بعد أن أظهرت NVIDIA تتبع الأشعة في الوقت الفعلي على بطاقات الفيديو من سلسلة GeForce RTX، فمن الصعب الشك في أن هذه التكنولوجيا (في تركيبة معقولة مع خوارزمية التنقيط) هي مستقبل ألعاب الكمبيوتر. ومع ذلك، كانت وحدات معالجة الرسومات المستندة على بنية Turing مع نوى RT المتخصصة تعتبر حتى وقت قريب الفئة الوحيدة من وحدات معالجة الرسومات المنفصلة التي تتمتع بقدرة حوسبة مناسبة لذلك.
كما أظهرت اختبارات الألعاب الأولى التي أتقنت تقنية Ray Tracing (Battlefield V وMetro Exodus وShadow of the Tomb Raider)، فحتى مسرعات GeForce RTX (خاصة الأصغر منها، RTX 2060) تواجه انخفاضًا كبيرًا في معدلات الإطارات في مهام العرض الهجين. على الرغم من النجاحات المبكرة، إلا أن تقنية تتبع الأشعة في الوقت الفعلي ليست تقنية ناضجة بعد. فقط عندما تصل ليس فقط الأجهزة الأكثر تقدمًا وباهظة الثمن، ولكن أيضًا بطاقات الرسومات متوسطة المدى، إلى نفس معايير الأداء في الموجة الجديدة من الألعاب، هل سيكون من الممكن الإعلان عن أن التحول النموذجي الذي أطلقته شركة Jensen Huang قد حدث أخيرًا.
تتبع الشعاع بالباسكال - إيجابيات وسلبيات
ولكن الآن، في حين لم تُقال كلمة واحدة عن الخليفة المستقبلي لبنية تورينج، فقد قررت NVIDIA تحفيز التقدم. في حدث GPU Technology Conference الشهر الماضي، أعلن الفريق الأخضر أن المسرعات الموجودة على شرائح Pascal، بالإضافة إلى الأعضاء الأدنى من عائلة Turing (سلسلة GeForce GTX 16)، ستحصل على وظيفة تتبع الأشعة في الوقت الفعلي على قدم المساواة مع RTX -المنتجات ذات العلامات التجارية. اليوم، يمكن بالفعل تنزيل برنامج التشغيل الموعود على موقع NVIDIA الرسمي، وتشمل قائمة الأجهزة نماذج من عائلة GeForce 10، بدءًا من GeForce GTX 1060 (إصدار 6 جيجابايت)، ومسرع TITAN V الاحترافي على شريحة Volta، وبالطبع الطرازات التي وصلت حديثًا في فئة السعر المتوسط على شريحة TU116 - GeForce GTX 1660 وGTX 1660 Ti. أثر التحديث أيضًا على أجهزة الكمبيوتر المحمولة المزودة بوحدات معالجة الرسومات المقابلة.
من وجهة نظر فنية، لا يوجد شيء خارق للطبيعة هنا. تمكنت وحدات معالجة الرسومات المزودة بوحدات تظليل موحدة من إجراء Ray Tracing قبل فترة طويلة من ظهور بنية Turing، على الرغم من أنها لم تكن في ذلك الوقت سريعة بما يكفي لتكون هذه الإمكانية مطلوبة في الألعاب. بالإضافة إلى ذلك، لم يكن هناك معيار موحد لأساليب البرمجيات، بخلاف واجهات برمجة التطبيقات المغلقة مثل NVIDIA OptiX المملوكة. الآن بعد أن أصبح هناك امتداد DXR لـ Direct3D 12 ومكتبات مماثلة في واجهة برمجة Vulkan، يمكن لمحرك اللعبة الوصول إليها بغض النظر عما إذا كانت وحدة معالجة الرسومات مجهزة بمنطق متخصص، طالما أن برنامج التشغيل يوفر هذه القدرة. تحتوي شرائح Turing على نوى RT منفصلة لهذا الغرض، وفي وحدة معالجة الرسومات Pascal والمعالج TU116، يتم تنفيذ تتبع الشعاع في تنسيق حوسبة للأغراض العامة على مجموعة من وحدات ALU للتظليل.
