Αφού η NVIDIA έδειξε την ανίχνευση ακτίνων σε πραγματικό χρόνο στις κάρτες γραφικών της σειράς GeForce RTX, είναι δύσκολο να αμφισβητηθεί ότι αυτή η τεχνολογία (σε λογικό συνδυασμό με τον αλγόριθμο ραστεροποίησης) είναι το μέλλον των παιχνιδιών υπολογιστή. Ωστόσο, οι GPU που βασίζονται στην αρχιτεκτονική Turing με εξειδικευμένους πυρήνες RT θεωρούνταν μέχρι πρόσφατα η μόνη κατηγορία διακριτών GPU που έχουν την κατάλληλη υπολογιστική ισχύ για αυτό.
Όπως έδειξαν οι δοκιμές των πρώτων παιχνιδιών που κατέκτησαν το Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus και Shadow of the Tomb Raider), ακόμη και οι επιταχυντές GeForce RTX (ειδικά ο νεότερος από αυτούς, το RTX 2060) παρουσιάζουν σημαντική πτώση στους ρυθμούς καρέ στο εργασίες υβριδικής απόδοσης. Παρά τις πρώτες επιτυχίες, η ανίχνευση ακτίνων σε πραγματικό χρόνο δεν είναι ακόμη μια ώριμη τεχνολογία. Μόνο όταν όχι μόνο οι πιο προηγμένες και ακριβές συσκευές, αλλά και οι κάρτες γραφικών μεσαίας κατηγορίας φτάσουν στα ίδια πρότυπα απόδοσης στο νέο κύμα παιχνιδιών, θα μπορούμε να δηλώσουμε ότι η αλλαγή παραδείγματος που ξεκίνησε η εταιρεία του Jensen Huang έχει επιτέλους πραγματοποιηθεί.
Ανίχνευση ακτίνων στο Pascals - πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Αλλά τώρα, ενώ δεν έχει ειπωθεί ούτε λέξη για τον μελλοντικό διάδοχο της αρχιτεκτονικής Turing, η NVIDIA αποφάσισε να τονώσει την πρόοδο. Στην εκδήλωση GPU Technology Conference τον περασμένο μήνα, η πράσινη ομάδα ανακοίνωσε ότι οι επιταχυντές σε τσιπ Pascal, καθώς και τα κατώτερα μέλη της οικογένειας Turing (σειρά GeForce GTX 16), θα αποκτήσουν λειτουργικότητα ανίχνευσης ακτίνων σε πραγματικό χρόνο στο ίδιο επίπεδο με το RTX - επώνυμα προϊόντα. Σήμερα, το υποσχόμενο πρόγραμμα οδήγησης μπορεί ήδη να ληφθεί στον επίσημο ιστότοπο της NVIDIA και η λίστα των συσκευών περιλαμβάνει μοντέλα της οικογένειας GeForce 10, ξεκινώντας από το GeForce GTX 1060 (έκδοση 6 GB), τον επαγγελματικό επιταχυντή TITAN V στο τσιπ Volta, και, φυσικά, νεοαφιχθέντα μοντέλα στην κατηγορία μεσαίας τιμής στο chip TU116 - GeForce GTX 1660 και GTX 1660 Ti. Η ενημέρωση επηρέασε επίσης φορητούς υπολογιστές με τις αντίστοιχες GPU.
Από τεχνική άποψη, δεν υπάρχει τίποτα υπερφυσικό εδώ. Οι GPU με ενοποιημένες μονάδες shader ήταν σε θέση να εκτελούν Ray Tracing πολύ πριν από την έλευση της αρχιτεκτονικής Turing, αν και εκείνη την εποχή δεν ήταν αρκετά γρήγορες ώστε αυτή η δυνατότητα να είναι περιζήτητη στα παιχνίδια. Επιπλέον, δεν υπήρχε ενιαίο πρότυπο για μεθόδους λογισμικού, εκτός από κλειστά API όπως το αποκλειστικό NVIDIA OptiX. Τώρα που υπάρχει μια επέκταση DXR για το Direct3D 12 και παρόμοιες βιβλιοθήκες στη διεπαφή προγραμματισμού Vulkan, η μηχανή παιχνιδιού μπορεί να έχει πρόσβαση σε αυτές ανεξάρτητα από το αν η GPU είναι εξοπλισμένη με εξειδικευμένη λογική, αρκεί ο οδηγός να παρέχει αυτήν τη δυνατότητα. Τα τσιπ Turing έχουν ξεχωριστούς πυρήνες RT για το σκοπό αυτό, και στην αρχιτεκτονική Pascal GPU και στον επεξεργαστή TU116, η ανίχνευση ακτίνων υλοποιείται σε μια υπολογιστική μορφή γενικής χρήσης σε μια σειρά από shader ALU.
