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

Pärast seda, kui NVIDIA demonstreeris reaalajas kiirteostust GeForce RTX seeria graafikakardidel, on raske kahelda, et just see tehnoloogia (mõistlikus kombinatsioonis rasteriseerimise algoritmiga) on arvutimängude tulevik. Siiski on Turing arhitektuuril põhinevad graafikaprotsessorid, millel on spetsialiseeritud RT- tuumad, pidanud seni olema ainus diskreetsete GPUde kategooria, millel on vajalik arvutusvõime.

Kuna esimesed mängud, mis valdasid Ray Tracing'u (Battlefield V, Metro Exodus ja Shadow of the Tomb Raider), näitasid teste, näevad isegi GeForce RTX kiirendajad (eriti nende seas RTX 2060) hybrid-renderduse ülesanne puhul, et kaadrisagedus langeb märgatavalt. Hoolimata esimestest edusammudest ei saa reaalajas kiirteostust veel küpsete tehnoloogiate hulka arvata. Ainuüksi siis, kui mitte ainult kõige arenenumad ja kallid seadmed, vaid ka keskmise hinnaklassi graafikakaardid jõuavad uue põlvkonna mängudega varasema jõudluse standarditeni, saab kuulutada, et luure muutus, mille käivitas Jensen Huang, on lõpuks toimunud.

Ray tracing Pascalitel — plussid ja miinused

Kuid juba praegu, enne kui Turingi arhitektuurist tulevast järglast on veel sõnagi öeldud, on NVIDIA otsustanud edendada arengut. Eelmise kuu GPU Technology Conference'il teatas roheline meeskond, et Pascalil põhinevad kiirendajad, samuti Turingi perekonna madalamad liikmed (GeForce GTX 16 seeria) saavad reaalajas ray tracing'i funktsiooni, samasuguse nagu RTX brändi tooted. Täna on lubatud draiver juba saadaval NVIDIA ametlikul veebilehel ja seadmete nimekiri sisaldab GeForce 10 perekonna mudeleid, alates GeForce GTX 1060 (6 Gbit versioon), professionaalne kiirendaja TITAN V Volta kiibil ja loomulikult ka keskmise hinnaklassi uued mudelid TU116 kiibil — GeForce GTX 1660 ja GTX 1660 Ti. Uuendus on puudutanud ka sülearvuteid, millel on vastavad GPU-d.

Tehnilise seisukohalt pole siin midagi erakordset. Ühtse shader'ite plokkidega graafikaprotsessorid suutsid Ray Tracing'ut teostada juba enne Turing arhitektuuri ilmumist, kuigi tol ajal ei olnud neil piisavat jõudlust, et see mängudes nõutav oleks. Lisaks puudus ühtne tarkvaramoodulite standard, välja arvatud suletud API-d nagu NVIDIA OptiX. Nüüd, kui Direct3D 12 jaoks on olemas DXR laiendus ja sarnased teegid Vulkan'i programmeerimisliideses, saavad mängumootorid neile juurde pääseda, sõltumata sellest, kas graafikaprotsessoril on spetsialiseeritud loogika - peaasi, et draiver seda võimaldaks. Turing'i kiipidel on selleks eraldi RT-ühed, samas kui Pascal arhitektuuri ja TU116 protsessoris on ray tracing teostatud üldise eesmärgiga arvutuste vormis shader'ite ALU massiivial.

Siiski, kõik, mida me teame Turingi arhitektuurist NVIDIA enda sõnul, viitab sellele, et Pascal ei sobi DXR-iga ühilduvate rakenduste jaoks. Eelmise aasta prezentatsioonis, mis oli pühendatud Turingi lipulaevadele — GeForce RTX 2080 ja RTX 2080 Ti — esitasid insenerid järgmised andmed. Kui suunata kõik GeForce GTX 1080 Ti parima tarbijakaardi ressurssidest ray tracing'i arvutustele, ei ületa lõplik jõudlus 11% sellest, mida teoreetiliselt suudab RTX 2080 Ti. Samuti on oluline, et Turingi kiibi vabade CUDA-südamike abil saab samal ajal töödelda ka teisi pildikomponente — näiteks shaderi programme, Direct3D mitte-graafiliste arvutuste järjekordi asünkroonse täitmise käigus jne.

Reaalsetes mängudes on olukord keerulisem, kuna olemasolevatel seadmetel kasutavad arendajad DXR-i funktsioone doseeritult ning suurem osa arvutuskoormusest jääb endiselt rasteriseerimisele ja shader'i juhistele. Lisaks saab paljusid erinevaid efekte, mida luuakse ray tracing'i abil, hästi töödelda ka Pascal'i kiipide CUDA- tuumadel. Näiteks Battlefield V-s ei eelda peegelsurfaced teist korda kiirte peegeldamist, mis tähendab, et need on jõukohane koormus eelmise põlvkonna võimsatele graafikakaartidele. Sama kehtib ka Shadow of the Tomb Raideri varjude kohta, kuigi keeruliste varjude renderdamine, mis on loodud mitme valgusallika poolt, on juba keerulisem ülesanne. Kuid globaalne valgustus Metro Exoduses on isegi „Turingile“ keeruline ja Pascalilt ei saa oodata ühtegi võrreldavat tulemust.

