Sen jälkeen kun NVIDIA esitteli reaaliaikaista säteenseurantaa GeForce RTX -sarjan näytönohjaimissa, on vaikea epäillä, etteikö tämä tekniikka (kohtuullisessa yhdistelmässä rasterointialgoritmin kanssa) olisi tietokonepelien tulevaisuus. Kuitenkin Turing-arkkitehtuuriin perustuvia GPU:ita, joissa on erikoistuneet RT-ytimet, pidettiin viime aikoihin asti ainoana erillisten GPU-kategorioidena, joilla on tähän sopiva laskentateho.
Kuten ensimmäisten Ray Tracingin hallittujen pelien (Battlefield V, Metro Exodus ja Shadow of the Tomb Raider) testit ovat osoittaneet, jopa GeForce RTX -kiihdyttimien (etenkin nuorin niistä, RTX 2060) kuvanopeudet laskevat merkittävästi hybridi renderöintitehtävät. Varhaisista onnistumisista huolimatta reaaliaikainen säteenseuranta ei ole vielä kypsä tekniikka. Vasta kun edistyneimmät ja kalliimmat laitteet, myös keskitason näytönohjaimet saavuttavat samat suorituskykystandardit uudessa peliaalossa, voidaan todeta, että Jensen Huangin yrityksen käynnistämä paradigman muutos on vihdoin tapahtunut.
Säteenseuranta Pascalissa - plussat ja miinukset
Mutta nyt, vaikka Turing-arkkitehtuurin tulevasta seuraajasta ei ole puhuttu sanaakaan, NVIDIA on päättänyt vauhdittaa kehitystä. GPU Technology Conference -tapahtumassa viime kuussa vihreä tiimi ilmoitti, että Pascal-sirujen kiihdyttimet sekä Turing-perheen alemmat jäsenet (GeForce GTX 16 -sarja) saavat reaaliaikaisen säteenseurantatoiminnon RTX:n tasolla. - merkkituotteita. Tänään luvattu ajuri on jo ladattavissa viralliselta NVIDIA-verkkosivustolta, ja laiteluettelossa on GeForce 10 -perheen malleja alkaen GeForce GTX 1060:sta (6 Gt:n versio), ammattimaisesta TITAN V -kiihdyttimestä Volta-sirulla, ja tietysti äskettäin saapuneet keskihintaluokan mallit sirulla TU116 - GeForce GTX 1660 ja GTX 1660 Ti. Päivitys vaikutti myös vastaavilla GPU:illa varustettuihin kannettaviin tietokoneisiin.
Tekniseltä kannalta katsottuna tässä ei ole mitään yliluonnollista. Unified Shader -yksiköillä varustetut GPU:t pystyivät suorittamaan Ray Tracing -toimintoa kauan ennen Turing-arkkitehtuurin tuloa, vaikka ne eivät tuolloin olleet tarpeeksi nopeita, jotta tälle ominaisuudelle olisi kysyntää peleissä. Lisäksi ohjelmistomenetelmille ei ollut yhtenäistä standardia, paitsi suljetut API:t, kuten patentoitu NVIDIA OptiX. Nyt kun Vulkan-ohjelmointirajapinnassa on DXR-laajennus Direct3D 12:lle ja vastaaville kirjastoille, pelimoottori voi käyttää niitä riippumatta siitä, onko GPU varustettu erikoislogiikalla, kunhan ajuri tarjoaa tämän mahdollisuuden. Turing-siruissa on erilliset RT-ytimet tätä tarkoitusta varten, ja Pascal-arkkitehtuurin GPU:ssa ja TU116-prosessorissa säteenseuranta on toteutettu yleiskäyttöisessä laskentamuodossa joukossa shader ALU:ita.