Ωστόσο, όλα όσα γνωρίζουμε για την αρχιτεκτονική Turing από την ίδια τη NVIDIA υποδηλώνουν ότι το Pascal δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές με δυνατότητα DXR. Στην περσινή παρουσίαση αφιερωμένη στα κορυφαία μοντέλα της οικογένειας Turing - GeForce RTX 2080 και RTX 2080 Ti - οι μηχανικοί παρουσίασαν τους ακόλουθους υπολογισμούς. Εάν ρίξετε όλους τους πόρους της καλύτερης κάρτας γραφικών καταναλωτών της τελευταίας γενιάς - της GeForce GTX 1080 Ti - στους υπολογισμούς ανίχνευσης ακτίνων, η απόδοση που θα προκύψει δεν θα υπερβαίνει το 11% αυτού που θεωρητικά μπορεί να κάνει το RTX 2080 Ti. Εξίσου σημαντικό είναι ότι οι ελεύθεροι πυρήνες CUDA του τσιπ Turing μπορούν ταυτόχρονα να χρησιμοποιηθούν για παράλληλη επεξεργασία άλλων στοιχείων εικόνας - εκτέλεση προγραμμάτων shader, ουρά μη γραφικών υπολογισμών Direct3D κατά την ασύγχρονη εκτέλεση κ.λπ.
Στα πραγματικά παιχνίδια, η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη, επειδή στους υπάρχοντες προγραμματιστές υλικού χρησιμοποιούν λειτουργίες DXR σε δόσεις και η μερίδα του λέοντος του υπολογιστικού φορτίου εξακολουθεί να καταλαμβάνεται από οδηγίες ραστεροποίησης και σκίασης. Επιπλέον, ορισμένα από τα διάφορα εφέ που δημιουργούνται χρησιμοποιώντας την ανίχνευση ακτίνων μπορούν επίσης να εκτελεστούν καλά στους πυρήνες CUDA των τσιπ Pascal. Για παράδειγμα, οι επιφάνειες καθρέφτη στο Battlefield V δεν συνεπάγονται δευτερεύουσα ανάκλαση ακτίνων και επομένως αποτελούν εφικτό φορτίο για ισχυρές κάρτες γραφικών της προηγούμενης γενιάς. Το ίδιο ισχύει για τις σκιές στο Shadow of the Tomb Raider, αν και η απόδοση σύνθετων σκιών που σχηματίζονται από πολλαπλές πηγές φωτός είναι ήδη πιο δύσκολη υπόθεση. Ωστόσο, η παγκόσμια κάλυψη στο Metro Exodus είναι δύσκολη ακόμη και για τον Turing και ο Pascal δεν μπορεί να αναμένεται να παράγει συγκρίσιμα αποτελέσματα σε κανέναν βαθμό.
Ό,τι και να πει κανείς, μιλάμε για πολλαπλή διαφορά στη θεωρητική απόδοση μεταξύ εκπροσώπων της αρχιτεκτονικής Turing και των πλησιέστερων αναλόγων τους στο πυρίτιο Pascal. Επιπλέον, όχι μόνο η παρουσία πυρήνων RT, αλλά και οι πολυάριθμες γενικές βελτιώσεις που χαρακτηρίζουν τους επιταχυντές νέας γενιάς παίζουν υπέρ του Turing. Έτσι, τα τσιπ Turing μπορούν να εκτελούν παράλληλες λειτουργίες σε πραγματικά (FP32) και ακέραια (INT) δεδομένα, να φέρουν μεγάλη ποσότητα τοπικής μνήμης cache και ξεχωριστούς πυρήνες CUDA για υπολογισμούς μειωμένης ακρίβειας (FP16). Όλα αυτά σημαίνουν ότι ο Turing όχι μόνο χειρίζεται καλύτερα τα προγράμματα shader, αλλά μπορεί επίσης να υπολογίσει την ανίχνευση ακτίνων σχετικά αποτελεσματικά χωρίς εξειδικευμένα μπλοκ. Εξάλλου, αυτό που κάνει την απόδοση με χρήση Ray Tracing τόσο εντατική σε πόρους δεν είναι μόνο και όχι τόσο η αναζήτηση τομών μεταξύ ακτίνων και στοιχείων γεωμετρίας (κάτι που κάνουν οι πυρήνες RT), αλλά ο υπολογισμός του χρώματος στο σημείο τομής (σκίαση). Και παρεμπιπτόντως, τα αναφερόμενα πλεονεκτήματα της αρχιτεκτονικής Turing ισχύουν πλήρως για τις GeForce GTX 1660 και GTX 1660 Ti, αν και το τσιπ TU116 δεν έχει πυρήνες RT, επομένως οι δοκιμές αυτών των καρτών βίντεο με ανίχνευση ακτίνων λογισμικού παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον.