ومع ذلك، فإن كل ما نعرفه عن بنية Turing من NVIDIA نفسها يشير إلى أن Pascal غير مناسب للتطبيقات التي تدعم DXR. في عرض العام الماضي المخصص للنماذج الرئيسية لعائلة Turing - GeForce RTX 2080 وRTX 2080 Ti - قدم المهندسون الحسابات التالية. إذا قمت بوضع جميع موارد أفضل بطاقة رسومات استهلاكية من الجيل الأخير - GeForce GTX 1080 Ti - في حسابات تتبع الأشعة، فلن يتجاوز الأداء الناتج 11٪ مما تستطيع RTX 2080 Ti القيام به نظريًا. من المهم بنفس القدر أن نوى CUDA المجانية لشريحة Turing يمكن استخدامها في نفس الوقت للمعالجة المتوازية لمكونات الصورة الأخرى - تنفيذ برامج التظليل، وقائمة انتظار حسابات Direct3D غير الرسومية أثناء التنفيذ غير المتزامن، وما إلى ذلك.
في الألعاب الحقيقية، يكون الوضع أكثر تعقيدًا، لأنه في مطوري الأجهزة الحاليين يستخدمون وظائف DXR بجرعات، ولا تزال حصة الأسد من حمل الحوسبة مشغولة بتعليمات التنقيط والتظليل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تنفيذ بعض التأثيرات المتنوعة التي تم إنشاؤها باستخدام تتبع الشعاع بشكل جيد على نوى CUDA الخاصة برقائق Pascal. على سبيل المثال، لا تعني الأسطح المرآة في Battlefield V انعكاسا ثانويا للأشعة، وبالتالي فهي حمولة ممكنة لبطاقات الفيديو القوية للجيل السابق. الأمر نفسه ينطبق على الظلال في Shadow of the Tomb Raider، على الرغم من أن عرض الظلال المعقدة التي تتكون من مصادر ضوء متعددة يعد بالفعل مهمة أكثر صعوبة. لكن التغطية العالمية في Metro Exodus صعبة حتى بالنسبة لتورينج، ولا يمكن أن نتوقع من باسكال أن يحقق نتائج مماثلة بأي حال من الأحوال.
بغض النظر عما قد يقوله المرء، فإننا نتحدث عن اختلافات متعددة في الأداء النظري بين ممثلي بنية تورينج وأقرب نظائرهم في سيليكون باسكال. علاوة على ذلك، ليس فقط وجود نوى RT، ولكن أيضًا العديد من التحسينات العامة المميزة لمسرعات الجيل الجديد تلعب لصالح تورينج. وبالتالي، يمكن لرقائق تورينج إجراء عمليات متوازية على البيانات الحقيقية (FP32) والأعداد الصحيحة (INT)، وتحمل كمية كبيرة من ذاكرة التخزين المؤقت المحلية ونوى CUDA منفصلة لإجراء حسابات منخفضة الدقة (FP16). كل هذا يعني أن تورينج لا يتعامل بشكل أفضل مع برامج التظليل فحسب، بل يمكنه أيضًا حساب تتبع الشعاع بكفاءة نسبية دون الحاجة إلى كتل متخصصة. بعد كل شيء، ما يجعل العرض باستخدام Ray Tracing كثيف الاستخدام للموارد ليس فقط وليس البحث عن التقاطعات بين الأشعة والعناصر الهندسية (وهو ما تفعله نوى RT)، بل حساب اللون عند نقطة التقاطع (التظليل). وبالمناسبة، تنطبق المزايا المدرجة في بنية Turing بشكل كامل على GeForce GTX 1660 وGTX 1660 Ti، على الرغم من أن شريحة TU116 لا تحتوي على نوى RT، لذا فإن اختبارات بطاقات الفيديو هذه باستخدام برنامج تتبع شعاع البرامج لها أهمية خاصة.
