پس از اینکه NVIDIA ردیابی پرتوهای بی‌درنگ را روی کارت‌های گرافیک سری GeForce RTX نشان داد، نمی‌توان شک کرد که این فناوری (در ترکیب معقول با الگوریتم شطرنجی‌سازی) آینده بازی‌های رایانه‌ای است. با این حال، پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر معماری تورینگ با هسته‌های تخصصی RT تا همین اواخر تنها دسته‌ای از پردازنده‌های گرافیکی مجزا محسوب می‌شدند که از قدرت محاسباتی مناسب برای این کار برخوردار بودند.
همانطور که تست‌های اولین بازی‌هایی که بر Ray Tracing مسلط شدند (Battlefield V، Metro Exodus و Shadow of the Tomb Raider) نشان داد، حتی شتاب‌دهنده‌های GeForce RTX (به‌ویژه جوان‌ترین آنها، RTX 2060) کاهش قابل توجهی در نرخ فریم را تجربه می‌کنند. وظایف رندر ترکیبی علیرغم موفقیت های اولیه، ردیابی اشعه بلادرنگ هنوز یک فناوری بالغ نیست. تنها زمانی که نه تنها پیشرفته‌ترین و گران‌ترین دستگاه‌ها، بلکه کارت‌های گرافیک میان‌رده نیز به همان استانداردهای عملکردی در موج جدید بازی‌ها برسند، می‌توان اعلام کرد که تغییر پارادایم راه‌اندازی شده توسط شرکت جنسن هوانگ سرانجام اتفاق افتاده است.
ردیابی پرتو در پاسکال - جوانب مثبت و منفی
اما در حال حاضر، در حالی که هیچ کلمه ای در مورد جانشین آینده معماری تورینگ گفته نشده است، NVIDIA تصمیم گرفته است تا به پیشرفت کمک کند. در رویداد کنفرانس فناوری GPU در ماه گذشته، تیم سبز اعلام کرد که شتاب‌دهنده‌های تراشه‌های پاسکال، و همچنین اعضای پایین‌رده خانواده تورینگ (سری GeForce GTX 16)، عملکرد ردیابی اشعه‌ای در زمان واقعی را با RTX به دست خواهند آورد. -محصولات مارک دار امروز، درایور وعده داده شده را می توان در وب سایت رسمی NVIDIA بارگیری کرد و لیست دستگاه ها شامل مدل های خانواده GeForce 10 است که با GeForce GTX 1060 (نسخه 6 گیگابایتی)، شتاب دهنده حرفه ای TITAN V در تراشه Volta شروع می شود. و البته مدل های تازه وارد در رده قیمت متوسط در تراشه TU116 - GeForce GTX 1660 و GTX 1660 Ti. این به‌روزرسانی لپ‌تاپ‌های دارای پردازنده‌های گرافیکی مربوطه را نیز تحت تأثیر قرار داد.
از نقطه نظر فنی، هیچ چیز ماوراء طبیعی در اینجا وجود ندارد. پردازنده‌های گرافیکی با واحدهای سایه‌زن یکپارچه قادر بودند مدت‌ها قبل از ظهور معماری تورینگ، Ray Tracing را انجام دهند، اگرچه در آن زمان به اندازه کافی سریع نبودند که این قابلیت در بازی‌ها مورد تقاضا باشد. علاوه بر این، هیچ استاندارد یکسانی برای روش‌های نرم‌افزاری، به جز APIهای بسته مانند NVIDIA OptiX اختصاصی وجود نداشت. اکنون که افزونه DXR برای Direct3D 12 و کتابخانه های مشابه در رابط برنامه نویسی Vulkan وجود دارد، موتور بازی می تواند بدون توجه به اینکه پردازنده گرافیکی مجهز به منطق تخصصی باشد، به آنها دسترسی داشته باشد، البته تا زمانی که درایور این توانایی را ارائه دهد. تراشه های تورینگ دارای هسته های RT مجزا برای این منظور هستند و در معماری پاسکال GPU و پردازنده TU116، ردیابی اشعه در قالب محاسباتی همه منظوره روی آرایه ای از ALU های سایه زن پیاده سازی می شود.
