Etter at NVIDIA demonstrerte sanntidsstrålesporing på GeForce RTX-seriens videokort, er det vanskelig å tvile på at denne teknologien (i rimelig kombinasjon med rasteriseringsalgoritmen) er fremtiden for dataspill. Imidlertid ble GPUer basert på Turing-arkitekturen med spesialiserte RT-kjerner inntil nylig ansett som den eneste kategorien av diskrete GPUer som har datakraften som er egnet for dette.
Som tester av de første spillene som har mestret Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus og Shadow of the Tomb Raider) har vist, opplever til og med GeForce RTX-akseleratorer (spesielt den yngste av dem, RTX 2060) et betydelig fall i bildefrekvenser i hybride gjengivelsesoppgaver. Til tross for tidlige suksesser, er sanntidsstrålesporing ennå ikke en moden teknologi. Først når ikke bare de mest avanserte og kostbare enhetene, men også grafikkort i mellomklassen når de samme ytelsesstandardene i den nye bølgen av spill, vil det være mulig å erklære at paradigmeskiftet som ble lansert av Jensen Huangs selskap endelig har funnet sted.
Strålesporing i Pascals - fordeler og ulemper
Men nå, mens det ikke er sagt et ord om den fremtidige etterfølgeren til Turing-arkitekturen, har NVIDIA bestemt seg for å stimulere fremgang. På GPU Technology Conference-arrangementet forrige måned kunngjorde det grønne teamet at akseleratorer på Pascal-brikker, så vel som de lavere medlemmene av Turing-familien (GeForce GTX 16-serien), vil få sanntidsstrålesporingsfunksjonalitet på nivå med RTX -merkede produkter. I dag kan den lovede driveren allerede lastes ned på det offisielle NVIDIA-nettstedet, og listen over enheter inkluderer modeller av GeForce 10-familien, som starter med GeForce GTX 1060 (6 GB-versjon), den profesjonelle TITAN V-akseleratoren på Volta-brikken, og, selvfølgelig, nyankomne modeller i mellompriskategorien på brikken TU116 - GeForce GTX 1660 og GTX 1660 Ti. Oppdateringen påvirket også bærbare datamaskiner med tilsvarende GPU-er.
Fra et teknisk synspunkt er det ikke noe overnaturlig her. GPUer med enhetlige shader-enheter var i stand til å utføre Ray Tracing lenge før ankomsten av Turing-arkitekturen, selv om de på den tiden ikke var raske nok til at denne evnen var etterspurt i spill. I tillegg var det ingen enhetlig standard for programvaremetoder, annet enn lukkede APIer som den proprietære NVIDIA OptiX. Nå som det er en DXR-utvidelse for Direct3D 12 og lignende biblioteker i Vulkan-programmeringsgrensesnittet, kan spillmotoren få tilgang til dem uavhengig av om GPUen er utstyrt med spesialisert logikk, så lenge driveren gir denne muligheten. Turing-brikker har separate RT-kjerner for dette formålet, og i Pascal-arkitekturen GPU og TU116-prosessoren er ray tracing implementert i et generell dataformat på en rekke shader-ALUer.
Alt vi vet om Turing-arkitekturen fra selve NVIDIA tyder imidlertid på at Pascal ikke er egnet for DXR-aktiverte applikasjoner. I fjorårets presentasjon dedikert til flaggskipmodellene til Turing-familien - GeForce RTX 2080 og RTX 2080 Ti - presenterte ingeniører følgende beregninger. Hvis du kaster alle ressursene til det beste forbrukergrafikkortet fra siste generasjon - GeForce GTX 1080 Ti - inn i ray tracing-beregninger, vil den resulterende ytelsen ikke overstige 11 % av det RTX 2080 Ti teoretisk er i stand til. Like viktig er det at de frie CUDA-kjernene til Turing-brikken samtidig kan brukes til parallell prosessering av andre bildekomponenter – utførelse av shader-programmer, en kø av ikke-grafiske Direct3D-beregninger under asynkron utførelse, og så videre.