Kaikki, mitä tiedämme NVIDIA:n Turing-arkkitehtuurista, viittaa siihen, että Pascal ei sovellu DXR-yhteensopiviin sovelluksiin. Viime vuoden esittelyssä, joka oli omistettu Turing-perheen lippulaivamalleille - GeForce RTX 2080 ja RTX 2080 Ti - insinöörit esittivät seuraavat laskelmat. Jos laitat kaikki viimeisen sukupolven parhaan kuluttajanäytönohjaimen - GeForce GTX 1080 Ti - resurssit säteenseurantalaskelmiin, tuloksena oleva suorituskyky ei ylitä 11 % siitä, mihin RTX 2080 Ti teoriassa pystyy. Yhtä tärkeää on, että Turing-sirun vapaita CUDA-ytimiä voidaan käyttää samanaikaisesti muiden kuvakomponenttien rinnakkaiskäsittelyyn - Shader-ohjelmien suorittamiseen, ei-graafisten Direct3D-laskelmien jonoon asynkronisen suorituksen aikana ja niin edelleen.
Oikeissa peleissä tilanne on monimutkaisempi, koska olemassa olevilla laitteilla kehittäjät käyttävät DXR-toimintoja annoksissa ja leijonan osan laskentakuormasta ovat edelleen rasterointi- ja shader-ohjeet. Lisäksi jotkin säteenseurannan avulla luoduista erilaisista tehosteista voidaan suorittaa hyvin myös Pascal-sirujen CUDA-ytimillä. Esimerkiksi Battlefield V:n peilipinnat eivät tarkoita säteiden toissijaista heijastusta, ja siksi ne ovat käyttökelpoinen kuorma edellisen sukupolven tehokkaille näytönohjaimille. Sama koskee Shadow of the Tomb Raiderin varjoja, vaikka useiden valonlähteiden muodostamien monimutkaisten varjojen renderöiminen on jo vaikeampaa. Mutta maailmanlaajuinen kattavuus Metro Exoduksessa on vaikeaa jopa Turingille, eikä Pascalin voida odottaa tuottavan vertailukelpoisia tuloksia missään määrin.
Mitä tahansa voidaan sanoa, puhumme moninkertaisesta teoreettisesta suorituskyvystä Turing-arkkitehtuurin edustajien ja heidän lähimpien Pascal-piin analogien välillä. Lisäksi RT-ytimien läsnäolon lisäksi lukuisat yleiset parannukset, jotka ovat ominaisia uuden sukupolven kiihdyttimille, ovat Turingin eduksi. Näin ollen Turing-sirut voivat suorittaa rinnakkaisia operaatioita todelliselle (FP32) ja kokonaisluvulle (INT) datalle, kuljettaa suuren määrän paikallista välimuistia ja erillisiä CUDA-ytimiä alhaisemman tarkkuuden laskelmia varten (FP16). Kaikki tämä tarkoittaa, että Turing ei ainoastaan käsittele varjostusohjelmia paremmin, vaan pystyy myös laskemaan säteenseurannan suhteellisen tehokkaasti ilman erikoislohkoja. Loppujen lopuksi, mikä tekee renderöimisestä Ray Tracingilla niin resurssiintensiivistä, ei ole pelkästään säteiden ja geometrian elementtien välisten leikkauskohtien etsiminen (mitä RT-ytimet tekevät), vaan värin laskeminen leikkauspisteessä (varjostus). Ja muuten, luetellut Turing-arkkitehtuurin edut pätevät täysin GeForce GTX 1660:een ja GTX 1660 Ti:hen, vaikka TU116-sirussa ei ole RT-ytimiä, joten näiden näytönohjainten testit ohjelmistolla säteenseuranta ovat erityisen mielenkiintoisia.
Mutta teoriaa riittää, sillä olemme jo keränneet dataa ”Pascalien” (samoin kuin nuorempien ”Turingien”) suorituskyvystä Battlefield V:ssä, Metro Exoduksessa ja Shadow of the Tomb Raiderissa omien mittaustemme perusteella. Huomaa, että ohjain tai pelit eivät itse säädä säteiden määrää vähentääkseen RT-ytimettömien GPU:iden kuormitusta, mikä tarkoittaa, että GeForce GTX:n ja GeForce RTX:n tehosteiden laadun tulisi olla sama.
