Új cikk: A GeForce RTX már nem szükséges? Ray tracing tesztek a GeForce GTX 10 és 16 kártyákon.

Miután az NVIDIA bemutatta a valós idejű sugárkövetést a GeForce RTX sorozatú grafikus kártyákon, nehéz kételkedni abban, hogy ennek a technológiának (ésszerű kombinációban a raszterizáló algoritmusokkal) van a jövője a számítógépes játékokban. Azonban a Turing architektúrára épülő grafikus processzorok, amelyek speciális RT magokkal rendelkeznek, eddig az egyetlen kategória voltak a diszkrét GPU-k között, amelyek megfelelő számítási teljesítménnyel bírnak ehhez.

Ahogy a ray tracing-et elsajátító első játékok tesztjei (Battlefield V, Metro Exodus és Shadow of the Tomb Raider) is megmutatták, még a GeForce RTX gyorsítók (különösen a legkisebb, az RTX 2060) is jelentős képkocka sebesség csökkenést tapasztalnak a hibrid renderelési feladatok során. A kezdeti sikerek ellenére a valós idejű sugárkövetést még nem lehet érett technológiának tekinteni. Csak akkor lehet azt mondani, hogy Jensen Huang által elindított paradigmaváltás valóban megtörtént, amikor nemcsak a legfejlettebb és legdrágább eszközök, hanem a középkategóriás grafikus kártyák is elérik a legújabb generációs játékokban a korábbi teljesítménystandardokat.

A ray tracing a Pascalon – előnyök és hátrányok

De már most, hogy még egy szót sem mondtak a Turing architektúra jövőbeli utódjáról, az NVIDIA úgy döntött, hogy ösztönzi a fejlődést. A GPU Technology Conference eseményén a múlt hónapban a zöld csapat bejelentette, hogy a Pascal chipekkel rendelkező gyorsítók, valamint a Turing család kisebb képviselői (GeForce GTX 16 sorozat) valós idejű sugárkövetési funkciót kapnak, ugyanúgy, mint az RTX márkájú termékek. Ma a megígért drivert már le lehet tölteni az NVIDIA hivatalos weboldaláról, és az eszközök listájába az GeForce 10 család modelljei tartoznak, kezdve a GeForce GTX 1060-tól (6 GB verzió), a Volta chippel rendelkező TITAN V professzionális gyorsítótól, és természetesen az újonnan érkező középkategóriás modellek a TU116 chippel – GeForce GTX 1660 és GTX 1660 Ti. A frissítés a megfelelő GPU-val rendelkező laptopokat is érintette.

Technikai szempontból itt nincs semmi természetfölötti. Az egységes shader blokkokkal rendelkező grafikus processzorok már régóta képesek voltak Ray Tracing végrehajtására a Turing architektúra megjelenése előtt, bár akkoriban nem voltak elegendő teljesítménnyel ahhoz, hogy ez a lehetőség a játékokban keresett legyen. Ezenkívül hiányzott egy egységes programozási módszereket meghatározó standard, a zárt API-k, mint például az NVIDIA OptiX mellett. Most, hogy létezik a DXR kiterjesztés a Direct3D 12-höz és hasonló könyvtárak a Vulkan programozási interfészben, a játékmotor hozzáférhet ezekhez függetlenül attól, hogy a grafikus processzor rendelkezik-e speciális logikával — amennyiben a meghajtó ezt lehetővé teszi. A Turing chipjeinek ehhez külön RT-magjai vannak, míg a Pascal architektúrájú GPU-k és a TU116 processzor ray tracing végrehajtása általános célú számítások formájában történik a shader ALU tömbön.

