Efter at NVIDIA demonstrerede ray-tracing i realtid på GeForce RTX-seriens videokort, er det svært at tvivle på, at denne teknologi (i rimelig kombination med rasteriseringsalgoritmen) er fremtiden for computerspil. GPU'er baseret på Turing-arkitekturen med specialiserede RT-kerner blev dog indtil for nylig betragtet som den eneste kategori af diskrete GPU'er, der har den computerkraft, der er egnet til dette.
Som test af de første spil, der har mestret Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus og Shadow of the Tomb Raider), har vist, oplever selv GeForce RTX acceleratorer (især de yngste af dem, RTX 2060) et betydeligt fald i billedhastigheder i hybride renderingsopgaver. Trods tidlige succeser er strålesporing i realtid endnu ikke en moden teknologi. Først når ikke kun de mest avancerede og dyre enheder, men også mellemklasse-grafikkort når de samme præstationsstandarder i den nye bølge af spil, vil det være muligt at erklære, at det paradigmeskift, som Jensen Huangs firma lancerede, endelig har fundet sted.
Strålesporing i Pascals - fordele og ulemper
Men nu, selvom der ikke er blevet sagt et ord om den fremtidige efterfølger til Turing-arkitekturen, har NVIDIA besluttet at anspore fremskridt. Ved GPU Technology Conference-begivenheden i sidste måned annoncerede det grønne team, at acceleratorer på Pascal-chips, såvel som de lavere ende medlemmer af Turing-familien (GeForce GTX 16-serien), vil få real-time ray tracing-funktionalitet på niveau med RTX -mærkeprodukter. I dag kan den lovede driver allerede downloades på det officielle NVIDIA-websted, og listen over enheder inkluderer modeller af GeForce 10-familien, startende med GeForce GTX 1060 (6 GB version), den professionelle TITAN V accelerator på Volta-chippen, og selvfølgelig nyankomne modeller i mellempriskategorien på chippen TU116 - GeForce GTX 1660 og GTX 1660 Ti. Opdateringen påvirkede også bærbare computere med de tilsvarende GPU'er.
Fra et teknisk synspunkt er der ikke noget overnaturligt her. GPU'er med unified shader-enheder var i stand til at udføre Ray Tracing længe før fremkomsten af Turing-arkitekturen, selvom de på det tidspunkt ikke var hurtige nok til, at denne evne var efterspurgt i spil. Derudover var der ingen ensartet standard for softwaremetoder, bortset fra lukkede API'er som den proprietære NVIDIA OptiX. Nu hvor der er en DXR-udvidelse til Direct3D 12 og lignende biblioteker i Vulkan-programmeringsgrænsefladen, kan spilmotoren få adgang til dem, uanset om GPU'en er udstyret med specialiseret logik, så længe driveren giver denne mulighed. Turing-chips har separate RT-kerner til dette formål, og i Pascal-arkitekturen GPU og TU116-processoren er ray-tracing implementeret i et almindeligt computerformat på en række shader-ALU'er.
Men alt, hvad vi ved om Turing-arkitekturen fra NVIDIA selv, tyder på, at Pascal ikke er egnet til DXR-aktiverede applikationer. I sidste års præsentation dedikeret til flagskibsmodellerne i Turing-familien - GeForce RTX 2080 og RTX 2080 Ti - præsenterede ingeniører følgende beregninger. Hvis du kaster alle ressourcerne fra det bedste forbruger-grafikkort fra sidste generation - GeForce GTX 1080 Ti - ind i ray-tracing-beregninger, vil den resulterende ydeevne ikke overstige 11 % af, hvad RTX 2080 Ti teoretisk er i stand til. Lige så vigtigt er det, at Turing-chippens frie CUDA-kerner samtidig kan bruges til parallel bearbejdning af andre billedkomponenter – udførelse af shader-programmer, en kø af ikke-grafiske Direct3D-beregninger under asynkron udførelse, og så videre.
I rigtige spil er situationen mere kompliceret, fordi på eksisterende hardware-udviklere bruger DXR-funktioner i doser, og broderparten af computerbelastningen er stadig optaget af rasterisering og shader-instruktioner. Derudover kan nogle af de forskellige effekter, der skabes ved hjælp af ray tracing, også udføres godt på CUDA-kernerne af Pascal-chips. For eksempel indebærer spejlflader i Battlefield V ikke sekundær refleksion af stråler og er derfor en mulig belastning for kraftige videokort fra den forrige generation. Det samme gælder for skygger i Shadow of the Tomb Raider, selvom det allerede er en vanskeligere opgave at gengive komplekse skygger dannet af flere lyskilder. Men global dækning i Metro Exodus er svær selv for Turing, og Pascal kan ikke forventes at producere sammenlignelige resultater i nogen grad.
