Despois de que NVIDIA demostrou o trazado de raios en tempo real nas tarxetas de vídeo da serie GeForce RTX, é difícil dubidar de que esta tecnoloxía (en combinación razoable co algoritmo de rasterización) sexa o futuro dos xogos de ordenador. Non obstante, as GPU baseadas na arquitectura Turing con núcleos RT especializados foron consideradas ata hai pouco a única categoría de GPU discretas que teñen a potencia de cálculo adecuada para iso.
Tal e como demostraron as probas dos primeiros xogos que dominaron o Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus e Shadow of the Tomb Raider), incluso os aceleradores GeForce RTX (especialmente o máis novo deles, o RTX 2060) experimentan unha caída significativa nas taxas de cadros en tarefas de renderizado híbrido. A pesar dos primeiros éxitos, o trazado de raios en tempo real aínda non é unha tecnoloxía madura. Só cando non só os dispositivos máis avanzados e caros, senón tamén as tarxetas gráficas de gama media alcancen os mesmos estándares de rendemento na nova onda de xogos, será posible declarar que o cambio de paradigma lanzado pola compañía de Jensen Huang finalmente se produciu.
Trazado de raios en Pascals - pros e contras
Pero agora, aínda que non se dixo unha palabra sobre o futuro sucesor da arquitectura Turing, NVIDIA decidiu impulsar o progreso. No evento da GPU Technology Conference do mes pasado, o equipo verde anunciou que os aceleradores dos chips Pascal, así como os membros de gama baixa da familia Turing (serie GeForce GTX 16), obterán unha funcionalidade de trazado de raios en tempo real á par que RTX. -produtos de marca. Hoxe, o controlador prometido xa se pode descargar no sitio web oficial de NVIDIA, e a lista de dispositivos inclúe modelos da familia GeForce 10, comezando pola GeForce GTX 1060 (versión de 6 GB), o acelerador profesional TITAN V no chip Volta, e, por suposto, modelos recén chegados na categoría de prezo medio no chip TU116 - GeForce GTX 1660 e GTX 1660 Ti. A actualización tamén afectou aos portátiles coas GPU correspondentes.
Desde o punto de vista técnico, aquí non hai nada sobrenatural. As GPU con unidades de sombreado unificadas puideron realizar Ray Tracing moito antes da chegada da arquitectura Turing, aínda que naquel momento non eran o suficientemente rápidas para que esta capacidade fose demandada nos xogos. Ademais, non existía un estándar uniforme para os métodos de software, ademais de API pechadas como a propietaria NVIDIA OptiX. Agora que hai unha extensión DXR para Direct3D 12 e bibliotecas similares na interface de programación Vulkan, o motor do xogo pode acceder a elas independentemente de que a GPU estea equipada cunha lóxica especializada, sempre que o controlador proporcione esta capacidade. Os chips de Turing teñen núcleos RT separados para este fin, e na GPU de arquitectura Pascal e no procesador TU116, o trazado de raios implícase nun formato de computación de propósito xeral nunha matriz de ALU de sombreado.
Non obstante, todo o que sabemos sobre a arquitectura Turing da propia NVIDIA suxire que Pascal non é axeitado para aplicacións habilitadas para DXR. Na presentación do ano pasado dedicada aos modelos emblemáticos da familia Turing - GeForce RTX 2080 e RTX 2080 Ti - os enxeñeiros presentaron os seguintes cálculos. Se botas todos os recursos da mellor tarxeta gráfica de consumo da última xeración, a GeForce GTX 1080 Ti, nos cálculos de trazado de raios, o rendemento resultante non superará o 11% do que teoricamente é capaz a RTX 2080 Ti. Igualmente importante é que os núcleos CUDA gratuítos do chip Turing pódense utilizar ao mesmo tempo para o procesamento paralelo doutros compoñentes de imaxe: execución de programas de sombreado, unha cola de cálculos Direct3D non gráficos durante a execución asíncrona, etc.
