Potem ko je NVIDIA prikazala sledenje žarkom v realnem času na grafičnih karticah serije GeForce RTX, je težko dvomiti, da je ta tehnologija (v razumni kombinaciji z algoritmom rasterizacije) prihodnost računalniških iger. Vendar so grafični procesorji, ki temeljijo na arhitekturi Turing s specializiranimi jedri RT, do nedavnega veljali za edino kategorijo diskretnih grafičnih procesorjev, ki imajo za to primerno računalniško moč.
Kot so pokazali testi prvih iger, ki so obvladale Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus in Shadow of the Tomb Raider), celo pospeševalnik GeForce RTX (zlasti najmlajši med njimi, RTX 2060) doživlja precejšen padec števila sličic v naloge hibridnega upodabljanja. Kljub zgodnjim uspehom sledenje žarkom v realnem času še ni zrela tehnologija. Šele ko bodo enake standarde zmogljivosti v novem valu iger dosegle ne le najnaprednejše in najdražje naprave, temveč tudi grafične kartice srednjega razreda, bo mogoče končno izjaviti, da se je sprememba paradigme, ki jo je sprožilo podjetje Jensena Huanga, končno zgodila.
Sledenje žarkom v Pascalih - prednosti in slabosti
Toda zdaj, ko o prihodnjem nasledniku arhitekture Turing ni bilo izrečene nobene besede, se je NVIDIA odločila, da bo pospešila napredek. Na dogodku GPU Technology Conference prejšnji mesec je zelena ekipa objavila, da bodo pospeševalniki na čipih Pascal in nižji člani družine Turing (GeForce GTX 16 series) pridobili funkcijo sledenja žarkom v realnem času, enako kot RTX. - izdelki z blagovno znamko. Danes je obljubljeni gonilnik že mogoče prenesti na uradni spletni strani NVIDIA, seznam naprav pa vključuje modele družine GeForce 10, začenši z GeForce GTX 1060 (različica 6 GB), profesionalni pospeševalnik TITAN V na čipu Volta, in seveda na novo prispeli modeli srednjega cenovnega razreda na čipu TU116 - GeForce GTX 1660 in GTX 1660 Ti. Posodobitev je vplivala tudi na prenosnike z ustreznimi grafičnimi procesorji.
S tehničnega vidika tukaj ni nič nadnaravnega. Grafični procesorji z enotnimi senčilnimi enotami so lahko izvajali sledenje žarkom že dolgo pred pojavom arhitekture Turing, čeprav takrat niso bili dovolj hitri, da bi bila ta zmogljivost povpraševana v igrah. Poleg tega ni bilo enotnega standarda za metode programske opreme, razen zaprtih API-jev, kot je lastniški NVIDIA OptiX. Zdaj, ko je v programskem vmesniku Vulkan na voljo razširitev DXR za Direct3D 12 in podobne knjižnice, lahko motor igre dostopa do njih ne glede na to, ali je GPE opremljen s specializirano logiko, če gonilnik zagotavlja to možnost. Čipi Turing imajo za ta namen ločena jedra RT, v grafični procesorji arhitekture Pascal in procesorju TU116 pa je sledenje žarkom implementirano v računalniškem formatu za splošne namene na nizu ALU-jev senčil.
Vendar pa vse, kar vemo o arhitekturi Turing iz same NVIDIA, nakazuje, da Pascal ni primeren za aplikacije, ki podpirajo DXR. V lanskoletni predstavitvi, posvečeni vodilnim modelom družine Turing - GeForce RTX 2080 in RTX 2080 Ti - so inženirji predstavili naslednje izračune. Če vse vire najboljše potrošniške grafične kartice zadnje generacije - GeForce GTX 1080 Ti - vržete v izračune sledenja žarkom, posledična zmogljivost ne bo presegla 11 % tistega, česar je teoretično sposobna RTX 2080 Ti. Enako pomembno je, da se prosta jedra CUDA čipa Turing lahko hkrati uporabljajo za vzporedno obdelavo drugih slikovnih komponent - izvajanje programov senčil, čakalna vrsta negrafičnih izračunov Direct3D med asinhronim izvajanjem itd.