با این حال، هر آنچه در مورد معماری تورینگ از NVIDIA می دانیم نشان می دهد که پاسکال برای برنامه های دارای DXR مناسب نیست. در ارائه سال گذشته که به مدل‌های پرچمدار خانواده تورینگ اختصاص داشت - GeForce RTX 2080 و RTX 2080 Ti - مهندسان محاسبات زیر را ارائه کردند. اگر تمام منابع بهترین کارت گرافیک مصرفی نسل گذشته - GeForce GTX 1080 Ti - را در محاسبات ردیابی پرتو قرار دهید، عملکرد حاصل از 11٪ از آنچه که RTX 2080 Ti از نظر تئوری قادر به انجام آن است تجاوز نخواهد کرد. به همان اندازه مهم این است که هسته های CUDA رایگان تراشه تورینگ می توانند همزمان برای پردازش موازی سایر اجزای تصویر - اجرای برنامه های سایه زن، یک صف محاسبات غیر گرافیکی Direct3D در هنگام اجرای ناهمزمان و غیره استفاده شوند.
در بازی‌های واقعی، وضعیت پیچیده‌تر است، زیرا توسعه‌دهندگان سخت‌افزار موجود از توابع DXR در دوزها استفاده می‌کنند و سهم شیر از بار محاسباتی هنوز توسط دستورات شطرنجی و سایه‌زن اشغال می‌شود. علاوه بر این، برخی از افکت‌های مختلفی که با استفاده از ردیابی پرتو ایجاد می‌شوند، می‌توانند به خوبی روی هسته‌های CUDA تراشه‌های پاسکال نیز اجرا شوند. به عنوان مثال، سطوح آینه ای در Battlefield V به معنای انعکاس ثانویه پرتوها نیستند و بنابراین یک بار قابل اجرا برای کارت های ویدیویی قدرتمند نسل قبلی هستند. همین امر در مورد سایه‌ها در Shadow of the Tomb Raider نیز صدق می‌کند، اگرچه رندر کردن سایه‌های پیچیده‌ای که توسط منابع نوری متعدد تشکیل شده‌اند، کار دشوارتری است. اما پوشش جهانی در Metro Exodus حتی برای تورینگ نیز دشوار است و نمی توان انتظار داشت که پاسکال نتایج قابل مقایسه ای را به دست آورد.
هر چه می توان گفت، ما در مورد تفاوت چندگانه در عملکرد نظری بین نمایندگان معماری تورینگ و نزدیک ترین آنالوگ های آنها در سیلیکون پاسکال صحبت می کنیم. علاوه بر این، نه تنها وجود هسته‌های RT، بلکه بسیاری از پیشرفت‌های کلی مشخصه شتاب‌دهنده‌های نسل جدید به نفع تورینگ است. بنابراین، تراشه‌های تورینگ می‌توانند عملیات موازی را روی داده‌های واقعی (FP32) و عدد صحیح (INT) انجام دهند، مقدار زیادی حافظه کش محلی و هسته‌های CUDA جداگانه را برای محاسبات با دقت کمتر (FP16) حمل کنند. همه اینها بدان معناست که تورینگ نه تنها برنامه های سایه زن را بهتر مدیریت می کند، بلکه می تواند بدون بلوک های تخصصی، ردیابی پرتو را نیز به طور نسبتاً کارآمد محاسبه کند. به هر حال، چیزی که رندر با استفاده از ردیابی پرتو را بسیار پرمخاطب می‌کند، نه تنها جستجوی تقاطع‌ها بین پرتوها و عناصر هندسی (که هسته‌های RT انجام می‌دهند)، بلکه محاسبه رنگ در نقطه تقاطع (سایه‌سازی) است. و به هر حال، مزایای ذکر شده معماری تورینگ به طور کامل در مورد GeForce GTX 1660 و GTX 1660 Ti صدق می کند، اگرچه تراشه TU116 هسته های RT ندارد، بنابراین تست های این کارت های ویدئویی با ردیابی پرتوهای نرم افزاری از جذابیت خاصی برخوردار است.
اما تئوری کافی است، زیرا ما قبلاً داده‌هایی را در مورد عملکرد «پاسکال» (و همچنین «تورینگ‌های» جوان‌تر) در Battlefield V، Metro Exodus و Shadow of the Tomb Raider بر اساس اندازه‌گیری‌های خودمان جمع‌آوری کرده‌ایم. توجه داشته باشید که نه خود درایور و نه خود بازی ها تعداد پرتوها را تنظیم نمی کنند تا بار پردازنده های گرافیکی بدون هسته RT را کاهش دهند، به این معنی که کیفیت افکت ها در GeForce GTX و GeForce RTX باید یکسان باشد.