Uanset hvad man kan sige, taler vi om en multipel forskel i teoretisk ydeevne mellem repræsentanter for Turing-arkitekturen og deres nærmeste analoger på Pascal-silicium. Desuden spiller ikke kun tilstedeværelsen af RT-kerner, men også adskillige generelle forbedringer, der er karakteristiske for den nye generation af acceleratorer, til Turings favør. Turing-chips kan således udføre parallelle operationer på reelle (FP32) og heltals (INT) data, bære en stor mængde lokal cachehukommelse og separate CUDA-kerner til beregninger med reduceret præcision (FP16). Alt dette betyder, at Turing ikke kun håndterer shader-programmer bedre, men også kan beregne ray tracing relativt effektivt uden specialiserede blokke. Når alt kommer til alt, er det, der gør gengivelse ved hjælp af Ray Tracing så ressourcekrævende, ikke kun og ikke så meget søgningen efter skæringspunkter mellem stråler og geometrielementer (hvilket RT-kerner gør), men beregningen af farve i skæringspunktet (skygge). Og i øvrigt gælder de anførte fordele ved Turing-arkitekturen fuldt ud for GeForce GTX 1660 og GTX 1660 Ti, selvom TU116-chippen ikke har RT-kerner, så test af disse videokort med software-ray-tracing er af særlig interesse.
Men nok teori, for vi har allerede indsamlet data om præstationen af "Pascals" (såvel som yngre "Turings") i Battlefield V, Metro Exodus og Shadow of the Tomb Raider baseret på vores egne målinger. Bemærk, at hverken driveren eller spillene selv justerer antallet af stråler for at reducere belastningen på GPU'er uden RT-kerner, hvilket betyder, at kvaliteten af effekter på GeForce GTX og GeForce RTX bør være den samme.
Teststand, testmetode
| Prøvestativ | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, fast frekvens) |
| bundkort | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Operativ hukommelse | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| rOM | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Strømforsyning | Corsair AX1200i, 1200 W |
| CPU kølesystem | Corsair Hydro Series H115i |
| boliger | CoolerMaster testbænk V1.0 |
| skærm | NEC EA244UHD |
| Operativsystem | Windows 10 Pro x64 |
| NVIDIA GPU-software | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 425.31 |
| Spil tests | ||||
|---|---|---|---|---|
| spil | API | Indstillinger, testmetode | Fuldskærms anti-aliasing | |
| 1920 × 1080/2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Slagmarken v | DirectX 12 | OCAT, Liberte mission. Maks. grafisk kvalitet | TAA høj | TAA høj |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Indbygget benchmark. Ultra Graphics kvalitetsprofil | TAA | TAA |
| Tomb Raider skygge | DirectX 12 | Indbygget benchmark. Maks. grafisk kvalitet | SMAA 4x | Af |
Indikatorer for gennemsnitlige og minimale billedhastigheder er afledt af rækken af gengivelsestider for individuelle billeder, som registreres af det indbyggede benchmark (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) eller OCAT-værktøjet, hvis spillet ikke har en (Slagmark V).
Den gennemsnitlige billedhastighed i diagrammerne er den omvendte af den gennemsnitlige billedtid. For at estimere den minimale billedhastighed beregnes antallet af frames dannet i hvert sekund af testen. Fra denne række af tal vælges den værdi, der svarer til fordelingens 1. percentil.
Testdeltagere
Følgende videokort deltog i ydeevnetest:
- NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/14000 MHz, 11 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/14000 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition (1365/14000 MHz, 6 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 MHz, 11 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 MHz, 6 GB).
Slagmarken v
På grund af det faktum, at Battlefield V i sig selv er et ret let spil (især ved 1080p- og 1440p-tilstande), og det bruger ray-tracing i patches, gav test af GeForce 10-serien med DXR-indstillingen opmuntrende resultater. Af alle modellerne uden Ray Tracing-understøttelse på siliciumniveau måtte vi dog begrænse os til modellerne GTX 1070/1070 Ti og GTX 1080/1080 Ti. Electronic Arts-spil reagerer med mistanke på hyppige ændringer i hardwarekonfigurationen og blokerer brugeren i en periode på en eller flere dage. Derfor vil ydeevnemålinger af GeForce GTX 1060 og to GeForce GTX 16-serie-enheder blive vist i denne artikel senere, så snart Battlefield V fjerner restriktioner fra vores testmaskine.
