NVIDIA 在 14 日舉行的 GTC 2020 以影片方式公佈了全新的 Ampere 架構，不過目前已發佈的 A100 GPU 新品是面向企業用戶的，接下來發佈的才會是為消費用戶而設的 GeForce 遊戲卡，除了將會升級全新的 7nm 及 Ampere 架構之外，預期將會改進 Ray Tracing 光線追蹤，最新再有消息指 NVIDIA 將會在 9 月發佈下一代 GeForce RTX 30 系列遊戲繪圖卡。

根據 NVIDIA 的消息，全新的「Ampere」架構將會是取代現有的 Turing 及 Volta 架構，「Ampere」架構將會採用 7nm 製程，號稱是過去 8 代 GPU 中最大的性能飛躍，全新的「Ampere」GPU 將會涵蓋 Tesla 系列、Quadro 系列、GeForce 系列的產品線。

之前有傳聞指 NVIDIA 在「Ampere」GPU 架構中還會帶來新一代的 DLSS 3.0，受惠於改進的 RT Core 光線追蹤單元，每組 SM 單元中的光追單元將會翻倍，實際的光追性能將會是現有 Turing 架構的 4 倍。

全新 ReSTIR 光追演算法 — 實時渲染數百萬個動態光影效果

除了新一代的 DLSS 之外，NVIDIA 研究人員正在研發一種全新的 ReSTIR ( Reservoir-based spatiotemporal importance resampling )光追演算法，能夠實時渲染來自數百萬光源的動態直接照明和陰影。在描述 ReSTIR 光線追蹤演算法時，論文作者之一、剛剛獲得 2020 年 NVIDIA 研究生獎學金 Dartmouth College 的 Benedikt Bitterli 表示：

「我們的關鍵洞察力是重用來自空間和時間相鄰像素的訊息，以告知要追蹤哪些光線。這個想法類似於現代的後期處理降噪及抗鋸齒，但是在降噪直接過濾像素顏色的同時，我們使用過濾概率來幫助引導光線減少未來的雜訊。這項研究讓我們可以直觀地照亮場景，放置任意數量的發射物體來投射動態陰影。」

▲ReSTIR 提供實時的光線追蹤，所有可以反射出光線地方都具有動態的陰影效果

傳統上，遊戲使用一些動態發射器的增強解決方案來實現複雜的光影效果，在最近的 RTX 遊戲已升級為具有物理正確陰影的動態區域光線效果，但由於技術所限光影預算仍有一定的限制，在遊戲場境中只有十多處的地方是具有動態陰影。

▲使用舊有的渲染技術 ( 左 ) 及新的 ReSTIR 演算法 ( 右 ) 在相同時間生成的樣本

Benedikt Bitterli 的團隊指出，即使在離線渲染系統，使用 Monte Carlo 演算法有效地渲染數百萬個動態光源仍然極具挑戰性，不過在使用全新的 ReSTIR 演算技術就能以交互、高質量的方式渲染場境，重複對一組候選光線樣本進行採樣，並將獲得的採樣應用附近相類似的訊息及物件上，在不需要取得複雜的燈光結構及不需要全局光線參數的情況下，能夠在遊戲場境中實現具有數百萬個光影效果的。

Benedikt Bitterli 亦展示了令人印象深刻的視頻影片，當使用無偏估計器、ReSTIR 演算法及每個像素最多追蹤 8 條光線，目前旗艦級的 RTX 2080 Ti 繪圖卡在 50fps 內可以實現 340 萬個光影效果，與現有的光追技術相比，其速度快了 6 到 60 倍，如果以一些圖像暗化、性能損失的代價換取多一些雜訊的情況下，速度更可以快 35-65 倍。

研究人員亦提到，一旦渲染完成，更低的雜訊就不必局限於後期處理，因為使用 ReSTIR 光線追蹤演算法，降噪是核心渲染器的一部分，而濾波處理的是 Probability Density Functions 概率密度函數而不是顏色。時間許可的話，全新的 ReSTIR 演算法有望應用到下一代的 RTX 系列繪圖卡之上。

至於下一代的 RTX 系列繪圖卡發佈時間，消息指 NVIDIA 將會在 9 月陸續揭曉 GeForce RTX 30 系列新卡，會由第三季度開始，每個季度發佈一款「Ampere」架構的新卡，而且都是高階型號，取代現有的 RTX 2080、RTX 2070 系列，如無意外將會陸續看到 NVIDIA 發佈 RTX 3080 Ti、RTX 3080、RTX 3070。

▲由 Pixeypop 設計的 Nvidia GeForce RTX 3080 Ti Concept Design