Nos xogos reais, a situación é máis complicada, porque os desenvolvedores de hardware existentes usan funcións DXR en doses, e a parte do león da carga informática aínda está ocupada polas instrucións de rasterización e shader. Ademais, algúns dos distintos efectos que se crean mediante o trazado de raios tamén se poden executar ben nos núcleos CUDA dos chips Pascal. Por exemplo, as superficies dos espellos en Battlefield V non implican unha reflexión secundaria dos raios e, polo tanto, son unha carga factible para as potentes tarxetas de vídeo da xeración anterior. O mesmo aplícase ás sombras en Shadow of the Tomb Raider, aínda que render sombras complexas formadas por varias fontes de luz xa é unha tarefa máis difícil. Pero a cobertura global en Metro Exodus é difícil incluso para Turing, e non se pode esperar que Pascal produza resultados comparables en ningún grao.
Diga o que se diga, estamos a falar dunha diferenza múltiple no rendemento teórico entre os representantes da arquitectura de Turing e os seus análogos máis próximos no silicio Pascal. Ademais, non só a presenza de núcleos RT, senón tamén numerosas melloras xerais características dos aceleradores de nova xeración xogan a favor de Turing. Así, os chips de Turing poden realizar operacións paralelas en datos reais (FP32) e enteiros (INT), levar unha gran cantidade de memoria caché local e núcleos CUDA separados para cálculos de precisión reducida (FP16). Todo isto significa que Turing non só manexa mellor os programas de sombreado, senón que tamén pode calcular o trazado de raios de forma relativamente eficiente sen bloques especializados. Despois de todo, o que fai que o renderizado usando o trazado de raios sexa tan intensivo en recursos non é só e non tanto a busca de interseccións entre raios e elementos de xeometría (o que fan os núcleos RT), senón o cálculo da cor no punto de intersección (sombreado). E por certo, as vantaxes enumeradas da arquitectura de Turing aplícanse plenamente ás GeForce GTX 1660 e GTX 1660 Ti, aínda que o chip TU116 non ten núcleos RT, polo que son de especial interese as probas destas tarxetas de vídeo con trazado de raios de software.
Pero abonda con teoría, porque xa recollemos datos sobre o rendemento de "Pascals" (así como os máis novos "Turings") en Battlefield V, Metro Exodus e Shadow of the Tomb Raider en función das nosas propias medicións. Teña en conta que nin o controlador nin os propios xogos axustan o número de raios para reducir a carga das GPU sen núcleos RT, o que significa que a calidade dos efectos en GeForce GTX e GeForce RTX debería ser a mesma.
Banco de probas, metodoloxía de proba
| Banco de probas | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, frecuencia fixa) |
| Placa base | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| RAM | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ROM | SSD Intel 760p, 1024 GB |
| Unidade de alimentación | Corsair AX1200i, 1200 W |
| Sistema de refrixeración da CPU | Corsair Hydro Serie H115i |
| Vivenda | Banco de probas CoolerMaster V1.0 |
| Monitor | NEC EA244UHD |
| Sistema operativo | Windows 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 |
| Probas de xogo | ||||
|---|---|---|---|---|
| Xogo | API | Configuración, método de proba | Anti-aliasing de pantalla completa | |
| 1920 × 1080/2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, misión Liberte. Máx. calidade gráfica | TAA Alto | TAA Alto |
| metro Exodus | DirectX 12 | Benchmark incorporado. Perfil de calidade Ultra Graphics | taa | taa |
| Sombra do Tomb Raider | DirectX 12 | Benchmark incorporado. Máx. calidade gráfica | SMAA 4x | Desactivado |
Os indicadores das taxas de cadros medias e mínimas derívanse da matriz de tempos de renderización de cadros individuais, que se rexistra polo benchmark incorporado (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) ou pola utilidade OCAT, se o xogo non ten unha. (Campo de batalla V).
A taxa de fotogramas media nos gráficos é a inversa do tempo medio de fotogramas. Para estimar a taxa de fotogramas mínima, calcúlase o número de fotogramas formados en cada segundo da proba. Desta matriz de números, selecciónase o valor correspondente ao percentil 1 da distribución.
Participantes da proba
Nas probas de rendemento participaron as seguintes tarxetas de vídeo:
- 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
Debido a que o propio Battlefield V é un xogo bastante lixeiro (especialmente nos modos 1080p e 1440p) e usa trazado de raios en parches, probar a serie GeForce 10 coa opción DXR deu resultados alentadores. Non obstante, de todos os modelos sen soporte de Ray Tracing a nivel de silicio, tivemos que limitarnos aos modelos GTX 1070/1070 Ti e GTX 1080/1080 Ti. Os xogos de Electronic Arts reaccionan con desconfianza ante os cambios frecuentes na configuración do hardware e bloquean ao usuario durante un ou varios días. Polo tanto, as medicións de rendemento da GeForce GTX 1060 e dous dispositivos da serie GeForce GTX 16 aparecerán neste artigo máis adiante, tan pronto como Battlefield V elimine as restricións da nosa máquina de proba.