لكن ما يكفي من النظرية، لأننا قمنا بالفعل بجمع بيانات حول أداء "Pascals" (وكذلك "Turings" الأصغر سنًا) في Battlefield V وMetro Exodus وShadow of the Tomb Raider بناءً على قياساتنا الخاصة. لاحظ أنه لا يقوم برنامج التشغيل ولا الألعاب نفسها بضبط عدد الأشعة من أجل تقليل الحمل على وحدات معالجة الرسومات بدون نوى RT، مما يعني أن جودة التأثيرات على GeForce GTX و GeForce RTX يجب أن تكون هي نفسها.
موقف الاختبار، منهجية الاختبار
| اختبار موقف | |
|---|---|
| وحدة المعالجة المركزية: | Intel Core i9-9900K (4,9 جيجا هرتز، 4,8 جيجا هرتز AVX، تردد ثابت) |
| اللوحة الأم | أسوس ماكسيموس الحادي عشر أبيكس |
| الذاكرة المنطوق | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR ،2 × 8 جيجابايت (3200 ميجاهرتز، CL14) |
| PZU | إنتل SSD 760p، 1024 جيجابايت |
| وحدة امدادات الطاقة | كورسير AX1200i، 1200 وات |
| نظام تبريد وحدة المعالجة المركزية | سلسلة كورسير هيدرو H115i |
| Корпус | منصة اختبار كولر ماستر V1.0 |
| رصد | نيك EA244UHD |
| نظام التشغيل | نوافذ 10 برو x64 |
| برنامج نفيديا GPU | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 419.67 تحديث |
| نفيديا جي فورس جي تي اكس 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 425.31 تحديث |
| اختبارات اللعبة | ||||
|---|---|---|---|---|
| لعبة | API | الإعدادات، طريقة الاختبار | مكافحة التعرجات على كامل الشاشة | |
| 1920 × 1080/2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | دايركت 12 | OCAT، مهمة Liberte. الأعلى. جودة الرسومات | TAA عالية | TAA عالية |
| مترو الخروج | دايركت 12 | المعيار المدمج. ملف تعريف جودة الرسومات الفائق | TAA | TAA |
| ظل تومب رايدر | دايركت 12 | المعيار المدمج. الأعلى. جودة الرسومات | سما 4x | اطفء |
يتم اشتقاق مؤشرات متوسط وأدنى معدلات الإطارات من مجموعة أوقات العرض للإطارات الفردية، والتي يتم تسجيلها بواسطة المعيار المدمج (Metro Exodus، Shadow of the Tomb Raider) أو الأداة المساعدة OCAT، إذا لم يكن لدى اللعبة واحدة (ساحة المعركة الخامس).
متوسط معدل الإطارات في المخططات هو عكس متوسط وقت الإطار. لتقدير الحد الأدنى لمعدل الإطارات، يتم حساب عدد الإطارات المتكونة في كل ثانية من الاختبار. من مجموعة الأرقام هذه، يتم تحديد القيمة المقابلة للنسبة المئوية الأولى للتوزيع.
المشاركون في الاختبار
شاركت بطاقات الفيديو التالية في اختبار الأداء:
- NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/14000 ميجا هرتز، 11 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 ميجا هرتز، 8 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/14000 ميجا هرتز، 8 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition (1365/14000 ميجا هرتز، 6 جيجابايت)؛
- نفيديا جي فورس جي تي إكس 1660 تي آي (6 جيجابايت)؛
- نفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 (6 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 ميجا هرتز، 11 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 ميجا هرتز، 8 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 ميجا هرتز، 8 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 ميجا هرتز، 8 جيجابايت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 ميجا هرتز، 6 جيجابايت).
