Después de que NVIDIA demostró el trazado de rayos en tiempo real en las tarjetas de video de la serie GeForce RTX, es difícil dudar de que esta tecnología (en combinación razonable con el algoritmo de rasterización) es el futuro de los juegos de computadora. Sin embargo, las GPU basadas en la arquitectura Turing con núcleos RT especializados se consideraban hasta hace poco la única categoría de GPU discretas que tenían la potencia informática adecuada para ello.
Como han demostrado las pruebas de los primeros juegos que dominan el Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus y Shadow of the Tomb Raider), incluso los aceleradores GeForce RTX (especialmente el más joven de ellos, el RTX 2060) experimentan una caída significativa en la velocidad de fotogramas en Tareas de renderizado híbrido. A pesar de los primeros éxitos, el trazado de rayos en tiempo real aún no es una tecnología madura. Sólo cuando no sólo los dispositivos más avanzados y caros, sino también las tarjetas gráficas de gama media alcancen los mismos estándares de rendimiento en la nueva ola de juegos, será posible declarar que el cambio de paradigma iniciado por la empresa de Jensen Huang finalmente se ha producido.
Trazado de rayos en pascales: pros y contras
Pero ahora, aunque no se ha dicho ni una palabra sobre el futuro sucesor de la arquitectura Turing, NVIDIA ha decidido impulsar el progreso. En el evento GPU Technology Conference del mes pasado, el equipo verde anunció que los aceleradores de los chips Pascal, así como los miembros de gama baja de la familia Turing (serie GeForce GTX 16), obtendrán una funcionalidad de trazado de rayos en tiempo real a la par con RTX. -productos de marca. Hoy en día, el controlador prometido ya se puede descargar en el sitio web oficial de NVIDIA, y la lista de dispositivos incluye modelos de la familia GeForce 10, comenzando con la GeForce GTX 1060 (versión de 6 GB), el acelerador profesional TITAN V en el chip Volta. y, por supuesto, los modelos recién llegados en la categoría de precio medio con el chip TU116: GeForce GTX 1660 y GTX 1660 Ti. La actualización también afectó a los portátiles con las GPU correspondientes.
Desde un punto de vista técnico, aquí no hay nada sobrenatural. Las GPU con unidades de sombreado unificadas podían realizar Ray Tracing mucho antes de la llegada de la arquitectura Turing, aunque en ese momento no eran lo suficientemente rápidas como para que esta capacidad tuviera demanda en los juegos. Además, no existía un estándar uniforme para los métodos de software, aparte de las API cerradas como la patentada NVIDIA OptiX. Ahora que hay una extensión DXR para Direct3D 12 y bibliotecas similares en la interfaz de programación Vulkan, el motor del juego puede acceder a ellas independientemente de si la GPU está equipada con lógica especializada, siempre que el controlador proporcione esta capacidad. Los chips Turing tienen núcleos RT separados para este propósito, y en la GPU de arquitectura Pascal y el procesador TU116, el trazado de rayos se implementa en un formato informático de uso general en una serie de ALU de sombreado.
Sin embargo, todo lo que sabemos sobre la arquitectura Turing a través de la propia NVIDIA sugiere que Pascal no es adecuado para aplicaciones habilitadas para DXR. En la presentación del año pasado dedicada a los modelos insignia de la familia Turing, GeForce RTX 2080 y RTX 2080 Ti, los ingenieros presentaron los siguientes cálculos. Si se incluyen todos los recursos de la mejor tarjeta gráfica de consumo de la última generación, la GeForce GTX 1080 Ti, en los cálculos de trazado de rayos, el rendimiento resultante no superará el 11% de lo que teóricamente es capaz la RTX 2080 Ti. Igualmente importante es que los núcleos CUDA libres del chip Turing se pueden utilizar al mismo tiempo para el procesamiento paralelo de otros componentes de la imagen: ejecución de programas de sombreado, una cola de cálculos Direct3D no gráficos durante la ejecución asincrónica, etc.
En los juegos reales, la situación es más complicada, porque en el hardware existente los desarrolladores usan funciones DXR en dosis, y la mayor parte de la carga informática todavía está ocupada por instrucciones de rasterización y sombreado. Además, algunos de los diversos efectos que se crean mediante el trazado de rayos también se pueden ejecutar bien en los núcleos CUDA de los chips Pascal. Por ejemplo, las superficies de los espejos en Battlefield V no implican un reflejo secundario de los rayos y, por lo tanto, son una carga factible para potentes tarjetas de video de la generación anterior. Lo mismo se aplica a las sombras en Shadow of the Tomb Raider, aunque renderizar sombras complejas formadas por múltiples fuentes de luz ya es una tarea más difícil. Pero la cobertura global en Metro Exodus es difícil incluso para Turing, y no se puede esperar que Pascal produzca resultados comparables en ninguna medida.
