Po tom, čo spoločnosť NVIDIA predviedla sledovanie lúčov v reálnom čase na grafických kartách série GeForce RTX, je ťažké pochybovať o tom, že táto technológia (v rozumnej kombinácii s algoritmom rasterizácie) je budúcnosťou počítačových hier. GPU založené na architektúre Turing so špecializovanými jadrami RT však boli donedávna považované za jedinú kategóriu diskrétnych GPU, ktoré majú na to vhodný výpočtový výkon.
Ako ukázali testy prvých hier, ktoré zvládli Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus a Shadow of the Tomb Raider), dokonca aj akcelerátory GeForce RTX (najmä najmladší z nich, RTX 2060) zaznamenali výrazný pokles snímkovej frekvencie v úlohy hybridného vykresľovania. Napriek skorým úspechom nie je sledovanie lúčov v reálnom čase ešte vyspelou technológiou. Až keď nielen najpokročilejšie a najdrahšie zariadenia, ale aj grafické karty strednej triedy dosiahnu rovnaké výkonové štandardy v novej vlne hier, bude možné vyhlásiť, že zmena paradigmy, ktorú spustila spoločnosť Jensena Huanga, konečne nastala.
Ray tracing v Pascaloch – výhody a nevýhody
Ale teraz, zatiaľ čo o budúcom nástupcovi architektúry Turing nepadlo ani slovo, sa NVIDIA rozhodla urýchliť pokrok. Na podujatí GPU Technology Conference minulý mesiac zelený tím oznámil, že urýchľovače na čipoch Pascal, ako aj nižší členovia rodiny Turing (séria GeForce GTX 16), získajú funkcie sledovania lúčov v reálnom čase na rovnakej úrovni ako RTX. - značkové produkty. Dnes je už sľúbený ovládač možné stiahnuť na oficiálnej stránke NVIDIA a v zozname zariadení sú modely rodiny GeForce 10 počnúc GeForce GTX 1060 (6 GB verzia), profesionálnym akcelerátorom TITAN V na čipe Volta, až po 116 GB verzií. a samozrejme novo prichádzajúce modely v strednej cenovej kategórii na čipe TU1660 - GeForce GTX 1660 a GTX XNUMX Ti. Aktualizácia sa dotkla aj notebookov s príslušnými GPU.
Z technického hľadiska tu nie je nič nadprirodzené. GPU s unifikovanými shader jednotkami boli schopné vykonávať Ray Tracing dávno pred príchodom architektúry Turing, hoci v tom čase neboli dostatočne rýchle na to, aby bola táto schopnosť v hrách žiadaná. Okrem toho neexistoval jednotný štandard pre softvérové metódy, okrem uzavretých API, ako je proprietárna NVIDIA OptiX. Teraz, keď je v programovacom rozhraní Vulkan k dispozícii rozšírenie DXR pre Direct3D 12 a podobné knižnice, herný engine k nim môže pristupovať bez ohľadu na to, či je GPU vybavené špecializovanou logikou, pokiaľ túto schopnosť poskytuje ovládač. Čipy Turing majú na tento účel samostatné jadrá RT a v GPU architektúry Pascal a procesore TU116 je sledovanie lúčov implementované vo všeobecnom výpočtovom formáte na poli shader ALU.
Všetko, čo vieme o architektúre Turing od samotnej NVIDIE, však naznačuje, že Pascal nie je vhodný pre aplikácie s podporou DXR. V minuloročnej prezentácii venovanej vlajkovým modelom rodiny Turing - GeForce RTX 2080 a RTX 2080 Ti - inžinieri predstavili nasledujúce výpočty. Ak do výpočtov ray tracing hodíte všetky zdroje najlepšej spotrebiteľskej grafickej karty poslednej generácie – GeForce GTX 1080 Ti, výsledný výkon nepresiahne 11 % toho, čoho je RTX 2080 Ti teoreticky schopná. Rovnako dôležité je, že voľné CUDA jadrá Turingovho čipu môžu byť zároveň použité na paralelné spracovanie iných komponentov obrazu – vykonávanie shader programov, rad negrafických výpočtov Direct3D pri asynchrónnom vykonávaní a pod.