Testiteline, testausmenetelmät
| Testiteline | |
|---|---|
| prosessori | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, kiinteä taajuus) |
| emolevy | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Käyttömuisti | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 Gt (3200 MHz, CL14) |
| ROM | Intel SSD 760p, 1024 Gt |
| Virtalähde | Corsair AX1200i, 1200 W |
| CPU:n jäähdytysjärjestelmä | Corsair Hydro Series H115i |
| kotelo | CoolerMaster-testipenkki V1.0 |
| monitori | NEC EA244UHD |
| Käyttöjärjestelmä | Windows 10 Pro x64 |
| NVIDIA GPU ohjelmisto | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready -ohjain 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready -ohjain 425.31 |
| Pelitestit | ||||
|---|---|---|---|---|
| peli | API | Asetukset, testausmenetelmä | Koko näytön anti-aliasing | |
| 1920 × 1080/2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, Liberten tehtävä. Max. grafiikan laatu | TAA korkea | TAA korkea |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Sisäänrakennettu benchmark. Ultra Graphics -laatuprofiili | TAA | TAA |
| Tomb Raiderin varjo | DirectX 12 | Sisäänrakennettu benchmark. Max. grafiikan laatu | SMAA 4x | Vinossa |
Keskimääräisen ja vähimmäiskuvanopeuden indikaattorit johdetaan yksittäisten kehysten renderöintiajoista, jotka tallennetaan sisäänrakennetulla vertailuarvolla (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) tai OCAT-apuohjelmalla, jos pelissä ei ole sellaista. (Battlefield V).
Kaavioiden keskimääräinen kuvanopeus on käänteinen keskimääräiselle kuvaajalle. Minimikehysnopeuden arvioimiseksi lasketaan testin jokaisessa sekunnissa muodostuneiden kehysten lukumäärä. Tästä lukujoukosta valitaan jakauman 1. prosenttipistettä vastaava arvo.
Testin osallistujat
Seuraavat näytönohjaimet osallistuivat suorituskykytestaukseen:
- NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/14000 MHz, 11 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 MHz, 8 Gt);
- NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/14000 MHz, 8 Gt);
- NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition (1365/14000 MHz, 6 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 MHz, 11 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 MHz, 8 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 MHz, 8 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 MHz, 8 Gt);
- NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 MHz, 6 Gt).
Battlefield V
Koska Battlefield V itsessään on melko kevyt peli (etenkin 1080p- ja 1440p-tiloissa) ja se käyttää säteenseurantaa patcheissa, GeForce 10-sarjan testaus DXR-vaihtoehdolla tuotti rohkaisevia tuloksia. Kaikista malleista, joissa ei ollut Ray Tracing -tukea piitasolla, jouduimme rajoittumaan GTX 1070/1070 Ti- ja GTX 1080/1080 Ti -malleihin. Electronic Arts -pelit reagoivat epäluuloisesti toistuviin laitteistokokoonpanon muutoksiin ja estävät käyttäjän yhden tai useamman päivän ajaksi. Siksi GeForce GTX 1060:n ja kahden GeForce GTX 16 -sarjan laitteen suorituskykymittaukset näkyvät tässä artikkelissa myöhemmin, heti kun Battlefield V poistaa rajoitukset testikoneestamme.
Prosentuaalisesti mitattuna kuka tahansa testin osallistujista koki suunnilleen saman suorituskyvyn laskun eri säteenseurantalaatuasetuksissa näytön resoluutiosta riippumatta. Siten GeForce RTX 20 -brändin näytönohjainkorttien suorituskyky heikkenee 28–43 % alhaisen ja keskitason DXR-efekteillä ja 37–53 % korkealla ja maksimaalisella laadulla.