Digan lo que digan, estamos hablando de múltiples diferencias en el rendimiento teórico entre los representantes de la arquitectura de Turing y sus análogos más cercanos en el silicio Pascal. Además, no sólo la presencia de núcleos RT, sino también numerosas mejoras generales características de los aceleradores de nueva generación juegan a favor de Turing. Por lo tanto, los chips Turing pueden realizar operaciones paralelas con datos reales (FP32) y enteros (INT), transportar una gran cantidad de memoria caché local y núcleos CUDA separados para cálculos de precisión reducida (FP16). Todo esto significa que Turing no sólo maneja mejor los programas de sombreado, sino que también puede calcular el trazado de rayos de manera relativamente eficiente sin bloques especializados. Después de todo, lo que hace que el renderizado con Ray Tracing consuma tantos recursos no es solo y no tanto la búsqueda de intersecciones entre rayos y elementos geométricos (lo que hacen los núcleos RT), sino el cálculo del color en el punto de intersección (sombreado). Y, por cierto, las ventajas enumeradas de la arquitectura Turing se aplican plenamente a las GeForce GTX 1660 y GTX 1660 Ti, aunque el chip TU116 no tiene núcleos RT, por lo que las pruebas de estas tarjetas de video con trazado de rayos por software son de particular interés.
Pero basta de teoría, porque ya hemos recopilado datos sobre el rendimiento de los "Pascals" (así como de los "Turings" más jóvenes) en Battlefield V, Metro Exodus y Shadow of the Tomb Raider basándose en nuestras propias mediciones. Tenga en cuenta que ni el controlador ni los juegos ajustan la cantidad de rayos para reducir la carga en las GPU sin núcleos RT, lo que significa que la calidad de los efectos en GeForce GTX y GeForce RTX debería ser la misma.
Banco de pruebas, metodología de prueba.
| Banco de pruebas | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, frecuencia fija) |
| Материнская плата | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Memoria operativa | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| PFU | SSD Intel 760p, 1024 GB |
| Блок питания | Corsario AX1200i, 1200W |
| sistema de refrigeración de la CPU | Corsair Hydro Serie H115i |
| viviendas | Banco de pruebas CoolerMaster V1.0 |
| Monitor | NEC EA244UHD |
| Sistema operativo | Ventanas 10 Pro x64 |
| Software de GPU NVIDIA | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | Controlador NVIDIA GeForce Game Ready 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | Controlador NVIDIA GeForce Game Ready 425.31 |
| Pruebas de juego | ||||
|---|---|---|---|---|
| Juego | API | Configuración, método de prueba | Antialiasing de pantalla completa | |
| 1920 × 1080/2560 × 1440 | × 3840 2160 | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, misión Liberté. Máx. calidad de los gráficos | TAA alto | TAA alto |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Punto de referencia incorporado. Perfil de calidad de gráficos ultra | TAA | TAA |
| La sombra del Tomb Raider | DirectX 12 | Punto de referencia incorporado. Máx. calidad de los gráficos | SMAA 4x | Apagado |
Los indicadores de velocidad de cuadros promedio y mínima se derivan de la serie de tiempos de renderizado de cuadros individuales, que se registra mediante el punto de referencia integrado (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) o la utilidad OCAT, si el juego no tiene uno. (Campo de batalla V).
La velocidad de fotogramas promedio en los gráficos es la inversa del tiempo de fotograma promedio. Para estimar la velocidad de fotogramas mínima, se calcula el número de fotogramas formados en cada segundo de la prueba. De esta matriz de números, se selecciona el valor correspondiente al 1er percentil de la distribución.
Participantes de la prueba
Las siguientes tarjetas de video participaron en las pruebas de rendimiento:
- NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Edición Fundadores (1350/14000 MHz, 11 GB);
- NVIDIA GeForce GTX 2080 Edición Fundadores (1515/14000 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce RTX 2070 Edición Fundadores (1410/14000 MHz, 8 GB);
- NVIDIA GeForce RTX 2060 Edición Fundadores (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
Debido al hecho de que Battlefield V en sí es un juego bastante liviano (especialmente en los modos 1080p y 1440p) y utiliza trazado de rayos en parches, probar la serie GeForce 10 con la opción DXR arrojó resultados alentadores. Sin embargo, de todos los modelos sin soporte Ray Tracing a nivel de silicio, tuvimos que limitarnos a los modelos GTX 1070/1070 Ti y GTX 1080/1080 Ti. Los juegos de Electronic Arts reaccionan con sospecha a los frecuentes cambios en la configuración del hardware y bloquean al usuario durante un período de uno o varios días. Por lo tanto, las mediciones de rendimiento de la GeForce GTX 1060 y dos dispositivos de la serie GeForce GTX 16 aparecerán en este artículo más adelante, tan pronto como Battlefield V elimine las restricciones de nuestra máquina de prueba.