Battlefield V
نظرًا لحقيقة أن Battlefield V نفسها هي لعبة خفيفة إلى حد ما (خاصة في وضعي 1080p و1440p)، وتستخدم تتبع الشعاع في التصحيحات، فقد أدى اختبار سلسلة GeForce 10 مع خيار DXR إلى نتائج مشجعة. ومع ذلك، من بين جميع الطرز التي لا تدعم Ray Tracing على مستوى السيليكون، كان علينا أن نقتصر على طرازات GTX 1070/1070 Ti وGTX 1080/1080 Ti. تتفاعل ألعاب Electronic Arts بريبة مع التغييرات المتكررة في تكوين الأجهزة وتحظر المستخدم لمدة يوم أو عدة أيام. لذلك، ستظهر قياسات الأداء لجهازي GeForce GTX 1060 وجهازي سلسلة GeForce GTX 16 في هذه المقالة لاحقًا، بمجرد قيام Battlefield V بإزالة القيود من جهاز الاختبار الخاص بنا.
من حيث النسبة المئوية، واجه أي من المشاركين في الاختبار تقريبًا نفس الانخفاض في الأداء في إعدادات جودة تتبع الشعاع المختلفة، بغض النظر عن دقة الشاشة. وبالتالي، ينخفض أداء بطاقات الفيديو تحت العلامة التجارية GeForce RTX 20 بنسبة 28-43% مع تأثيرات DXR ذات الجودة المنخفضة والمتوسطة، وبنسبة 37-53% مع الجودة العالية والحد الأقصى.
إذا كنا نتحدث عن النماذج القديمة لعائلة GeForce 10، فعند مستويات تتبع الأشعة المنخفضة والمتوسطة، تفقد اللعبة من 36 إلى 42٪ من الإطارات في الثانية، وفي الجودة العالية (الإعدادات العالية والفائقة)، تستهلك DXR بالفعل 54-67 % من معدل الإطار. لاحظ أنه في العديد من مشاهد لعبة Battlefield V، إن لم يكن معظمها، لا يوجد فرق واضح بين الإعدادات المنخفضة والمتوسطة، أو بين الإعدادات العالية والUltra، سواء من حيث وضوح الصورة أو الأداء. على أمل أن تكون وحدات معالجة الرسوميات Pascal أكثر حساسية لهذا الإعداد، أجرينا اختبارات على الإعدادات الأربعة جميعها. في الواقع، ظهرت بعض الاختلافات، ولكن فقط بدقة 2160 بكسل وفي حدود 6٪ إطارًا في الثانية.
من حيث القيمة المطلقة، يمكن لأي من المسرعات الأقدم في شرائح Pascal الحفاظ على معدلات إطارات أعلى من 60 إطارًا في الثانية في وضع 1080 بكسل مع انخفاض جودة الانعكاس، وتطالب بطاقة GeForce GTX 1080 Ti بنتيجة مماثلة حتى عند التتبع على المستوى العالي. ولكن بمجرد الانتقال إلى دقة 1440 بكسل، فإن GeForce GTX 1080 وGTX 1080 Ti فقط يوفران معدل إطارات مريح يبلغ 60 إطارًا في الثانية أو أعلى مع جودة تتبع منخفضة أو متوسطة للأشعة، وفي وضع 4K، لا تتمتع أي من بطاقات الجيل السابق بقوة حوسبة مناسبة ( مثل أي تورينج باستثناء بطاقة GeForce RTX 2080 Ti الرائدة).