Αλλά αρκετή θεωρία, γιατί έχουμε ήδη συλλέξει δεδομένα για την απόδοση των “Pascals” (καθώς και των νεότερων “Turings”) στα Battlefield V, Metro Exodus και Shadow of the Tomb Raider με βάση τις δικές μας μετρήσεις. Σημειώστε ότι ούτε το πρόγραμμα οδήγησης ούτε τα ίδια τα παιχνίδια προσαρμόζουν τον αριθμό των ακτίνων για να μειώσουν το φορτίο στις GPU χωρίς πυρήνες RT, πράγμα που σημαίνει ότι η ποιότητα των εφέ στα GeForce GTX και GeForce RTX θα πρέπει να είναι ίδια.
Δοκιμαστική βάση, μεθοδολογία δοκιμών
| Περίπτερο δοκιμής | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, σταθερή συχνότητα) |
| Μητρική πλακέτα | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Λειτουργική μνήμη | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ROM | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Μονάδα τροφοδοσίας | Corsair AX1200i, 1200 W |
| Σύστημα ψύξης CPU | Corsair Hydro Series H115i |
| Корпус | Πάγκος δοκιμής CoolerMaster V1.0 |
| Παρακολουθήστε | NEC EA244UHD |
| Λειτουργικό σύστημα | Windows 10 Pro x64 |
| Λογισμικό GPU NVIDIA | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready Πρόγραμμα οδήγησης 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready Πρόγραμμα οδήγησης 425.31 |
| Δοκιμές παιχνιδιού | ||||
|---|---|---|---|---|
| Παιχνίδι | API | Ρυθμίσεις, μέθοδος δοκιμής | Αντιπαραβολή πλήρους οθόνης | |
| 1920×1080 / 2560×1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, αποστολή Liberte. Μέγιστη. ποιότητα γραφικών | Υψηλό ΤΑΑ | Υψηλό ΤΑΑ |
| Εξόδου από το μετρό | DirectX 12 | Ενσωματωμένο σημείο αναφοράς. Προφίλ ποιότητας Ultra Graphics | ΤΑΑ | ΤΑΑ |
| Σκιά του Tomb Raider | DirectX 12 | Ενσωματωμένο σημείο αναφοράς. Μέγιστη. ποιότητα γραφικών | SMAA 4x | Μακριά από |
Οι δείκτες του μέσου και του ελάχιστου ρυθμού καρέ προέρχονται από τη σειρά των χρόνων απόδοσης μεμονωμένων καρέ, η οποία καταγράφεται από το ενσωματωμένο σημείο αναφοράς (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) ή το βοηθητικό πρόγραμμα OCAT, εάν το παιχνίδι δεν έχει (Battlefield V).
Ο μέσος ρυθμός καρέ στα γραφήματα είναι το αντίστροφο του μέσου χρόνου καρέ. Για να εκτιμηθεί ο ελάχιστος ρυθμός καρέ, υπολογίζεται ο αριθμός των πλαισίων που σχηματίζονται σε κάθε δευτερόλεπτο της δοκιμής. Από αυτόν τον πίνακα αριθμών, επιλέγεται η τιμή που αντιστοιχεί στο 1ο εκατοστημόριο της κατανομής.
Συμμετέχοντες στο τεστ
Οι ακόλουθες κάρτες γραφικών συμμετείχαν στη δοκιμή απόδοσης:
- 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).
Battlefield V
Λόγω του γεγονότος ότι το ίδιο το Battlefield V είναι ένα αρκετά ελαφρύ παιχνίδι (ειδικά σε λειτουργίες 1080p και 1440p), και χρησιμοποιεί ανίχνευση ακτίνων σε ενημερώσεις κώδικα, η δοκιμή της σειράς GeForce 10 με την επιλογή DXR έδωσε ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Ωστόσο, από όλα τα μοντέλα χωρίς υποστήριξη Ray Tracing σε επίπεδο πυριτίου, έπρεπε να περιοριστούμε στα μοντέλα GTX 1070/1070 Ti και GTX 1080/1080 Ti. Τα παιχνίδια Electronic Arts αντιδρούν με καχυποψία σε συχνές αλλαγές στη διαμόρφωση του υλικού και αποκλείουν τον χρήστη για μια ή περισσότερες ημέρες. Επομένως, οι μετρήσεις απόδοσης της GeForce GTX 1060 και δύο συσκευών της σειράς GeForce GTX 16 θα εμφανιστούν σε αυτό το άρθρο αργότερα, μόλις το Battlefield V καταργήσει τους περιορισμούς από το μηχάνημα δοκιμής μας.