Azonban minden, amit a Turing architektúráról tudunk az NVIDIA nyilatkozatai alapján, azt jelzi, hogy a Pascal nem alkalmas a DXR-t támogató alkalmazásokhoz. A tavalyi prezentáción, amely a Turing család zászlóshajó modelljeiről — a GeForce RTX 2080 és RTX 2080 Ti-ről — szólt, a mérnökök a következő kiértékeléseket hozták fel. Ha az előző generáció legjobb fogyasztói videokártyájának — a GeForce GTX 1080 Ti-nek — minden erőforrását ray tracing számításokra fordítanánk, akkor a végső teljesítmény nem haladná meg az RTX 2080 Ti elméletileg lehetséges teljesítményének 11%-át. Legalább olyan fontos, hogy a Turing chip szabad CUDA magjait egyidejűleg más képelemek párhuzamos feldolgozására is fel lehet használni — shader programok végrehajtására, nem grafikus Direct3D számítások sorának asszinkron végrehajtására és így tovább.

A valós játékokban a helyzet bonyolultabb, mivel a fejlesztők a meglévő hardveren mérsékelten használják a DXR funkciókat, és a számítási terhelés jelentős részét továbbra is a raszterizálás és a shader utasítások képezik. Ezenkívül számos olyan effektus, amelyet ray tracing segítségével hoznak létre, jól fut a Pascal chipjeinek CUDA magjain is. Például a Battlefield V tükörfelületei nem igénylik a fények másodlagos tükröződését, így megvalósítható terhelést jelentenek a korábbi generációs erősebb videokártyák számára. Ugyanez vonatkozik a Shadow of the Tomb Raider árnyékaira, bár a több fényforrással létrehozott összetett árnyékok renderelése már nehezebb feladatot jelent. A globális világítás a Metro Exodus-ban viszont még a „Turing”-nak is nehézséget okoz, és a Pascal-tól sem várható, hogy bármilyen tekintetben összehasonlítható eredményeket nyújtson.

Bármilyen irányból nézzük, hatalmas különbségek vannak a Turing architektúrájú kártyák és a közvetlen analógjaik között a Pascal szilíciumon. A Turing javára nemcsak az RT-magok jelenléte szól, hanem a következő generációs gyorsítókra jellemző számos általános fejlesztés is. A Turing chipek párhuzamosan képesek lebonyolítani a valós számok (FP32) és az egész számok (INT) műveleteit, nagy mennyiségű helyi cache memóriát hordoznak, és külön CUDA magokkal rendelkeznek a csökkentett pontosságú számítások (FP16) végzésére. Ez mind arra utal, hogy a Turing nemcsak a shader programokkal boldogul jobban, hanem viszonylag hatékonyan képes számítani a ray tracing nélkül is. A ray tracing miatti annyira erőforrás-igényes renderelés nem csak a sugarak és a geometriai elemek között lévő metszéspontok kereséséből (amit az RT-magok végeznek) ered, hanem a metszéspont színének (shading) kiszámításából is. Érdekes módon, a Turing architektúra felsorolt előnyei teljes mértékben vonatkoznak a GeForce GTX 1660-ra és GTX 1660 Ti-ra is, bár a TU116 chipben nincsenek RT-magok, ezért ezeknek a videokártyáknak a szoftveres ray tracing tesztjei különös érdeklődésre tarthatnak számot.

De elég a teóriából, hiszen már összegyűjtöttük az adatokat a „Pascalok” (valamint a „Turingok”) teljesítményéről a Battlefield V, a Metro Exodus és a Shadow of the Tomb Raider játékokban, a saját méréseink alapján. Megjegyezzük, hogy sem a meghajtó, sem a játékok nem szabályozzák a sugárszámot a GPU terhelésének csökkentése érdekében RT-magok nélkül, tehát a GeForce GTX és GeForce RTX effekteinek minősége azonos kell legyen.

Tesztkörnyezet, tesztelési módszertan

Az átlagos és minimális képkockasebesség mutatói az egyes képkockák renderelési idejének tömbjéből származnak, amelyet a beépített benchmark (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) rögzít, vagy az OCAT segédprogram, ha a játékban nincs beépített benchmark (Battlefield V).