V resničnih igrah je situacija bolj zapletena, saj razvijalci obstoječe strojne opreme uporabljajo funkcije DXR v odmerkih, levji delež računalniške obremenitve pa še vedno zasedajo navodila za rasterizacijo in senčenje. Poleg tega je mogoče nekatere različne učinke, ustvarjene s sledenjem žarkom, dobro izvesti tudi na jedrih CUDA čipov Pascal. Na primer, zrcalne površine v Battlefield V ne pomenijo sekundarnega odboja žarkov, zato so izvedljiva obremenitev za zmogljive grafične kartice prejšnje generacije. Enako velja za sence v igri Shadow of the Tomb Raider, čeprav je upodabljanje zapletenih senc, ki jih tvori več svetlobnih virov, že težja naloga. Toda globalna pokritost v Metro Exodusu je težavna celo za Turinga in ni mogoče pričakovati, da bo Pascal v kakršni koli meri dosegel primerljive rezultate.
Karkoli lahko rečemo, govorimo o večkratni razliki v teoretični zmogljivosti med predstavniki Turingove arhitekture in njihovimi najbližjimi analogi na siliciju Pascal. Poleg tega Turingu v prid ne igra le prisotnost jeder RT, temveč tudi številne splošne izboljšave, značilne za pospeševalnike nove generacije. Tako lahko Turingovi čipi izvajajo vzporedne operacije na realnih (FP32) in celih (INT) podatkih, nosijo veliko količino lokalnega predpomnilnika in ločena jedra CUDA za izračune z zmanjšano natančnostjo (FP16). Vse to pomeni, da Turing ne le bolje obravnava programe za senčenje, ampak lahko tudi razmeroma učinkovito izračuna sledenje žarkom brez specializiranih blokov. Konec koncev, zaradi česar upodabljanje s sledenjem žarkom tako zahteva veliko virov, ni samo in ne toliko iskanje presečišč med žarki in geometrijskimi elementi (kar počnejo jedra RT), ampak izračun barve na presečišču (senčenje). In mimogrede, navedene prednosti arhitekture Turing v celoti veljajo za GeForce GTX 1660 in GTX 1660 Ti, čeprav čip TU116 nima jeder RT, zato so testi teh video kartic s programskim sledenjem žarkom še posebej zanimivi.
A dovolj teorije, saj smo na podlagi lastnih meritev že zbrali podatke o uspešnosti “paskalov” (pa tudi mlajših “turingov”) v igrah Battlefield V, Metro Exodus in Shadow of the Tomb Raider. Upoštevajte, da niti gonilnik niti same igre ne prilagajajo števila žarkov, da bi zmanjšali obremenitev GPE brez jeder RT, kar pomeni, da bi morala biti kakovost učinkov na GeForce GTX in GeForce RTX enaka.
Testno stojalo, metodologija testiranja
| Testno stojalo | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, fiksna frekvenca) |
| Matična plošča | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Operativni pomnilnik | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ROM | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Napajalna enota | Corsair AX1200i, 1200 W |
| CPU hladilni sistem | Corsair Hydro Series H115i |
| Корпус | Testna naprava CoolerMaster V1.0 |
| Monitor | NEC EA244UHD |
| Operacijski sistem | Windows 10 Pro x64 |
| Programska oprema NVIDIA GPU | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | Gonilnik NVIDIA GeForce Game Ready Driver 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | Gonilnik NVIDIA GeForce Game Ready Driver 425.31 |
| Preizkusi iger | ||||
|---|---|---|---|---|
| Igra | API | Nastavitve, način testiranja | Celozaslonski anti-aliasing | |
| 1920×1080 / 2560×1440 | 3840 × 2160 | |||
| Battlefield V | DirectX 12 | OCAT, misija Liberte. maks. grafična kvaliteta | TAA Visoka | TAA Visoka |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Vgrajeno merilo uspešnosti. Ultra Graphics Profil kakovosti | TAA | TAA |
| Senca Tomb Raider | DirectX 12 | Vgrajeno merilo uspešnosti. maks. grafična kvaliteta | SMAA 4x | Izklopljeno |
Kazalniki povprečne in minimalne hitrosti sličic izhajajo iz niza časov upodabljanja posameznih sličic, ki jih zabeleži vgrajeno merilo (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) ali pripomoček OCAT, če ga igra nima. (Battlefield V).
