După ce NVIDIA a demonstrat ray tracing în timp real pe plăcile video din seria GeForce RTX, este greu de pus la îndoială că această tehnologie (în combinație rezonabilă cu algoritmul de rasterizare) este viitorul jocurilor pe calculator. Cu toate acestea, GPU-urile bazate pe arhitectura Turing cu nuclee RT specializate au fost considerate până de curând singura categorie de GPU-uri discrete care au puterea de calcul potrivită pentru acest lucru.
După cum au arătat testele primelor jocuri care au stăpânit Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus și Shadow of the Tomb Raider), chiar și acceleratoarele GeForce RTX (în special cea mai tânără dintre ele, RTX 2060) înregistrează o scădere semnificativă a ratelor cadrelor în sarcini de randare hibride. În ciuda succeselor timpurii, ray tracing în timp real nu este încă o tehnologie matură. Abia atunci când nu doar cele mai avansate și scumpe dispozitive, ci și plăcile grafice mid-range vor atinge aceleași standarde de performanță în noul val de jocuri, se va putea declara că schimbarea de paradigmă lansată de compania lui Jensen Huang a avut, în sfârșit, loc.
Ray tracing în Pascals - argumente pro și contra
Dar acum, deși nu s-a spus niciun cuvânt despre viitorul succesor al arhitecturii Turing, NVIDIA a decis să stimuleze progresul. La evenimentul GPU Technology Conference de luna trecută, echipa ecologică a anunțat că acceleratoarele de pe cipurile Pascal, precum și membrii de vârf ai familiei Turing (seria GeForce GTX 16), vor câștiga funcționalitate de ray tracing în timp real, la fel cu RTX. -produse de marca. Astăzi, driverul promis poate fi descărcat deja de pe site-ul oficial NVIDIA, iar lista de dispozitive include modele din familia GeForce 10, începând cu GeForce GTX 1060 (versiunea de 6 GB), acceleratorul profesional TITAN V pe cipul Volta, și, bineînțeles, modele nou sosite în categoria de preț mediu pe cipul TU116 - GeForce GTX 1660 și GTX 1660 Ti. Actualizarea a afectat și laptopurile cu GPU-urile corespunzătoare.
Din punct de vedere tehnic, aici nu există nimic supranatural. GPU-urile cu unități de shader unificate erau capabile să efectueze Ray Tracing cu mult înainte de apariția arhitecturii Turing, deși la acel moment nu erau suficient de rapide pentru ca această capacitate să fie solicitată în jocuri. În plus, nu exista un standard uniform pentru metodele software, în afară de API-uri închise, cum ar fi proprietarul NVIDIA OptiX. Acum că există o extensie DXR pentru Direct3D 12 și biblioteci similare în interfața de programare Vulkan, motorul de joc le poate accesa indiferent dacă GPU-ul este echipat cu o logică specializată, atâta timp cât driverul oferă această abilitate. Cipurile Turing au nuclee RT separate în acest scop, iar în GPU-ul cu arhitectură Pascal și procesorul TU116, ray tracing este implementat într-un format de calcul de uz general pe o serie de ALU-uri shader.
Totuși, tot ceea ce știm despre arhitectura Turing de la NVIDIA în sine sugerează că Pascal nu este potrivit pentru aplicațiile DXR. În prezentarea de anul trecut dedicată modelelor emblematice ale familiei Turing - GeForce RTX 2080 și RTX 2080 Ti - inginerii au prezentat următoarele calcule. Dacă aruncați toate resursele celei mai bune plăci grafice de consum din ultima generație - GeForce GTX 1080 Ti - în calculele de ray tracing, performanța rezultată nu va depăși 11% din ceea ce este capabil teoretic RTX 2080 Ti. La fel de important este faptul că nucleele CUDA libere ale cipului Turing pot fi folosite în același timp pentru procesarea paralelă a altor componente de imagine - execuția programelor shader, o coadă de calcule Direct3D non-grafice în timpul execuției asincrone și așa mai departe.
