Uus artikkel: Kas GeForce RTX on enam vajalik? Ray-tracing testid GeForce GTX 10 ja 16 kiipide peal

Pärast seda, kui NVIDIA demonstreeris reaalajas ray tracingut GeForce RTX seeria grafikanõuetes, on raske kahelda, et just selle tehnoloogia (mõistlikus kombinatsioonis rasteriseerimise algoritmiga) on tulevik arvutimängude jaoks. Siiski on Turingi arhitektuuri põhised graafikaprotsessorid, millel on spetsialiseeritud RT tuumad, kuni hiljuti olnud ainus diskreetsete GPU-de kategooria, mis omab sobivat arvutusvõimet.

Kuidas on näidanud esimesed mängutestid, mis on omandanud Ray Tracingu (Battlefield V, Metro Exodus ja Shadow of the Tomb Raider), isegi GeForce RTX kiirendid (eriti neist madalam - RTX 2060) kogevad olulist langust kaadrisageduses hübriidrendimise ülesannetes. Vaatamata esialgsetele edusammudele ei saa reaalajas ray tracingut veel pidada küpsetehnoloogiaks. Alles siis, kui mitte ainult kõige edasiminevamad ja kallimad seadmed, vaid ka keskmise hinnaklassi grafikaardid saavutavad uue laine mängude järjepideva toimivuse, võime kuulutada, et Jensen Huang poolt käivitatud paradigmi vahetus on lõpuks toimunud.

Ray tracing Pascalitel - plussid ja miinused

Kuid juba praegu, enne kui Turingi arhitektuuri tulevase järeltulija kohta on öeldud ühtki sõna, on NVIDIA otsustanud edusamme kiirendada. Eelmisel kuul GPU Technology Conference'il teatas roheline meeskond, et Pascalil põhinevad kiirendid ja Turingi perede madalamad esindajad (GeForce GTX 16 seeria) saavad reaalajas ray tracingu funktsiooni, samas kui RTX brändi tooted. Täna on lubatud draiver juba allalaaditav NVIDIA ametlikult veebisaidilt ja seadmete nimekiri sisaldab GeForce 10 seeria mudeleid, alustades GeForce GTX 1060 (6 GB versioon), professionaalse kiirendi TITAN V Volta kiibiga ja loomulikult keskmise hinnaklassi uustulnukaid TU116 kiibil - GeForce GTX 1660 ja GTX 1660 Ti. Uuendus puudutas ka sülearvuteid, millel on vastavad GPU-d.

Tehnilisest aspektist ei ole siin midagi üleloomulikku. Ühildatud shader-blokeid kasutavad graafikaprotsessorid suutsid Ray Tracingut teostada ammu enne Turing arhitektuuri ilmumist, kuigi sel ajal puudus piisav jõudlus, et seda mängudes nõutavaks muuta. Lisaks puudus universaalne tarkvaraline standard, peale suletud API-de nagu NVIDIA OptiX. Nüüd, kui Direct3D 12 jaoks on olemas DXR laiendus ja sarnased raamatukogud Vulkan API-s, saab mängumootor neid kasutada, olenemata sellest, kas graafikaprotsessoril on spetsialiseeritud loogika — niipea kui draiver toob selle võimaluse. Turingi kiipides on selleks erinevad RT-ydrid, samas kui Pascal arhitektuuri ja TU116 protsessoris on ray tracing teostatud üldotstarbeliste arvutuste vormingus ALU shaderite kogumiga.