Povprečna hitrost sličic v grafikonih je obratna vrednost povprečnega časa sličic. Za oceno minimalne hitrosti sličic se izračuna število sličic, ki nastanejo v vsaki sekundi preizkusa. Iz tega niza števil se izbere vrednost, ki ustreza 1. percentilu porazdelitve.
Udeleženci testa
Naslednje video kartice so sodelovale pri testiranju zmogljivosti:
- 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
Ker je sama Battlefield V dokaj lahka igra (zlasti v načinih 1080p in 1440p) in uporablja sledenje žarkom v popravkih, je testiranje serije GeForce 10 z možnostjo DXR dalo spodbudne rezultate. Vendar smo se od vseh modelov brez podpore za sledenje žarkom na ravni silicija morali omejiti na modela GTX 1070/1070 Ti in GTX 1080/1080 Ti. Igre Electronic Arts se sumničavo odzivajo na pogoste spremembe konfiguracije strojne opreme in blokirajo uporabnika za obdobje enega ali več dni. Zato bodo meritve zmogljivosti GeForce GTX 1060 in dveh naprav serije GeForce GTX 16 objavljene v tem članku pozneje, takoj ko bo Battlefield V odstranil omejitve iz našega testnega stroja.
V odstotkih je kateri koli udeleženec preizkusa doživel približno enako zmanjšanje zmogljivosti pri različnih nastavitvah kakovosti sledenja žarkom, ne glede na ločljivost zaslona. Tako se zmogljivost grafičnih kartic pod blagovno znamko GeForce RTX 20 zmanjša za 28–43% pri učinkih DXR nizke in srednje kakovosti ter za 37–53% pri visoki in največji kakovosti.
Če govorimo o starejših modelih družine GeForce 10, potem pri nizki in srednji ravni sledenja žarkom igra izgubi od 36 do 42% FPS, pri visoki kakovosti (nastavitvi High in Ultra) pa DXR že poje 54–67. % hitrosti sličic. Upoštevajte, da v mnogih, če ne večini, prizorih igre Battlefield V ni opazne razlike med nizkimi in srednjimi nastavitvami ali med visokimi in ultra v smislu jasnosti slike ali zmogljivosti. V upanju, da bodo grafični procesorji Pascal bolj občutljivi na to nastavitev, smo izvedli teste pri vseh štirih nastavitvah. Res so se pojavile določene razlike, a le pri ločljivosti 2160p in znotraj 6 % FPS.
V absolutnem smislu lahko kateri koli starejši pospeševalnik na čipih Pascal vzdržuje hitrost sličic nad 60 sličic na sekundo v načinu 1080p z zmanjšano kakovostjo odseva, GeForce GTX 1080 Ti pa zahteva podoben rezultat tudi pri sledenju na visoki ravni. Toda ko preklopite na ločljivost 1440p, le GeForce GTX 1080 in GTX 1080 Ti zagotavljata udobno hitrost sličic 60 FPS ali več z nizko ali srednjo kakovostjo sledenja žarkom, v načinu 4K pa nobena od kartic prejšnje generacije nima ustrezne računalniške moči ( kot pravzaprav vsak Turing z izjemo vodilne GeForce RTX 2080 Ti).
Če iščemo vzporednice med posebnimi pospeševalniki pod blagovno znamko GeForce GTX 10 in GeForce RTX 20, potem je najboljši model prejšnje generacije (GeForce GTX 1080 Ti), ki je analog GeForce RTX 2080 pri standardnih opravilih upodabljanja brez DXR, padla na raven GeForce RTX 2070 z zmanjšano kakovostjo sledenja žarkom, na visokih ravneh pa se lahko bori le z GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, maks. Kakovost | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT izklopljen | RT Nizka | RT srednje | RT Visoka | 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. Kakovost | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT izklopljen | RT Nizka | RT srednje | RT Visoka | 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. Kakovost | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT izklopljen | RT Nizka | RT srednje | RT Visoka | 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 |
Vir: 3dnews.ru