În jocurile reale, situația este mai complicată, deoarece pe hardware-ul existent dezvoltatorii folosesc funcții DXR în doze, iar cea mai mare parte a încărcăturii de calcul este încă ocupată de instrucțiuni de rasterizare și shader. În plus, unele dintre diferitele efecte care sunt create folosind ray tracing pot fi, de asemenea, executate bine pe nucleele CUDA ale cipurilor Pascal. De exemplu, suprafețele oglinzilor din Battlefield V nu implică reflexia secundară a razelor și, prin urmare, sunt o sarcină fezabilă pentru plăcile video puternice din generația anterioară. Același lucru este valabil și pentru umbrele din Shadow of the Tomb Raider, deși redarea umbrelor complexe formate din mai multe surse de lumină este deja o sarcină mai dificilă. Dar acoperirea globală în Metro Exodus este dificilă chiar și pentru Turing și nu se poate aștepta ca Pascal să producă rezultate comparabile în nicio măsură.
Orice s-ar putea spune, vorbim despre o diferență multiplă în performanța teoretică între reprezentanții arhitecturii Turing și analogii lor cei mai apropiați pe siliciul Pascal. Mai mult, nu numai prezența nucleelor RT, ci și numeroasele îmbunătățiri generale caracteristice acceleratoarelor de nouă generație joacă în favoarea lui Turing. Astfel, cipurile Turing pot efectua operații paralele pe date reale (FP32) și întregi (INT), pot transporta o cantitate mare de memorie cache locală și nuclee CUDA separate pentru calcule cu precizie redusă (FP16). Toate acestea înseamnă că Turing nu numai că gestionează mai bine programele de umbrire, dar poate, de asemenea, să calculeze ray tracing relativ eficient, fără blocuri specializate. La urma urmei, ceea ce face ca randarea folosind Ray Tracing să consume atât de mult resurse nu este doar și nu atât căutarea intersecțiilor dintre raze și elemente de geometrie (ceea ce fac nucleele RT), ci și calculul culorii la punctul de intersecție (umbrire). Și, apropo, avantajele enumerate ale arhitecturii Turing se aplică pe deplin la GeForce GTX 1660 și GTX 1660 Ti, deși cipul TU116 nu are nuclee RT, așa că testele acestor plăci video cu software ray tracing prezintă un interes deosebit.
Dar suficientă teorie, pentru că am colectat deja date despre performanța lui „Pascals” (precum și „Turings” mai tineri) în Battlefield V, Metro Exodus și Shadow of the Tomb Raider pe baza propriilor măsurători. Rețineți că nici driverul, nici jocurile în sine nu ajustează numărul de raze pentru a reduce sarcina pe GPU-urile fără nuclee RT, ceea ce înseamnă că calitatea efectelor pe GeForce GTX și GeForce RTX ar trebui să fie aceeași.
Stand de testare, metodologia de testare
| stand de testare | |
|---|---|
| Procesor | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, frecvență fixă) |
| placa de baza | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| memorie cu acces aleator | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ROM | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Unitatea de alimentare | Corsair AX1200i, 1200 W |
| Sistem de racire CPU | Seria Corsair Hydro H115i |
| carcasă | CoolerMaster Test Bench V1.0 |
| Monitor | NEC EA244UHD |
| Sistem de operare | Windows 10 Pro x64 |
| Software-ul GPU NVIDIA | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | Driver NVIDIA GeForce Game Ready 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | Driver NVIDIA GeForce Game Ready 425.31 |
| Teste de joc | ||||
|---|---|---|---|---|
| Игра | API | Setări, metodă de testare | Anti-aliasing pe ecran complet | |
| 1920×1080 / 2560×1440 | 3840 2160 × | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, misiunea Liberte. Max. calitate grafică | TAA High | TAA High |
| Exodul de metrou | DirectX 12 | Benchmark încorporat. Profil de calitate ultra grafică | TAA | TAA |
| Umbra lui Tomb Raider | DirectX 12 | Benchmark încorporat. Max. calitate grafică | SMAA 4x | Dezactivat |
Indicatorii ratelor de cadre medii și minime sunt derivați din gama de timpi de randare a cadrelor individuale, care este înregistrată de benchmark-ul încorporat (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) sau de utilitarul OCAT, dacă jocul nu are unul. (Câmpul de luptă V).