V reálnych hrách je situácia komplikovanejšia, pretože na existujúcom hardvéri vývojári používajú DXR funkcie v dávkach a leví podiel na výpočtovej záťaži stále zaberajú pokyny pre rasterizáciu a shader. Okrem toho niektoré z rôznych efektov, ktoré sú vytvorené pomocou sledovania lúčov, sa dajú dobre spustiť aj na jadrách CUDA čipov Pascal. Napríklad zrkadlové povrchy v Battlefield V neznamenajú sekundárny odraz lúčov, a preto sú vhodnou záťažou pre výkonné grafické karty predchádzajúcej generácie. To isté platí pre tiene v Shadow of the Tomb Raider, aj keď vykreslenie zložitých tieňov tvorených viacerými svetelnými zdrojmi je už náročnejšia úloha. Globálne pokrytie v Metro Exodus je však ťažké aj pre Turinga a nemožno očakávať, že by Pascal v žiadnom rozsahu priniesol porovnateľné výsledky.
Čokoľvek sa dá povedať, hovoríme o mnohonásobnom rozdiele v teoretickom výkone medzi predstaviteľmi architektúry Turing a ich najbližšími analógmi na kremíku Pascal. V prospech Turinga navyše hrá nielen prítomnosť RT jadier, ale aj početné všeobecné vylepšenia charakteristické pre urýchľovače novej generácie. Čipy Turing teda môžu vykonávať paralelné operácie s reálnymi (FP32) a celočíselnými (INT) dátami, prenášať veľké množstvo lokálnej vyrovnávacej pamäte a samostatné jadrá CUDA pre výpočty so zníženou presnosťou (FP16). To všetko znamená, že Turing nielenže lepšie zvláda shader programy, ale dokáže pomerne efektívne vypočítať aj sledovanie lúčov bez špecializovaných blokov. Koniec koncov, to, čo robí vykresľovanie pomocou Ray Tracing tak náročným na zdroje, nie je len a nie až tak hľadanie priesečníkov medzi lúčmi a geometrickými prvkami (čo robia jadrá RT), ale výpočet farby v priesečníku (tienenie). A mimochodom, uvedené výhody architektúry Turing plne platia pre GeForce GTX 1660 a GTX 1660 Ti, hoci čip TU116 nemá jadrá RT, takže testy týchto grafických kariet so softvérovým sledovaním lúčov sú mimoriadne zaujímavé.
Ale dosť bolo teórie, pretože údaje o výkone “Pascalov” (ale aj mladších “Turingov”) v Battlefield V, Metro Exodus a Shadow of the Tomb Raider sme už zozbierali na základe vlastných meraní. Všimnite si, že ani ovládač, ani samotné hry neupravujú počet lúčov, aby sa znížilo zaťaženie GPU bez RT jadier, čo znamená, že kvalita efektov na GeForce GTX a GeForce RTX by mala byť rovnaká.
Testovací stojan, metodika testovania
| skúšobná stolica | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, pevná frekvencia) |
| Základná doska | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Operatívna pamäť | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ROM | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Zdroj napájania | Corsair AX1200i, 1200 W |
| Systém chladenia CPU | Corsair Hydro séria H115i |
| bývanie | CoolerMaster Test Bench V1.0 |
| monitor | NEC EA244UHD |
| Operačný systém | Windows 10 Pro x64 |
| Softvér GPU NVIDIA | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | Ovládač NVIDIA GeForce Game Ready 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | Ovládač NVIDIA GeForce Game Ready 425.31 |
| Herné testy | ||||
|---|---|---|---|---|
| hra | API | Nastavenia, metóda testovania | Vyhladzovanie na celej obrazovke | |
| 1920 × 1080 / 2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, misia Liberte. Max. kvalita grafiky | Vysoká TAA | Vysoká TAA |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Vstavaný benchmark. Ultra Graphics Quality Profile | TAA | TAA |
| Tieň Tomb Raider | DirectX 12 | Vstavaný benchmark. Max. kvalita grafiky | SMAA 4x | Vypnuté |
Ukazovatele priemernej a minimálnej snímkovej frekvencie sú odvodené z poľa vykresľovacích časov jednotlivých snímok, ktoré zaznamenáva vstavaný benchmark (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) alebo utilita OCAT, ak ju hra nemá. (Bojisko V).