Kuidas iganes seda vaadata, on Turingi arhitektuuri ja selle lähimate silikoontootjate vahel teoreetilise jõudluse osas mitmekordne erinevus. Turingi kasuks mängib mitte ainult RT-kerade olemasolu, vaid ka arvukad täiustused, mis on iseloomulikud järgmise põlvkonna kiirenditele. Näiteks suudavad Turingi kiibid paralleelselt teostada operatsioone nii reaalsete (FP32) kui ka täisarvuliste (INT) andmete osas, neil on suur kohaliku vahemälu maht ja eraldi CUDA-kerad madalama täpsusega arvutamiseks (FP16). See kõik tähendab, et Turing mitte ainult ei suuda paremini hakkama saada shader'i programmidega, vaid võib ka suhteliselt efektiivselt arvutada ray tracing'ut ilma spetsialiseeritud plokkideta. Ka ressursimahukas renderdamine ray tracing'i abil ei seisne mitte ainult ja mitte niivõrd kiirte ja geomeetriliste elementide vahelise ristumise leidmises (mille eest vastutavad RT-kerad), vaid ka värvi arvutamises ristumispunktis (shading). Muide, Turingi arhitektuuri eelised kehtivad täielikult ka GeForce GTX 1660 ja GTX 1660 Ti kohta, kuigi TU116 kiibil ei ole RT-kerasid, seega on nende graafikakaartide testimine programmipõhise ray tracing'uga erilise huvi all.

Aga piisab teooriast, oleme juba kogunud andmeid "Paskalite" (ja nooremate "Turingite") jõudluse kohta mängudes Battlefield V, Metro Exodus ja Shadow of the Tomb Raider, tuginedes meie enda mõõtmistele. Tähelepanu, et ei draiver ega mängud ei reguleeri kiirte arvu, et vähendada GPU koormust ilma RT-tuumarakkudeta, seega peaks GeForce GTX ja GeForce RTX efekti kvaliteet olema sama.

Testimine, testimise metoodika

Keskmiste ja minimaalsete kaadrisageduste näidud põhinevad individuaalsete kaadrite renderdamise ajamassiivide andmetel, mille salvestab sisseehitatud bänkmärk (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) või utiliit OCAT, kui mängus see puudub (Battlefield V).

Kaadrefreimi keskmine muutumissagedus diagrammides on väärtus, mis on vastupidine keskmisele kaadri ajale. Minimaalsete kaadri sageduste hindamiseks arvutatakse iga sekundiga genereeritud kaadrite arv testimise ajal. Nendest numbritest valitakse väärtus, mis vastab 1. protsendile jaotusest.

Testimise osalised

Toime testimises osalesid järgmised graafikakaardid:

• 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 iseenesest üsna vähenenud nõudmistega mäng (eriti 1080p ja 1440p režiimides) ning ray tracingut rakendatakse seal osade kaupa, andis GeForce 10-seeria test DXR-valikuga lootustandevaid tulemusi. Siiski pidime kõikidest mudelitest, mis ei toeta ray tracingut riistvara tasemel, piirduma GTX 1070/1070 Ti ja GTX 1080/1080 Ti mudelitega. Electronic Arts'i mängud reageerivad kahtlaselt pidevale riistvara konfiguratsiooni muutmisele, blokeerides kasutaja ühe või mitme päeva jooksul. Seetõttu ilmub GeForce GTX 1060 ja kahe GeForce GTX 16-seeria seadme jõudluse mõõtmine hiljem, kui Battlefield V eemaldab meie testmasinast piirangud.

Protsentuaalselt kogeb iga katseisik üsna sarnast jõudluse langust erinevate ray tracing kvaliteedi seadete puhul, sõltumata ekraani lahutusvõimest. Nii väheneb GeForce RTX 20 seeria graafikakaartide jõudlus madala ja keskmise DXR efektide kvaliteedi juures 28–43%, ning kõrge ja maksimaalse juures 37–53%.

Kui rääkida GeForce 10 seeria uuematest mudelitest, siis madala ja keskmise ray tracing tasemega kaotab mäng 36–42% FPS-st, samas kui kõrge kvaliteedi korral (seaded High ja Ultra) vähendab DXR juba 54–67% kaadrisagedusest. Tuleb märkida, et paljuski, kui mitte enamikes mängustseenides Battlefield V-s ei ole kohati suurt erinevust seadete Low ja Medium vahel, samuti ka High ja Ultra vahel — ei pildi teravuses ega jõudluses. Lootes, et Pascal arhitektuuriga graafikaprotsessorid osutuvad sellele parameetrile tundlikumaks, viisime läbi testid kõikide nelja seadistuse puhul. Ja tõepoolest, teatud erinevused ilmusid välja, kuid ainult 2160p eraldusvõime juures ja 6% FPS piirides.

Absoluutset näitajatest lähtudes võib ükskõik milline Pascal'i kiipidega vanem kiirendi toetada üle 60 FPS kaadrisagedust 1080p režiimis madala peegelduste kvaliteediga, samas kui GeForce GTX 1080 Ti suudab sarnase tulemuse saavutada isegi kõrge taseme ray tracing'u korral. Kui aga minna 1440p resolutsiooni, siis pakuvad mugava 60 FPS ja kõrgema kaadrisageduse vaid GeForce GTX 1080 ja GTX 1080 Ti, madala või keskmise ray tracing'u kvaliteedi juures, ning 4K režiimis ei oma ükski eelmise põlvkonna kaart piisavat arvutusvõimsust (nagu ka mitte ükski Turing, välja arvatud lippulaev GeForce RTX 2080 Ti).

Kui otsida paralleele GeForce GTX 10 ja GeForce RTX 20 brändi konkreetsete kiirendite vahel, siis parim eelmise põlvkonna mudel (GeForce GTX 1080 Ti), mis standardse renderdamise ülesannetes ilma DXR'ita sarnaneb GeForce RTX 2080'ga, on madalamale tasemele langenud kui GeForce RTX 2070 madala ray tracing'u kvaliteediga, samas kui kõrge kvaliteedi puhul võib see konkureerida vaid GeForce RTX 2060'ga.

Allikas: 3dnews.ru