Siiski, kõik, mis me teame Turingi arhitektuurist NVIDIA enda sõnade järgi, viitab sellele, et Pascal ei sobi DXR-i toetavate rakenduste tarbeks. Eelmisel aastal toimunud esitlusel, kus käsitleti Turingi pere lipulaevade mudeleid — GeForce RTX 2080 ja RTX 2080 Ti — tõid insenerid välja järgmised andmed. Kui suunata kõik ressursid parima tarbijate graafikakaardi eelmisest põlvkonnast — GeForce GTX 1080 Ti — ray tracingu arvutamiseks, ei ületa lõppvõimekus 11% sellest, mida RTX 2080 Ti teoorias suudab. Samuti on oluline, et Turingi kiibi vabade CUDA-ydrite kasutamine samal ajal teiste pildikomponentide paralleelse töötlemise jaoks — shaderprogrammide teostamine, Direct3D mittegraafiliste kalkulatsioonide järjekorra töötlemine asünkroonses täitmises jne.

Reaalsetes mängudes on olukord keerulisem, sest olemasoleval riistvaral kasutavad arendajad DXR-i funktsioone ettevaatlikult ning suure osa arvutuskoormusest kannavad endiselt rasteriseerimine ja shaderi käsud. Lisaks suudavad mitmed erinevad efektid, mida loovad kiiruskiirte jälgimise abil, kenasti töötada ka Pascali kiipide CUDA-üksustes. Näiteks Battlefield V-s ei eelda peegelpinnad kiirte tagarefleksioonide loomist, seega on need nõudlikud ainult eelmise põlvkonna võimsatele graafikakaartidele. Sama kehtib ka Shadow of the Tomb Raider'i varjude kohta, kuigi keeruliste varjude renderdamine, mida vormivad mitmed valgusallikad, on juba keerulisem ülesanne. Aga globaalne valgustus Metro Exoduses on isegi "Turingile" raskesti saavutatav ning Pascalilt ei tasu oodata mingilgi määral võrreldavaid tulemusi.

Kuidas iganes vaadata, räägime teoreetilise jõudluse kordset erinevust Turingi arhitektuuri esindajate ja nende lähimate analoogide vahel Pascalis. Muidugi mängib Turingi kasuks mitte ainult RT-üksuste olemasolu, vaid ka hulgaliselt üldisi täiustusi, mis on iseloomulikud uue põlvkonna kiirenditele. Nii oskavad Turingi kiibid paralleelselt teostada operatsioone reaalarvuliste (FP32) ja täisarvuliste (INT) andmete üle, omavad suurt kohalikku vahemälu ja eraldi CUDA-üksuseid madalama täpsusega arvutuste jaoks (FP16). See kõik tähendab, et Turing suudab mitte ainult paremini hakkama saada shaderi programmidega, vaid suudab ka võrdselt efektiivselt arvutada kiirte jälgimist ilma spetsialiseeritud plokkideta. Lõppude lõpuks tekitab nii ressursimahukaks renderdamiseks Ray Tracing mitte ainult ja mitte niivõrd kiirte ning geomeetria elementide vaheliste ristmike leidmine (millega tegelevad RT-üksused), vaid ka värvi arvutamine ristumispunktis (shading). Muide, Turingi arhitektuuri loetletud eelised kehtivad täielikult GeForce GTX 1660 ja GTX 1660 Ti kohta, kuigi TU116 kiibil pole RT-üksusi, mistõttu nende graafikakaartide testid tarkvarapõhise kiirte jälgimisega on erilise huvi all.

Aga jätame teooria kõrvale, sest oleme juba kogunud andmeid 'Pascalite' (ja nooremate 'Tüüringute') jõudluse kohta mängudes Battlefield V, Metro Exodus ja Shadow of the Tomb Raider meie enda mõõtmiste põhjal. T märkame, et ei draiver ega mängud ise reguleeri kiirte arvu, et vähendada koormust GPU-dele, millel pole RT-tuumasid, seega peab efektide kvaliteet GeForce GTX ja GeForce RTX kaartidel olema sama.

Testpingutus, katsemeetod

Keskmiste ja minimaalsete kaadrisageduste näitajad on saadud individuaalsete kaadrite renderdamise aja massiivist, mille on salvestanud sisseehitatud bänkmärker (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) või utiliit OCAT, kui mängus see puudub (Battlefield V).