Priemerná snímková frekvencia v grafoch je inverzná k priemernej snímkovej frekvencii. Na odhadnutie minimálnej snímkovej frekvencie sa vypočíta počet snímok vytvorených za každú sekundu testu. Z tohto poľa čísel sa vyberie hodnota zodpovedajúca 1. percentilu rozdelenia.
Účastníci testu
Testovania výkonu sa zúčastnili nasledujúce grafické karty:
- 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
Vzhľadom na skutočnosť, že Battlefield V je sám o sebe pomerne ľahká hra (najmä v režimoch 1080p a 1440p) a využíva sledovanie lúčov v záplatách, testovanie série GeForce 10 s možnosťou DXR prinieslo povzbudivé výsledky. Zo všetkých modelov bez podpory Ray Tracing na kremíkovej úrovni sme sa však museli obmedziť na modely GTX 1070/1070 Ti a GTX 1080/1080 Ti. Hry Electronic Arts reagujú s podozrením na časté zmeny v konfigurácii hardvéru a blokujú používateľa na jeden alebo niekoľko dní. Merania výkonu GeForce GTX 1060 a dvoch zariadení série GeForce GTX 16 sa preto v tomto článku objavia neskôr, len čo Battlefield V odstráni obmedzenia z nášho testovacieho stroja.
V percentuálnom vyjadrení každý z účastníkov testu zaznamenal približne rovnaký pokles výkonu pri rôznych nastaveniach kvality sledovania lúčov, bez ohľadu na rozlíšenie obrazovky. Výkon grafických kariet pod značkou GeForce RTX 20 tak klesá o 28–43 % pri nízkej a strednej kvalite DXR efektov a o 37–53 % pri vysokej a maximálnej kvalite.
Ak hovoríme o starších modeloch rodiny GeForce 10, tak na úrovniach Low a Medium ray tracing hra stráca od 36 do 42 % FPS a pri vysokej kvalite (High a Ultra nastavenia) DXR zaberá už 54–67 % snímkovej frekvencie. Všimnite si, že v mnohých, ak nie vo väčšine, herných scénach Battlefield V nie je badateľný rozdiel medzi nastavením Low a Medium, alebo medzi High a Ultra, či už ide o čistotu obrazu alebo výkon. V nádeji, že GPU Pascal budú citlivejšie na toto nastavenie, vykonali sme testy vo všetkých štyroch nastaveniach. Isté rozdiely sa skutočne objavili, ale len pri rozlíšení 2160p a do 6 % FPS.
V absolútnom vyjadrení môže ktorýkoľvek zo starších akcelerátorov na čipoch Pascal udržiavať snímkovú frekvenciu nad 60 FPS v režime 1080p so zníženou kvalitou odrazu a GeForce GTX 1080 Ti tvrdí podobný výsledok aj pri sledovaní na úrovni High. Keď však prejdete na rozlíšenie 1440p, iba GeForce GTX 1080 a GTX 1080 Ti poskytujú pohodlnú snímkovú rýchlosť 60 FPS alebo vyššiu s nízkou alebo strednou kvalitou sledovania lúčov a v režime 4K nemá žiadna z kariet predchádzajúcej generácie vhodný výpočtový výkon ( ako v skutočnosti každý Turing s výnimkou vlajkovej lode GeForce RTX 2080 Ti).
Ak hľadáme paralely medzi konkrétnymi akcelerátormi pod značkami GeForce GTX 10 a GeForce RTX 20, potom najlepší model predchádzajúcej generácie (GeForce GTX 1080 Ti), ktorý je obdobou GeForce RTX 2080 v štandardných úlohách vykresľovania bez DXR, klesla na úroveň GeForce RTX 2070 so zníženou kvalitou ray tracingu a na vysokých úrovniach môže bojovať iba s GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, max. Kvalita | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920 × 1080 TAA | |||||
| RT vypnuté | RT nízka | RT stredné | RT vysoká | 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. Kvalita | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560 × 1440 TAA | |||||
| RT vypnuté | RT nízka | RT stredné | RT vysoká | 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. Kvalita | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840 × 2160 TAA | |||||
| RT vypnuté | RT nízka | RT stredné | RT vysoká | 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 |
Zdroj: 3dnews.ru