capable de faire du ray tracing en temps réel
Nvidia présente un GPU capable de faire du ray tracing en temps réel © Igor Wallossek

Nvidia a fait l'annonce le 13 août de Turing, sa nouvelle architecture GPU. Le fondateur et CEO de l'entreprise, Jensen Huang, l'a dévoilé à l'occasion de la conférence Siggraph 2018, qui se tient du 12 au 16 août à Vancouver. Il décrit Turing comme étant "la plus grande avancée en matière de calcul graphique depuis plus d'une décennie". La raison ? Sa capacité à faire du ray tracing en temps réel.

 

La qualité du précalculé, mais en temps réel

Pour les non-initiés, le ray tracing est une technique de rendu graphique qui simule le parcours des rayons lumineux et leur interaction avec divers matériaux. Elle permet un rendu photoréaliste mais demande énormément de puissance de calcul, ce qui la limitait jusqu'ici aux images précalculées (utilisées notamment pour le cinéma et le design industriel). Turing est donc une architecture conçue avant tout pour la visualisation, par opposition à Volta qui est plus axée sur le deep learning. Pour autant, l'intelligence artificielle est au coeur de ses performances, avec une approche de rendu hybrique qui combine rastering, ray tracing, computing (CUDA) et deep learning.

 

Les premières cartes graphiques à bénéficier de cette architecture seront destinées aux professionnels. Il s'agit des Quadro RTX 8000, 6000 et 5000. La plus puissante, la RTX 8000, dispose de 48 Go de RAM GDDR6 à 14 Ghz (qui peuvent doubler si elle est couplée à une seconde carte par un nouveau connecteur NVLink), 4608 Cuda cores et 576 Tensor cores. Surtout, elle peut calculer 10 milliards de rayons par seconde grâce à des coeurs dédiés au ray tracing, baptisés RT Cores. Ceux-ci permettent des performances 25 fois supérieures à l'architecture Pascal pour le ray tracing en temps réel.

 

Turing possède 18,6 milliards de transistors et a une surface de 754 mm2 (contre 11,8 milliards et 471 mm2 pour Pascal). Il sera gravé en 12 nanomètres.

 

Nvidia s'attaque à la main-mise d'Intel sur le marché des "render farms"

Preuve de ces performances, une seule Quadro RTX 8000 est capable de faire tourner la démonstration "Star Wars" sur le ray tracing qui avait été présentée par Nvidia en mars dernier (lors de l'annonce de sa plateforme logicielle RTX). A l'époque cette dernière tournait sur une DGX Station à 70 000 dollars équipée de quatre GPU Volta. Pour ce cas d'usage particulier, le rendu de la scène complète sous Unreal Engine 4 et DirectX 12, les performances de Turing sont 6 fois supérieures à celles de Pascal. Mais les RT Cores permettent aussi, et c'est peut-être le plus important, des performances 30 fois supérieures à un CPU pour le rendu précalculé.

 

 

Et justement, l'un des objectifs de Nvidia avec Turing est très clairement de pénétrer en force le marché des effets visuels, que l'entreprise estime peser 250 milliards de dollars. Elle doit pour cela s'imposer dans les "render farms", ces centres de calcul dédiés au rendu de scènes très complexes. Ils sont aujourd'hui principalement équipés de processeurs Intel Xeon, comme la majorité des datacenters au monde. Nvidia a pour ce faire annoncé le RTX Server, présenté comme étant 4 fois moins cher, prenant 10 fois moins de place et consommant 11 fois moins d'énergie qu'un serveur CPU. Même stratégie qu'avec l'offre DGX, mais là où les DGX sont optimisés pour le deep learning, les RTX le sont pour le rendu graphique.

 

Les logiciels de conception 3D sont déjà sur le coup

Outre les effets visuels pour le cinéma, Nvidia vise le marché du design industriel (architecture, automobile, aviation...) avec ses Quadro RTX. De nombreux logiciels de conception et moteurs 3D travaillent déjà pour tirer parti de ces nouvelles fonctionnalités, dont entre autres Adobe Dimension CC, Autodesk Arnold, Clarisse, DaVinci Resolve, 3DS Catia, Solidworks, IC.IDO, Octane Render, Paraview, Redshift, Renderman, Seed, Siemens NX, SPEOS, Substance Designer, Unity, Unreal Engine, VMD, V-ray, Weta Digital. Une bonne partie d'entre eux devrait être compatible RTX d'ici la fin de l'année, d'après un responsable de Nvidia.

 


Nvidia s'est fendu d'une démonstration d'un concept-car Porsche rendu sur Unreal Engine en temps réel par deux Quadro RTX.

 

Le deep learning au service de la qualité d'image

Et l'intelligence artificielle dans tout ça ? Elle n'est pas en reste. Les Tensor Cores, qui accélèrent les calculs liés au deep learning, serviront notamment à faire de l'anti-aliasing (qui lisse l'image pour éviter des effets de crénelage), du "denoising", c'est-à-dire à isoler et faire disparaître des artefacts visuels qui parasitent l'image, et de "l'upscaling", qui consiste à augmenter la résolution d'une image.

 

Ces techniques ont connu des gains de performance par 10 en moins d'un an, d'après Tony Tamasi, SVP of Content and Technology chez Nvidia. Il n'exclut pas qu'il soit possible à l'avenir d'augmenter la résolution d'un vieux film ou d'un vieux jeu vidéo en temps réel juste avec un GPU, chose impensable aujourd'hui. Il est néanmoins déjà possible de dépixeliser une photo 4K upscalée en 8K en moins d'une minute avec une Quadro RTX. Nvidia en faisait la démonstration sur son stand au Siggraph 2018 avec un filtre pour Adobe Photoshop développé en interne.

 

Un port USB Type-C dédié à la réalité virtuelle

Les Quadro RTX seront aussi les premières cartes à être équipées du port VirtualLink, dédié aux casques de réalité virtuelle de seconde génération. Il s'agit d'un port USB Type C capable de fournir sur un seul câble tout ce dont un casque a besoin pour fonctionner : graphismes, énergie et données. Nvidia estime l'enveloppe thermique de Turing à 300 watts, soit une augmentation par rapport aux précédentes cartes Quadro (qui tournent en général entre 235 W et 250 W), et le justifie notamment par la nécessité d'allouer 30 W au port VirtualLink. Outre ce port, les Quadro RTX possèdent plusieurs améliorations pour la réalité virtuelle, notamment sur la partie audio et sur l'optimisation du rendu stéréoscopique (multi-view rendering). Le rendu fovéal est également supporté.

 

Les Quadro RTX seront disponibles en fin d'année aux prix de 10 000 dollars pour la RTX 8000, 6300 dollars pour la RTX 6000 et 2300 dollars pour la RTX 5000. Des prix relativement élevés, mais que Nvidia justifie par la valeur-ajoutée de ses produits. Un argument difficile à contredire. Avec Turing, l'entreprise fait un bond en avant qui la place encore plus hors de portée d'AMD, son principal concurrent, qu'elle ne l'était déjà. Quant aux efforts d'Intel en la matière, ils n'ont pas de quoi l'inquiéter pour le moment.

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