Σε ποσοστιαία βάση, οποιοσδήποτε από τους συμμετέχοντες στη δοκιμή παρουσίασε περίπου την ίδια πτώση στην απόδοση σε διάφορες ρυθμίσεις ποιότητας ανίχνευσης ακτίνων, ανεξάρτητα από την ανάλυση οθόνης. Έτσι, η απόδοση των καρτών βίντεο με την επωνυμία GeForce RTX 20 μειώνεται κατά 28–43% με εφέ DXR χαμηλής και μέσης ποιότητας και κατά 37–53% με υψηλή και μέγιστη ποιότητα.
Αν μιλάμε για παλαιότερα μοντέλα της οικογένειας GeForce 10, τότε στα επίπεδα ανίχνευσης ακτίνων χαμηλής και μεσαίας ακτινοβολίας το παιχνίδι χάνει από 36 έως 42% των FPS και σε υψηλή ποιότητα (ρυθμίσεις υψηλής και Ultra) το DXR ήδη τρώει 54–67 % του ρυθμού καρέ. Σημειώστε ότι σε πολλές, αν όχι στις περισσότερες, σκηνές παιχνιδιών Battlefield V δεν υπάρχει καμία διακριτή διαφορά μεταξύ των ρυθμίσεων Low και Medium ή μεταξύ High και Ultra, όσον αφορά είτε την καθαρότητα της εικόνας είτε την απόδοση. Με την ελπίδα ότι οι GPU της Pascal θα ήταν πιο ευαίσθητες σε αυτήν τη ρύθμιση, πραγματοποιήσαμε δοκιμές και στις τέσσερις ρυθμίσεις. Πράγματι, εμφανίστηκαν ορισμένες διαφορές, αλλά μόνο σε ανάλυση 2160p και εντός 6% FPS.
Σε απόλυτους όρους, οποιοσδήποτε από τους παλαιότερους επιταχυντές στα τσιπ Pascal μπορεί να διατηρήσει ρυθμούς καρέ πάνω από 60 FPS σε λειτουργία 1080p με μειωμένη ποιότητα ανάκλασης και η GeForce GTX 1080 Ti ισχυρίζεται παρόμοιο αποτέλεσμα ακόμη και όταν ανιχνεύει σε Υψηλό επίπεδο. Αλλά μόλις μεταβείτε σε ανάλυση 1440p, μόνο οι GeForce GTX 1080 και GTX 1080 Ti παρέχουν έναν άνετο ρυθμό καρέ 60 FPS ή υψηλότερο με ποιότητα ανίχνευσης ακτίνων χαμηλής ή μέσης και σε λειτουργία 4K, καμία από τις κάρτες προηγούμενης γενιάς δεν έχει την κατάλληλη υπολογιστική ισχύ ( όπως, πράγματι, κάθε Turing με εξαίρεση τη ναυαρχίδα GeForce RTX 2080 Ti).
Αν αναζητήσουμε παραλληλισμούς μεταξύ συγκεκριμένων επιταχυντών με τις μάρκες GeForce GTX 10 και GeForce RTX 20, τότε το καλύτερο μοντέλο της προηγούμενης γενιάς (GeForce GTX 1080 Ti), το οποίο είναι ανάλογο του GeForce RTX 2080 σε τυπικές εργασίες απόδοσης χωρίς DXR, έπεσε στο επίπεδο του GeForce RTX 2070 με μειωμένη ποιότητα ανίχνευσης ακτίνων και σε υψηλά επίπεδα μπορεί να παλέψει μόνο με το GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, μέγ. Ποιότητα | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 ΤΑΑ | |||||
| RT Off | Χαμηλό RT | RT Medium | R.T High | 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% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| 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% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| Battlefield V, μέγ. Ποιότητα | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 ΤΑΑ | |||||
| RT Off | Χαμηλό RT | RT Medium | R.T High | 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% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| 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% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| Battlefield V, μέγ. Ποιότητα | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 ΤΑΑ | |||||
| RT Off | Χαμηλό RT | RT Medium | R.T High | 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% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
| 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% | Νδ | Νδ | Νδ | Νδ |
Πηγή: 3dnews.ru