En términos porcentuales, cualquiera de los participantes de la prueba experimentó aproximadamente la misma caída en el rendimiento en varias configuraciones de calidad del trazado de rayos, independientemente de la resolución de la pantalla. Por lo tanto, el rendimiento de las tarjetas de video de la marca GeForce RTX 20 disminuye entre un 28% y un 43% con efectos DXR de calidad baja y media, y entre un 37% y un 53% con calidad alta y máxima.
Si hablamos de modelos más antiguos de la familia GeForce 10, en los niveles de trazado de rayos Bajo y Medio el juego pierde del 36 al 42% de FPS, y en alta calidad (configuraciones Alta y Ultra) DXR ya consume entre 54 y 67. % de la velocidad de fotogramas. Tenga en cuenta que en muchas, si no en la mayoría, de las escenas del juego Battlefield V no hay una diferencia perceptible entre las configuraciones Baja y Media, o entre Alta y Ultra, en términos de claridad de imagen o rendimiento. Con la esperanza de que las GPU Pascal fueran más sensibles a esta configuración, realizamos pruebas en las cuatro configuraciones. De hecho, aparecieron ciertas diferencias, pero sólo a una resolución de 2160p y dentro del 6% de FPS.
En términos absolutos, cualquiera de los aceleradores más antiguos de los chips Pascal puede mantener velocidades de cuadro por encima de 60 FPS en modo 1080p con una calidad de reflexión reducida, y la GeForce GTX 1080 Ti afirma un resultado similar incluso cuando se traza en el nivel Alto. Pero una vez que pasa a una resolución de 1440p, solo las GeForce GTX 1080 y GTX 1080 Ti ofrecen una cómoda velocidad de fotogramas de 60 FPS o superior con una calidad de trazado de rayos baja o media, y en modo 4K, ninguna de las tarjetas de la generación anterior tiene la potencia informática adecuada ( como, de hecho, cualquier Turing a excepción de la emblemática GeForce RTX 2080 Ti).
Si buscamos paralelos entre aceleradores específicos de las marcas GeForce GTX 10 y GeForce RTX 20, entonces el mejor modelo de la generación anterior (GeForce GTX 1080 Ti), que es un análogo de la GeForce RTX 2080 en tareas de renderizado estándar sin DXR, cayó al nivel de la GeForce RTX 2070 con trazado de rayos de calidad reducida, y en niveles altos solo puede luchar con la GeForce RTX 2060.
| Campo de batalla V, máx. Calidad | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT desactivado | RT bajo | RT Medio | RT alto | RT ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100% | - 28% | - 28% | - 37% | - 39% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8GB) | 100% | - 34% | - 35% | - 43% | - 44% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8GB) | 100% | - 35% | - 36% | - 46% | - 45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6GB) | 100% | - 42% | - 43% | - 50% | - 51% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6GB) | 100% | Nd | Nd | Nd | Nd |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | Nd | Nd | Nd | Nd |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11GB) | 100% | - 40% | - 39% | - 54% | - 58% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100% | - 41% | - 41% | - 57% | - 61% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8GB) | 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 |
| Campo de batalla V, máx. Calidad | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT desactivado | RT bajo | RT Medio | RT alto | RT ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100% | - 33% | - 34% | - 44% | - 45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8GB) | 100% | - 37% | - 38% | - 47% | - 49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8GB) | 100% | - 36% | - 36% | - 48% | - 48% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6GB) | 100% | - 41% | - 42% | - 51% | - 52% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6GB) | 100% | Nd | Nd | Nd | Nd |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | Nd | Nd | Nd | Nd |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11GB) | 100% | - 40% | - 40% | - 59% | - 62% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100% | - 36% | - 39% | - 59% | - 63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8GB) | 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 |
| Campo de batalla V, máx. Calidad | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT desactivado | RT bajo | RT Medio | RT alto | RT ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100% | - 30% | - 30% | - 44% | - 47% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8GB) | 100% | - 31% | - 32% | - 46% | - 49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8GB) | 100% | - 40% | - 38% | - 53% | - 52% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6GB) | 100% | - 28% | - 30% | - 44% | - 53% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6GB) | 100% | Nd | Nd | Nd | Nd |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | Nd | Nd | Nd | Nd |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11GB) | 100% | - 36% | - 37% | - 60% | - 63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100% | - 40% | - 43% | - 64% | - 67% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8GB) | 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 |
Fuente: 3dnews.ru