Procentvis oplevede enhver af testdeltagerne omtrent det samme fald i ydeevne ved forskellige ray tracing-kvalitetsindstillinger, uanset skærmopløsning. Således falder ydeevnen af videokort under GeForce RTX 20-mærket med 28-43% med lav og mellemkvalitets DXR-effekter og med 37-53% med høj og maksimal kvalitet.
Hvis vi taler om ældre modeller af GeForce 10-familien, så taber spillet på lav- og mellemstrålesporingsniveauerne fra 36 til 42 % af FPS, og ved høj kvalitet (høje og ultra-indstillinger) spiser DXR allerede 54–67 % af billedhastigheden. Bemærk, at i mange, hvis ikke de fleste, Battlefield V-spilscener er der ingen mærkbar forskel mellem Low og Medium indstillinger eller mellem High og Ultra, hvad angår enten billedklarhed eller ydeevne. I håb om, at Pascal GPU'er ville være mere følsomme over for denne indstilling, kørte vi test på alle fire indstillinger. Visse forskelle dukkede faktisk op, men kun ved 2160p opløsning og inden for 6% FPS.
I absolutte tal kan enhver af de ældre acceleratorer på Pascal-chips opretholde billedhastigheder over 60 FPS i 1080p-tilstand med reduceret reflektionskvalitet, og GeForce GTX 1080 Ti hævder et lignende resultat, selv når det spores på det høje niveau. Men når du først går over til 1440p-opløsning, er det kun GeForce GTX 1080 og GTX 1080 Ti, der giver en behagelig billedhastighed på 60 FPS eller højere med lav eller medium ray-sporingskvalitet, og i 4K-tilstand har ingen af de tidligere generationskort passende computerkraft ( som faktisk enhver Turing med undtagelse af flagskibet GeForce RTX 2080 Ti).
Hvis vi leder efter paralleller mellem specifikke acceleratorer under GeForce GTX 10- og GeForce RTX 20-mærkerne, så er den bedste model fra den forrige generation (GeForce GTX 1080 Ti), som er en analog til GeForce RTX 2080 i standardgengivelsesopgaver uden DXR, faldet til niveauet for GeForce RTX 2070 med reduceret kvalitet ray tracing, og på høje niveauer kan den kun kæmpe med GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, max. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT slukket | RT lav | RT medium | RT høj | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100 % | -28% | -28% | -37% | -39% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 GB) | 100 % | -34% | -35% | -43% | -44% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 GB) | 100 % | -35% | -36% | -46% | -45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 GB) | 100 % | -42% | -43% | -50% | -51% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 GB) | 100 % | -40% | -39% | -54% | -58% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100 % | -41% | -41% | -57% | -61% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 GB) | 100 % | -40% | -41% | -57% | -59% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 GB) | 100 % | -38% | -39% | -57% | -61% |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| Battlefield V, max. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT slukket | RT lav | RT medium | RT høj | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100 % | -33% | -34% | -44% | -45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 GB) | 100 % | -37% | -38% | -47% | -49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 GB) | 100 % | -36% | -36% | -48% | -48% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 GB) | 100 % | -41% | -42% | -51% | -52% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 GB) | 100 % | -40% | -40% | -59% | -62% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100 % | -36% | -39% | -59% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 GB) | 100 % | -39% | -39% | -58% | -62% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 GB) | 100 % | -38% | -38% | -59% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| Battlefield V, max. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT slukket | RT lav | RT medium | RT høj | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100 % | -30% | -30% | -44% | -47% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 GB) | 100 % | -31% | -32% | -46% | -49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 GB) | 100 % | -40% | -38% | -53% | -52% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 GB) | 100 % | -28% | -30% | -44% | -53% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 GB) | 100 % | -36% | -37% | -60% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100 % | -40% | -43% | -64% | -67% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 GB) | 100 % | -38% | -42% | -62% | -65% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 GB) | 100 % | -36% | -42% | -63% | -66% |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 GB) | 100 % | ND | ND | ND | ND |
Kilde: 3dnews.ru