I ekte spill er situasjonen mer komplisert, fordi på eksisterende maskinvare bruker utviklere DXR-funksjoner i doser, og brorparten av databelastningen er fortsatt okkupert av rasterisering og shader-instruksjoner. I tillegg kan noen av de ulike effektene som lages ved hjelp av ray tracing også utføres godt på CUDA-kjernene til Pascal-brikker. For eksempel innebærer ikke speiloverflater i Battlefield V sekundær refleksjon av stråler, og er derfor en mulig belastning for kraftige skjermkort fra forrige generasjon. Det samme gjelder for skygger i Shadow of the Tomb Raider, selv om det allerede er en vanskeligere oppgave å gjengi komplekse skygger dannet av flere lyskilder. Men global dekning i Metro Exodus er vanskelig selv for Turing, og Pascal kan ikke forventes å produsere sammenlignbare resultater i noen grad.
Uansett hva man kan si, snakker vi om en multippel forskjell i teoretisk ytelse mellom representanter for Turing-arkitekturen og deres nærmeste analoger på Pascal-silisium. Dessuten spiller ikke bare tilstedeværelsen av RT-kjerner, men også en rekke generelle forbedringer som er karakteristiske for nye generasjons akseleratorer i Turings favør. Dermed kan Turing-brikker utføre parallelle operasjoner på reelle (FP32) og heltalls (INT) data, bære en stor mengde lokalt cache-minne og separate CUDA-kjerner for beregninger med redusert presisjon (FP16). Alt dette betyr at Turing ikke bare håndterer shader-programmer bedre, men også kan beregne ray tracing relativt effektivt uten spesialiserte blokker. Tross alt, det som gjør gjengivelse ved bruk av Ray Tracing så ressurskrevende er ikke bare og ikke så mye søket etter skjæringspunkter mellom stråler og geometrielementer (som RT-kjerner gjør), men beregningen av farge i skjæringspunktet (skyggelegging). Og forresten, de listede fordelene med Turing-arkitekturen gjelder fullt ut for GeForce GTX 1660 og GTX 1660 Ti, selv om TU116-brikken ikke har RT-kjerner, så tester av disse skjermkortene med programvarestrålesporing er av spesiell interesse.
Men nok teori, for vi har allerede samlet inn data om ytelsen til «Pascals» (så vel som yngre «Turings») i Battlefield V, Metro Exodus og Shadow of the Tomb Raider basert på våre egne målinger. Merk at verken driveren eller spillene selv justerer antall stråler for å redusere belastningen på GPUer uten RT-kjerner, noe som betyr at kvaliteten på effektene på GeForce GTX og GeForce RTX bør være den samme.
Teststand, testmetodikk
| Prøvestativ | |
|---|---|
| prosessor | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, fast frekvens) |
| hovedkort | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| random access memory | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ROM | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Strømforsyningsenhet | Corsair AX1200i, 1200 W |
| CPU kjølesystem | Corsair Hydro Series H115i |
| bolig | CoolerMaster testbenk V1.0 |
| monitor | NEC EA244UHD |
| Operativsystem | Windows 10 Pro x64 |
| NVIDIA GPU-programvare | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready Driver 425.31 |
| Spilltester | ||||
|---|---|---|---|---|
| spill | API | Innstillinger, testmetode | Fullskjerm kantutjevnelse | |
| 1920 1080 × 2560 / 1440 XNUMX × XNUMX XNUMX | 3840 × 2160 | |||
| Slagmarken v | DirectX 12 | OCAT, Liberte misjon. Maks. grafikkkvalitet | TAA høy | TAA høy |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Innebygd benchmark. Ultra Graphics kvalitetsprofil | TAA | TAA |
| Shadow of the Tomb Raider | DirectX 12 | Innebygd benchmark. Maks. grafikkkvalitet | SMAA 4x | Av |
Indikatorer for gjennomsnittlig og minimumsbildefrekvens er utledet fra utvalget av gjengivelsestider for individuelle bilder, som registreres av den innebygde benchmarken (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) eller OCAT-verktøyet, hvis spillet ikke har en. (Slagmark V).