پایه تست، روش تست
| پایه تست | |
|---|---|
| پردازنده | Intel Core i9-9900K (4,9 گیگاهرتز، 4,8 گیگاهرتز AVX، فرکانس ثابت) |
| مادربرد | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| حافظه عملیاتی | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR، 2 x 8 گیگابایت (3200 مگاهرتز، CL14) |
| رام | اینتل SSD 760p، 1024 گیگابایت |
| منبع تغذیه | Corsair AX1200i، 1200 وات |
| سیستم خنک کننده CPU | Corsair Hydro Series H115i |
| سپاه | CoolerMaster Test Bench V1.0 |
| مانیتور | NEC EA244UHD |
| سیستم عامل | ویندوز 10 پرو x64 |
| نرم افزار GPU NVIDIA | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 425.31 |
| تست های بازی | ||||
|---|---|---|---|---|
| Игра | API | تنظیمات، روش تست | ضد آلیاسینگ تمام صفحه | |
| 1920 × 1080 / 2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | از DirectX 12 | OCAT، ماموریت Liberte. حداکثر کیفیت گرافیک | TAA بالا | TAA بالا |
| مترو خروج | از DirectX 12 | معیار داخلی. نمایه کیفیت Ultra Graphics | TAA | TAA |
| سایه بازی Tomb Raider | از DirectX 12 | معیار داخلی. حداکثر کیفیت گرافیک | SMAA 4x | خاموش |
شاخص‌های میانگین و حداقل نرخ فریم از آرایه زمان‌های رندر فریم‌های جداگانه استخراج می‌شوند که توسط معیار داخلی (Metro Exodus، Shadow of the Tomb Raider) یا ابزار OCAT، در صورتی که بازی فاقد یکی باشد، ثبت می‌شود. (Battlefield V).
میانگین نرخ فریم در نمودارها معکوس میانگین زمان فریم است. برای تخمین حداقل نرخ فریم، تعداد فریم های تشکیل شده در هر ثانیه از آزمون محاسبه می شود. از این آرایه اعداد، مقدار مربوط به صدک 1 توزیع انتخاب می شود.
شرکت کنندگان در آزمون
کارت‌های ویدئویی زیر در تست عملکرد شرکت کردند:
- NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/14000 مگاهرتز، 11 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 مگاهرتز، 8 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/14000 مگاهرتز، 8 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition (1365/14000 مگاهرتز، 6 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 مگاهرتز، 11 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 مگاهرتز، 8 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 مگاهرتز، 8 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 مگاهرتز، 8 گیگابایت)؛
- NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 مگاهرتز، 6 گیگابایت).
Battlefield V
با توجه به اینکه Battlefield V خود یک بازی نسبتاً سبک است (مخصوصاً در حالت‌های 1080p و 1440p) و از ردیابی پرتو در وصله‌ها استفاده می‌کند، آزمایش سری 10 GeForce با گزینه DXR نتایج دلگرم‌کننده‌ای داشت. با این حال، از بین تمامی مدل‌هایی که از Ray Tracing در سطح سیلیکون پشتیبانی نمی‌کنند، باید خود را به مدل‌های GTX 1070/1070 Ti و GTX 1080/1080 Ti محدود کنیم. بازی‌های الکترونیک آرتز به تغییرات مکرر پیکربندی سخت‌افزاری با شک واکنش نشان می‌دهند و کاربر را برای یک یا چند روز مسدود می‌کنند. بنابراین، اندازه گیری عملکرد GeForce GTX 1060 و دو دستگاه GeForce GTX 16 بعداً در این مقاله ظاهر می شود، به محض اینکه Battlefield V محدودیت ها را از دستگاه آزمایش ما حذف کرد.
بر حسب درصد، هر یک از شرکت کنندگان آزمون تقریباً افت عملکرد مشابهی را در تنظیمات کیفیت ردیابی پرتوهای مختلف، صرف نظر از وضوح صفحه، تجربه کردند. بنابراین، عملکرد کارت‌های ویدئویی تحت نام تجاری GeForce RTX 20 با جلوه‌های DXR با کیفیت پایین و متوسط 28 تا 43 درصد و با کیفیت بالا و حداکثر بین 37 تا 53 درصد کاهش می‌یابد.