A diagramokon szereplő átlagos képkockasebesség az egyes képkockák átlagos idejének inverze. A minimális képkockasebesség értékeléséhez az egyes másodperces teszt során generált képkockák számát számítják. E tömbből a 1. percentilis eloszlásnak megfelelő értéket választják ki.

A tesztelés résztvevői

A teljesítménytesztelésben a következő videokártyák vettek részt:

• 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

Mivel a Battlefield V viszonylag igénytelen játék (különösen 1080p és 1440p felbontásban), és a ray tracing csak részlegesen alkalmazható benne, a GeForce 10-es sorozat tesztje a DXR opcióval biztató eredményeket mutatott. Mivel azonban a ray tracing hardver szinten nem támogatott modellek közül csak a GTX 1070/1070 Ti és a GTX 1080/1080 Ti modellek voltak elérhetők számunkra, korlátokba ütköztünk. Az Electronic Arts játékai gyanakodva viszonyulnak a gyakori hardverkonfiguráció-változtatásokhoz, és 1-2 napra letiltják a felhasználót. Ezért a GeForce GTX 1060 teljesítménymérésének és a GeForce GTX 16 sorozat két eszközének tesztje a cikkben később fog megjelenni, amint a Battlefield V levonja a korlátozásokat a tesztgépünkről.

Százalékos arányban a tesztelés minden résztvevője hasonló mértékű teljesítménycsökkenést tapasztal a ray tracing minőségi beállításainál, függetlenül a képernyő felbontásától. A GeForce RTX 20-as videokártyák teljesítménye 28-43%-kal csökken alacsony és közepes DXR effekt minőségnél, míg magas és maximális beállításoknál 37-53%-kal.

A GeForce 10-es család magasabb modelljeit nézve, alacsony és közepes ray tracing beállításoknál a játék 36 és 42 % közötti FPS-t veszít, míg magas minőség (High és Ultra beállítások) esetén a DXR már 54-67 % -kal csökkenti a képkocka gyakoriságát. Érdemes megjegyezni, hogy a Battlefield V számos, ha nem a legtöbb játékszcénájában kifejezett különbség nincs a Low és Medium, valamint a High és Ultra beállítások között sem a képminőség, sem a teljesítmény szempontjából. Reménykedve abban, hogy a Pascal grafikus processzorok érzékenyebbek lesznek erre a paraméterre, minden négy beállítással végeztünk teszteléseket. Valóban voltak bizonyos eltérések, de csak 2160p felbontásnál és 6%-on belül FPS szempontjából.

Abszolút számokban bármelyik Pascal chipre épülő felsőbb gyorsító képes 60 FPS feletti képkockasebességet támogatni 1080p felbontás mellett csökkentett tükrözésminőségnél, míg a GeForce GTX 1080 Ti hasonló eredményre aspirál még a High szintű nyomkövetés mellett is. Azonban ha áttérünk a 1440p felbontásra, már csak a GeForce GTX 1080 és GTX 1080 Ti biztosít kényelmes 60 FPS-t és annál magasabbat a Low vagy Medium ray tracing beállításokon, míg 4K módban a múlt generációban egyetlen kártya sem rendelkezik megfelelő számítási teljesítménnyel (ahogy a Turing sorozat egyetlen képviselője sem, kivéve a csúcsmodell GeForce RTX 2080 Ti-t).

Ha párhuzamokat keresünk a GeForce GTX 10 és GeForce RTX 20 sorozatok egyes gyorsítói között, akkor a múlt generáció legjobb modellje (GeForce GTX 1080 Ti), amely a standard renderelési feladatokban a GeForce RTX 2080-nak felel meg DXR nélkül, a ray tracing minőségének csökkentésével a GeForce RTX 2070 szintjére süllyedt, míg magas minőséggel talán csak a GeForce RTX 2060-nal tud versenyezni.

Forrás: 3dnews.ru