Rata medie a cadrelor din grafice este inversul timpului mediu de cadre. Pentru a estima rata minimă de cadre, se calculează numărul de cadre formate în fiecare secundă a testului. Din această matrice de numere este selectată valoarea corespunzătoare primei percentile a distribuției.
Participanții la test
Următoarele plăci video au participat la testarea performanței:
- 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
Datorită faptului că Battlefield V în sine este un joc destul de ușor (mai ales la modurile 1080p și 1440p) și folosește ray tracing în patch-uri, testarea seriei GeForce 10 cu opțiunea DXR a dat rezultate încurajatoare. Totuși, dintre toate modelele fără suport Ray Tracing la nivel de siliciu, a trebuit să ne limităm la modelele GTX 1070/1070 Ti și GTX 1080/1080 Ti. Jocurile Electronic Arts reacționează cu suspiciune la schimbările frecvente ale configurației hardware și blochează utilizatorul pentru o perioadă de una sau mai multe zile. Prin urmare, măsurătorile de performanță ale GeForce GTX 1060 și două dispozitive din seria GeForce GTX 16 vor apărea în acest articol mai târziu, de îndată ce Battlefield V va elimina restricțiile de pe mașina noastră de testare.
În termeni procentuali, oricare dintre participanții la test a experimentat aproximativ aceeași scădere a performanței la diferite setări de calitate a urmăririi razelor, indiferent de rezoluția ecranului. Astfel, performanța plăcilor video sub marca GeForce RTX 20 scade cu 28–43% cu efecte DXR de calitate scăzută și medie și cu 37–53% la calitate înaltă și maximă.
Dacă vorbim de modele mai vechi ale familiei GeForce 10, atunci la nivelurile Low și Medium de ray tracing jocul pierde de la 36 la 42% din FPS, iar la calitate înaltă (setări High și Ultra) DXR mănâncă deja 54–67 % din rata de cadre. Rețineți că în multe, dacă nu în majoritatea scenelor de joc Battlefield V, nu există nicio diferență vizibilă între setările Low și Medium sau între High și Ultra, fie în ceea ce privește claritatea imaginii, fie performanța. În speranța că GPU-urile Pascal vor fi mai sensibile la această setare, am efectuat teste la toate cele patru setări. Într-adevăr, au apărut anumite diferențe, dar doar la rezoluție 2160p și în limita a 6% FPS.
În termeni absoluti, oricare dintre acceleratoarele mai vechi de pe cipurile Pascal poate menține rate de cadre peste 60 FPS în modul 1080p cu o calitate redusă a reflexiei, iar GeForce GTX 1080 Ti pretinde un rezultat similar chiar și atunci când urmărește la nivel înalt. Dar odată ce treceți la rezoluția de 1440p, doar GeForce GTX 1080 și GTX 1080 Ti oferă un framerate confortabil de 60 FPS sau mai mare, cu o calitate scăzută sau medie de urmărire a razei, iar în modul 4K, niciuna dintre plăcile din generația anterioară nu are putere de calcul adecvată ( ca, într-adevăr, orice Turing, cu excepția flagship-ului GeForce RTX 2080 Ti).
Dacă căutăm paralele între acceleratoarele specifice sub mărcile GeForce GTX 10 și GeForce RTX 20, atunci cel mai bun model din generația anterioară (GeForce GTX 1080 Ti), care este un analog al GeForce RTX 2080 în sarcinile standard de randare fără DXR, a scăzut la nivelul GeForce RTX 2070 cu ray tracing de calitate redusă, iar la niveluri înalte poate lupta doar cu GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, max. Calitate | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT Off | RT scăzut | RT Mediu | RT ridicat | 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, max. Calitate | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT Off | RT scăzut | RT Mediu | RT ridicat | 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, max. Calitate | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT Off | RT scăzut | RT Mediu | RT ridicat | 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 |
Sursa: 3dnews.ru