اگر در مورد مدل‌های قدیمی‌تر خانواده GeForce 10 صحبت می‌کنیم، در سطوح ردیابی اشعه کم و متوسط، بازی از 36 تا 42 درصد FPS را از دست می‌دهد و در کیفیت بالا (تنظیمات بالا و فوق‌العاده) DXR در حال حاضر 54-67 را می‌خورد. درصد از نرخ فریم توجه داشته باشید که در بسیاری از صحنه‌های بازی Battlefield V، اگر نه بیشتر، تفاوت قابل‌توجهی بین تنظیمات Low و Medium یا بین High و Ultra از نظر وضوح یا عملکرد وجود ندارد. به امید اینکه پردازنده‌های گرافیکی پاسکال به این تنظیمات حساس‌تر باشند، آزمایش‌هایی را در هر چهار تنظیمات انجام دادیم. در واقع، تفاوت های خاصی ظاهر شد، اما تنها در وضوح 2160p و در 6٪ FPS.
به‌طور مطلق، هر یک از شتاب‌دهنده‌های قدیمی‌تر روی تراشه‌های پاسکال می‌توانند نرخ فریم بالاتر از 60 فریم در ثانیه را در حالت 1080p با کیفیت بازتاب کاهش‌یافته حفظ کنند و GeForce GTX 1080 Ti نیز ادعا می‌کند که نتیجه مشابهی را حتی در صورت ردیابی در سطح بالا دارد. اما زمانی که به رزولوشن 1440p بروید، تنها کارت‌های GeForce GTX 1080 و GTX 1080 Ti نرخ فریم راحت 60 FPS یا بالاتر با کیفیت ردیابی اشعه کم یا متوسط ارائه می‌کنند و در حالت 4K، هیچ یک از کارت‌های نسل قبلی قدرت محاسباتی مناسبی ندارند. در واقع مانند هر تورینگ به استثنای پرچمدار GeForce RTX 2080 Ti).
اگر به دنبال موازی‌هایی بین شتاب‌دهنده‌های خاص تحت برندهای GeForce GTX 10 و GeForce RTX 20 باشیم، بهترین مدل نسل قبل (GeForce GTX 1080 Ti) که آنالوگ GeForce RTX 2080 در کارهای رندر استاندارد بدون DXR است، با کاهش کیفیت ردیابی پرتو به سطح GeForce RTX 2070 کاهش یافته است و در سطوح بالا فقط می تواند با GeForce RTX 2060 مبارزه کند.
| Battlefield V، حداکثر کیفیت | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT خاموش | RT کم | RT متوسط | RT بالا | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -28٪ | -28٪ | -37٪ | -39٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -34٪ | -35٪ | -43٪ | -44٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -35٪ | -36٪ | -46٪ | -45٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -42٪ | -43٪ | -50٪ | -51٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -40٪ | -39٪ | -54٪ | -58٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -41٪ | -41٪ | -57٪ | -61٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -40٪ | -41٪ | -57٪ | -59٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -38٪ | -39٪ | -57٪ | -61٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| Battlefield V، حداکثر کیفیت | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT خاموش | RT کم | RT متوسط | RT بالا | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -33٪ | -34٪ | -44٪ | -45٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -37٪ | -38٪ | -47٪ | -49٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -36٪ | -36٪ | -48٪ | -48٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -41٪ | -42٪ | -51٪ | -52٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -40٪ | -40٪ | -59٪ | -62٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -36٪ | -39٪ | -59٪ | -63٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -39٪ | -39٪ | -58٪ | -62٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -38٪ | -38٪ | -59٪ | -63٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| Battlefield V، حداکثر کیفیت | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT خاموش | RT کم | RT متوسط | RT بالا | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -30٪ | -30٪ | -44٪ | -47٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -31٪ | -32٪ | -46٪ | -49٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -40٪ | -38٪ | -53٪ | -52٪ |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -28٪ | -30٪ | -44٪ | -53٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -36٪ | -37٪ | -60٪ | -63٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -40٪ | -43٪ | -64٪ | -67٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -38٪ | -42٪ | -62٪ | -65٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | -36٪ | -42٪ | -63٪ | -66٪ |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 گیگابایت) | ٪۱۰۰ | ND | ND | ND | ND |
منبع: 3dnews.ru