En termos porcentuais, calquera dos participantes da proba experimentou aproximadamente a mesma caída no rendemento en varias opcións de calidade de trazado de raios, independentemente da resolución da pantalla. Así, o rendemento das tarxetas de vídeo baixo a marca GeForce RTX 20 diminúe nun 28-43% con efectos DXR de baixa e media calidade, e nun 37-53% con calidade alta e máxima.
Se falamos de modelos máis antigos da familia GeForce 10, nos niveis de trazado de raios baixo e medio o xogo perde entre o 36 e o 42% de FPS, e en alta calidade (configuración Alta e Ultra) DXR xa come entre 54 e 67. % da taxa de fotogramas. Teña en conta que en moitas escenas de xogos de Battlefield V, se non na maioría, non hai diferenzas discernibles entre as configuracións Baixa e Media, nin entre Alta e Ultra, en termos de claridade ou rendemento da imaxe. Coa esperanza de que as GPU Pascal fosen máis sensibles a esta configuración, realizamos probas nas catro configuracións. De feito, apareceron certas diferenzas, pero só cunha resolución de 2160p e dentro do 6% de FPS.
En termos absolutos, calquera dos aceleradores máis antigos dos chips Pascal pode manter velocidades de cadros superiores a 60 FPS en modo 1080p cunha calidade de reflexión reducida, e a GeForce GTX 1080 Ti reclama un resultado similar mesmo cando se rastrexa a nivel Alto. Pero unha vez que pasas á resolución de 1440p, só as GeForce GTX 1080 e GTX 1080 Ti ofrecen unha cómoda velocidade de fotogramas de 60 FPS ou superior con calidade de trazado de raios Baixa ou Media e, no modo 4K, ningunha das tarxetas da xeración anterior ten unha potencia informática adecuada ( como, de feito, calquera Turing coa excepción do buque insignia GeForce RTX 2080 Ti).
Se buscamos paralelismos entre aceleradores específicos das marcas GeForce GTX 10 e GeForce RTX 20, entón o mellor modelo da xeración anterior (GeForce GTX 1080 Ti), que é un análogo da GeForce RTX 2080 en tarefas de renderizado estándar sen DXR, caeu ao nivel da GeForce RTX 2070 con trazado de raios de calidade reducida, e en niveis altos só pode loitar coa GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, máx. Calidade | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT desactivado | RT Baixo | RT Medio | RT Alto | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100% | -28% | -28% | -37% | -39% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 GB) | 100% | -34% | -35% | -43% | -44% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 GB) | 100% | -35% | -36% | -46% | -45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 GB) | 100% | -42% | -43% | -50% | -51% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 GB) | 100% | -40% | -39% | -54% | -58% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100% | -41% | -41% | -57% | -61% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 GB) | 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 |
| Battlefield V, máx. Calidade | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT desactivado | RT Baixo | RT Medio | RT Alto | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100% | -33% | -34% | -44% | -45% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 GB) | 100% | -37% | -38% | -47% | -49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 GB) | 100% | -36% | -36% | -48% | -48% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 GB) | 100% | -41% | -42% | -51% | -52% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 GB) | 100% | -40% | -40% | -59% | -62% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100% | -36% | -39% | -59% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 GB) | 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 |
| Battlefield V, máx. Calidade | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT desactivado | RT Baixo | RT Medio | RT Alto | RT Ultra | |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (11 GB) | 100% | -30% | -30% | -44% | -47% |
| NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (8 GB) | 100% | -31% | -32% | -46% | -49% |
| NVIDIA GeForce RTX 2070 FE (8 GB) | 100% | -40% | -38% | -53% | -52% |
| NVIDIA GeForce RTX 2060 FE (6 GB) | 100% | -28% | -30% | -44% | -53% |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 GB) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 GB) | 100% | ND | ND | ND | ND |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 GB) | 100% | -36% | -37% | -60% | -63% |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 GB) | 100% | -40% | -43% | -64% | -67% |
| NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (8 GB) | 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 |
Fonte: 3dnews.ru