Den gjennomsnittlige bildefrekvensen i diagrammene er invers av gjennomsnittlig bildetid. For å estimere minimumsbildehastigheten, beregnes antall rammer som dannes i hvert sekund av testen. Fra denne tallmatrisen velges verdien som tilsvarer den 1. persentilen til fordelingen.
Testdeltakere
Følgende skjermkort deltok i ytelsestesting:
- 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).
Slagmarken v
På grunn av det faktum at Battlefield V i seg selv er et ganske lett spill (spesielt i 1080p- og 1440p-modus), og det bruker ray tracing i patcher, ga testing av GeForce 10-serien med DXR-alternativet oppmuntrende resultater. Av alle modellene uten Ray Tracing-støtte på silisiumnivå, måtte vi imidlertid begrense oss til GTX 1070/1070 Ti- og GTX 1080/1080 Ti-modellene. Electronic Arts-spill reagerer med mistenksomhet på hyppige endringer i maskinvarekonfigurasjon og blokkerer brukeren i en eller flere dager. Derfor vil ytelsesmålinger av GeForce GTX 1060 og to enheter i GeForce GTX 16-serien vises i denne artikkelen senere, så snart Battlefield V fjerner restriksjoner fra testmaskinen vår.
Prosentvis opplevde noen av testdeltakerne omtrent det samme fallet i ytelse ved ulike kvalitetsinnstillinger for strålesporing, uavhengig av skjermoppløsning. Dermed reduseres ytelsen til skjermkort under GeForce RTX 20-merket med 28–43 % med lav og middels kvalitet DXR-effekter, og med 37–53 % med høy og maksimal kvalitet.
Hvis vi snakker om eldre modeller av GeForce 10-familien, taper spillet fra 36 til 42 % av FPS på lav- og medium-strålesporingsnivåene, og ved høy kvalitet (høy- og ultrainnstillinger) spiser DXR allerede 54–67 % av bildefrekvensen. Legg merke til at i mange, om ikke de fleste, Battlefield V-spillscener er det ingen merkbar forskjell mellom lav og medium innstillinger, eller mellom høy og ultra, når det gjelder enten bildeklarhet eller ytelse. I håp om at Pascal GPU-er ville være mer følsomme for denne innstillingen, kjørte vi tester på alle fire innstillingene. Visse forskjeller dukket faktisk opp, men bare ved 2160p-oppløsning og innenfor 6% FPS.
I absolutte termer kan en hvilken som helst av de eldre akseleratorene på Pascal-brikker opprettholde bildefrekvenser over 60 FPS i 1080p-modus med redusert refleksjonskvalitet, og GeForce GTX 1080 Ti hevder et lignende resultat selv ved sporing på høyt nivå. Men når du først går over til 1440p-oppløsning, er det bare GeForce GTX 1080 og GTX 1080 Ti som gir en komfortabel bildefrekvens på 60 FPS eller høyere med lav eller medium strålesporingskvalitet, og i 4K-modus har ingen av de forrige generasjonskortene passende datakraft ( som, faktisk, enhver Turing med unntak av flaggskipet GeForce RTX 2080 Ti).
Hvis vi ser etter paralleller mellom spesifikke akseleratorer under merkevarene GeForce GTX 10 og GeForce RTX 20, så er den beste modellen fra forrige generasjon (GeForce GTX 1080 Ti), som er en analog til GeForce RTX 2080 i standard gjengivelsesoppgaver uten DXR, falt til nivået til GeForce RTX 2070 med redusert kvalitet på strålesporing, og på høye nivåer kan den bare kjempe med GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, maks. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT av | RT lav | RT Medium | RT Høy | 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, maks. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT av | RT lav | RT Medium | RT Høy | 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, maks. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT av | RT lav | RT Medium | RT Høy | 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 |
Kilde: 3dnews.ru