Keskmine kaadri muutumise sagedus diagrammide peal on arv, mis on vastupidine keskmisele kaadri ajale. Minimaalse kaadrisageduse hindamiseks arvestatakse, kui palju kaadreid genereeritakse iga testimise sekundi jooksul. Sellest arvude massiivist valitakse väärtus, mis vastab 1. protsendile jaotumisest.

Testimise osalejad

Tulemuslikkuse testimisel osalesid järgmised videokaardid:

• 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

Kuna Battlefield V on ise üsna vähenenud nõudlusega mäng (eriti 1080p ja 1440p režiimides) ning ray tracingut rakendatakse seal osaliselt, tõid GeForce 10-seeria testid DXR valikuga julgustavad tulemused. Siiski pidime kõigi ilma ray tracingu toeta silikoonimudelite seas piirduma GTX 1070/1070 Ti ja GTX 1080/1080 Ti mudelitega. Electronic Arts'i mängud reageerivad kahtlaselt sagedastele riistvarakonfiguratsioonide vahetustele ja blokeerivad kasutajat ühe või mitme päeva jooksul. Seetõttu ilmuvad GeForce GTX 1060 ja kahe GeForce GTX 16 seeria seadme jõudluse mõõtmised selles artiklis hiljem, kui Battlefield V eemaldab piirangud meie testimasinast.

Protsentuaalses väljendis kogevad kõik testimise osalejad ligikaudu sama jõudluse langust erinevate ray tracingu kvaliteedi seadistuste juures, sõltumata ekraani resolutsioonist. Näiteks GeForce RTX 20 brändi graafikakaartide jõudlus väheneb 28–43% madala ja keskmise DXR efektikvaliteedi juures ning kõrgel ja maksimaalsel tasemel 37–53%.

Kui rääkida GeForce 10 perekonna vanemate mudelite kohta, siis madala ja keskmise ray tracingu seadistuste juures kaotab mäng 36 kuni 42% FPS-i, samas kui kõrge kvaliteedi (seadistused High ja Ultra) puhul sööb DXR juba 54–67% kaadrisagedusest. Tõdeda tuleb, et paljudes, kui mitte enamikus Battlefield V mängu stseenides ei ole selget erinevust seadistuste Low ja Medium vahel, samuti High ja Ultra vahel — ei pildikvaliteedis ega jõudluses. Lootes, et Pascal graafikaprotsessorid osutuvad sellele parameetrile tundlikumaks, viisime läbi testid kõikide nelja seadistuse juures. Ja tõepoolest, teatavad erinevused ilmusid, kuid ainult 2160p resolutsioonil ja 6% FPS piires.

Absoluutset numbrilised näitajad näitavad, et igasugused Pascal kiirendajad suudavad 1080p režiimis madala peegelduskvaliteedi juures hoida kaadrisagedust üle 60 FPS, samas kui GeForce GTX 1080 Ti nõuab sarnast tulemust isegi kõrge jälgimise tasemega. Kuid kui liikuda 1440p resolutsiooni, siis ainult GeForce GTX 1080 ja GTX 1080 Ti tagavad mugava 60 FPS või kõrgema kaadrisageduse madala või keskmise ray tracing kvaliteedi juures, samas kui 4K režiimis pole ühelgi eelmise põlvkonna kaardil piisavalt arvutusvõimet (nagu ka Turingi kaardid, välja arvatud lipulaev GeForce RTX 2080 Ti).

Kui otsida paralleele GeForce GTX 10 ja GeForce RTX 20 seeria kiirendajate vahel, siis parim eelmise põlvkonna mudel (GeForce GTX 1080 Ti), mis tavaliste renderdamise ülesannete puhul ilma DXR-ita on sarnane GeForce RTX 2080-ga, langes madala ray tracing kvaliteedi juures GeForce RTX 2070 tasemele, samas kui kõrgel tasemel suudab see konkursile vaid GeForce RTX 2060-ga.

Allikas: 3dnews.ru