Jos puhumme GeForce 10 -perheen vanhemmista malleista, niin Low- ja Medium ray tracing -tasoilla peli menettää 36-42% FPS:stä ja korkealla laadulla (High- ja Ultra-asetukset) DXR syö jo 54-67. % kuvanopeudesta. Huomaa, että monissa, ellei useimmissa, Battlefield V -pelin kohtauksissa ei ole havaittavissa eroa Low- ja Medium-asetusten tai High- ja Ultra-asetusten välillä kuvan selkeyden tai suorituskyvyn suhteen. Toivoen, että Pascal-grafiikkasuorittimet olisivat herkempiä tälle asetukselle, suoritimme testit kaikilla neljällä asetuksella. Tiettyjä eroja todellakin esiintyi, mutta vain 2160p-resoluutiolla ja 6 %:n FPS:n sisällä.
Absoluuttisesti mitattuna mikä tahansa Pascal-sirujen vanhemmista kiihdyttimistä voi ylläpitää kuvanopeudet yli 60 FPS 1080p-tilassa heikentyneellä heijastuslaadulla, ja GeForce GTX 1080 Ti väittää samanlaisen tuloksen jopa korkealla jäljitettäessä. Mutta kun siirryt 1440p-resoluutioon, vain GeForce GTX 1080 ja GTX 1080 Ti tarjoavat mukavan 60 FPS:n tai suuremman kuvataajuuden matalalla tai keskitasolla säteilyjäljityslaadulla, ja 4K-tilassa millään edellisen sukupolven korteista ei ole sopivaa laskentatehoa ( kuten itse asiassa kaikki Turingit paitsi lippulaiva GeForce RTX 2080 Ti).
Jos etsimme yhtäläisyyksiä tiettyjen GeForce GTX 10- ja GeForce RTX 20 -merkkien kiihdyttimien välillä, niin edellisen sukupolven paras malli (GeForce GTX 1080 Ti), joka on GeForce RTX 2080:n analogi tavallisissa renderöintitehtävissä ilman DXR:ää, pudonnut GeForce RTX 2070:n tasolle heikentyneen laadun säteenseurannalla, ja korkealla tasolla se voi taistella vain GeForce RTX 2060:n kanssa.
| Battlefield V, max. Laatu | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT pois päältä | RT matala | RT Keskikokoinen | RT korkea | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 Gt) | 100% | -28% | -28% | -37% | -39% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 Gt) | 100% | -34% | -35% | -43% | -44% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 Gt) | 100% | -35% | -36% | -46% | -45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 Gt) | 100% | -42% | -43% | -50% | -51% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 Gt) | 100% | -40% | -39% | -54% | -58% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 Gt) | 100% | -41% | -41% | -57% | -61% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 Gt) | 100% | -40% | -41% | -57% | -59% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 Gt) | 100% | -38% | -39% | -57% | -61% |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| Battlefield V, max. Laatu | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT pois päältä | RT matala | RT Keskikokoinen | RT korkea | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 Gt) | 100% | -33% | -34% | -44% | -45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 Gt) | 100% | -37% | -38% | -47% | -49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 Gt) | 100% | -36% | -36% | -48% | -48% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 Gt) | 100% | -41% | -42% | -51% | -52% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 Gt) | 100% | -40% | -40% | -59% | -62% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 Gt) | 100% | -36% | -39% | -59% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 Gt) | 100% | -39% | -39% | -58% | -62% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 Gt) | 100% | -38% | -38% | -59% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| Battlefield V, max. Laatu | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT pois päältä | RT matala | RT Keskikokoinen | RT korkea | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 Gt) | 100% | -30% | -30% | -44% | -47% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 Gt) | 100% | -31% | -32% | -46% | -49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 Gt) | 100% | -40% | -38% | -53% | -52% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 Gt) | 100% | -28% | -30% | -44% | -53% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 Gt) | 100% | -36% | -37% | -60% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 Gt) | 100% | -40% | -43% | -64% | -67% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 Gt) | 100% | -38% | -42% | -62% | -65% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 (8 Gt) | 100% | -36% | -42% | -63% | -66% |
| NVIDIA GeForce GTX 1060 (6 Gt) | 100% | ND | ND | ND | ND |
Lähde: 3dnews.ru