إذا كنا نبحث عن أوجه تشابه بين مسرعات محددة تحت العلامات التجارية GeForce GTX 10 و GeForce RTX 20، فإن أفضل طراز من الجيل السابق (GeForce GTX 1080 Ti)، وهو نظير لـ GeForce RTX 2080 في مهام العرض القياسية بدون DXR، انخفض إلى مستوى GeForce RTX 2070 مع تتبع شعاع منخفض الجودة، وعلى المستويات العالية لا يمكنه القتال إلا مع GeForce RTX 2060.
| ساحة المعركة V، كحد أقصى. جودة | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920 × 1080 تي ايه | |||||
| إيقاف تشغيل RT | درجة حرارة منخفضة | RT متوسطة | آر تي عالية | RT الترا | |
| انفيديا جي فورس RTX 2080 Ti FE (11 جيجابايت) | 100% | -28٪ | -28٪ | -37٪ | -39٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2080 إف إي (8 جيجابايت) | 100% | -34٪ | -35٪ | -43٪ | -44٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2070 إف إي (8 جيجابايت) | 100% | -35٪ | -36٪ | -46٪ | -45٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2060 إف إي (6 جيجابايت) | 100% | -42٪ | -43٪ | -50٪ | -51٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 تي آي (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1080 تي آي (11 جيجابايت) | 100% | -40٪ | -39٪ | -54٪ | -58٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1080 (8 جيجابايت) | 100% | -41٪ | -41٪ | -57٪ | -61٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1070 تي آي (8 جيجابايت) | 100% | -40٪ | -41٪ | -57٪ | -59٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1070 (8 جيجابايت) | 100% | -38٪ | -39٪ | -57٪ | -61٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1060 (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| ساحة المعركة V، كحد أقصى. جودة | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560 × 1440 تي ايه | |||||
| إيقاف تشغيل RT | درجة حرارة منخفضة | RT متوسطة | آر تي عالية | RT الترا | |
| انفيديا جي فورس RTX 2080 Ti FE (11 جيجابايت) | 100% | -33٪ | -34٪ | -44٪ | -45٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2080 إف إي (8 جيجابايت) | 100% | -37٪ | -38٪ | -47٪ | -49٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2070 إف إي (8 جيجابايت) | 100% | -36٪ | -36٪ | -48٪ | -48٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2060 إف إي (6 جيجابايت) | 100% | -41٪ | -42٪ | -51٪ | -52٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 تي آي (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1080 تي آي (11 جيجابايت) | 100% | -40٪ | -40٪ | -59٪ | -62٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1080 (8 جيجابايت) | 100% | -36٪ | -39٪ | -59٪ | -63٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1070 تي آي (8 جيجابايت) | 100% | -39٪ | -39٪ | -58٪ | -62٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1070 (8 جيجابايت) | 100% | -38٪ | -38٪ | -59٪ | -63٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1060 (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| ساحة المعركة V، كحد أقصى. جودة | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840 × 2160 تي ايه | |||||
| إيقاف تشغيل RT | درجة حرارة منخفضة | RT متوسطة | آر تي عالية | RT الترا | |
| انفيديا جي فورس RTX 2080 Ti FE (11 جيجابايت) | 100% | -30٪ | -30٪ | -44٪ | -47٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2080 إف إي (8 جيجابايت) | 100% | -31٪ | -32٪ | -46٪ | -49٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2070 إف إي (8 جيجابايت) | 100% | -40٪ | -38٪ | -53٪ | -52٪ |
| إنفيديا جي فورس آر تي إكس 2060 إف إي (6 جيجابايت) | 100% | -28٪ | -30٪ | -44٪ | -53٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 تي آي (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1660 (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1080 تي آي (11 جيجابايت) | 100% | -36٪ | -37٪ | -60٪ | -63٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1080 (8 جيجابايت) | 100% | -40٪ | -43٪ | -64٪ | -67٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1070 تي آي (8 جيجابايت) | 100% | -38٪ | -42٪ | -62٪ | -65٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1070 (8 جيجابايت) | 100% | -36٪ | -42٪ | -63٪ | -66٪ |
| انفيديا جي فورس جي تي اكس 1060 (6 جيجابايت) | 100% | ND | ND | ND | ND |
المصدر: 3dnews.ru