Efter att NVIDIA demonstrerat strålspårning i realtid på grafikkorten i GeForce RTX-serien är det svårt att tvivla på att denna teknik (i rimlig kombination med rasteriseringsalgoritmen) är framtiden för datorspel. GPU:er baserade på Turing-arkitekturen med specialiserade RT-kärnor ansågs dock tills nyligen vara den enda kategorin av diskreta GPU:er som har den datorkraft som lämpar sig för detta.
Som tester av de första spelen som har bemästrat Ray Tracing (Battlefield V, Metro Exodus och Shadow of the Tomb Raider) har visat, upplever till och med GeForce RTX-acceleratorer (särskilt den yngsta av dem, RTX 2060) en betydande nedgång i bildhastigheter i hybridrenderingsuppgifter. Trots tidiga framgångar är strålspårning i realtid ännu inte en mogen teknik. Först när inte bara de mest avancerade och dyra enheterna, utan även grafikkort i mellanklassen når samma prestandastandarder i den nya spelvågen, kommer det att vara möjligt att deklarera att det paradigmskifte som Jensen Huangs företag lanserade äntligen har ägt rum.
Strålspårning i Pascals - för- och nackdelar
Men nu, även om inte ett ord har sagts om den framtida efterträdaren till Turing-arkitekturen, har NVIDIA beslutat att stimulera framsteg. Vid GPU Technology Conference-evenemanget förra månaden meddelade det gröna teamet att acceleratorer på Pascal-chips, såväl som de lägre medlemmarna i Turing-familjen (GeForce GTX 16-serien), kommer att få strålspårningsfunktion i realtid i nivå med RTX -märkta produkter. Idag kan den utlovade drivrutinen redan laddas ner på den officiella NVIDIA-webbplatsen, och listan över enheter inkluderar modeller från GeForce 10-familjen, från och med GeForce GTX 1060 (6 GB-version), den professionella TITAN V-acceleratorn på Volta-chippet, och så klart nyanlända modeller i mellanpriskategorin på chipet TU116 - GeForce GTX 1660 och GTX 1660 Ti. Uppdateringen påverkade även bärbara datorer med motsvarande GPU:er.
Ur teknisk synvinkel finns det inget övernaturligt här. GPU:er med enhetliga shader-enheter kunde utföra Ray Tracing långt före tillkomsten av Turing-arkitekturen, även om de vid den tiden inte var tillräckligt snabba för att denna förmåga skulle vara efterfrågad i spel. Dessutom fanns det ingen enhetlig standard för mjukvarumetoder, annat än slutna API:er som den proprietära NVIDIA OptiX. Nu när det finns en DXR-tillägg för Direct3D 12 och liknande bibliotek i Vulkans programmeringsgränssnitt kan spelmotorn komma åt dem oavsett om GPU:n är utrustad med specialiserad logik, så länge som drivrutinen tillhandahåller denna förmåga. Turing-chips har separata RT-kärnor för detta ändamål, och i Pascal-arkitekturen GPU och TU116-processorn implementeras strålspårning i ett allmänt beräkningsformat på en uppsättning shader-ALUer.
Men allt vi vet om Turing-arkitekturen från NVIDIA självt tyder på att Pascal inte är lämplig för DXR-aktiverade applikationer. I förra årets presentation tillägnad flaggskeppsmodellerna i Turing-familjen - GeForce RTX 2080 och RTX 2080 Ti - presenterade ingenjörer följande beräkningar. Om du kastar alla resurser från det bästa konsumentgrafikkortet från den senaste generationen - GeForce GTX 1080 Ti - i strålspårningsberäkningar, kommer den resulterande prestandan inte att överstiga 11 % av vad RTX 2080 Ti teoretiskt är kapabel till. Lika viktigt är att de fria CUDA-kärnorna i Turing-chippet samtidigt kan användas för parallell bearbetning av andra bildkomponenter – exekvering av shader-program, en kö av icke-grafiska Direct3D-beräkningar under asynkron exekvering, och så vidare.
I riktiga spel är situationen mer komplicerad, eftersom på befintliga hårdvaruutvecklare använder DXR-funktioner i doser, och lejonparten av datorbelastningen är fortfarande upptagen av rastrerings- och shader-instruktioner. Dessutom kan några av de olika effekterna som skapas med strålspårning också utföras bra på CUDA-kärnorna i Pascal-chips. Till exempel innebär spegelytor i Battlefield V inte sekundär reflektion av strålar, och är därför en genomförbar belastning för kraftfulla grafikkort från föregående generation. Detsamma gäller skuggor i Shadow of the Tomb Raider, även om det redan är en svårare uppgift att återge komplexa skuggor som bildas av flera ljuskällor. Men global täckning i Metro Exodus är svår även för Turing, och Pascal kan inte förväntas ge jämförbara resultat i någon utsträckning.
Vad man än kan säga, vi talar om en multipel skillnad i teoretisk prestanda mellan representanter för Turing-arkitekturen och deras närmaste analoger på Pascal-kisel. Dessutom spelar inte bara närvaron av RT-kärnor utan även många allmänna förbättringar som är karakteristiska för den nya generationens acceleratorer till Turings fördel. Således kan Turing-chips utföra parallella operationer på verkliga (FP32) och heltalsdata (INT), bära en stor mängd lokalt cacheminne och separata CUDA-kärnor för beräkningar med reducerad precision (FP16). Allt detta gör att Turing inte bara hanterar shader-program bättre, utan även kan beräkna strålspårning relativt effektivt utan specialiserade block. När allt kommer omkring, det som gör rendering med Ray Tracing så resurskrävande är inte bara och inte så mycket sökandet efter skärningspunkter mellan strålar och geometrielement (vilket RT-kärnor gör), utan beräkningen av färg vid skärningspunkten (skuggning). Och förresten, de listade fördelarna med Turing-arkitekturen gäller fullt ut GeForce GTX 1660 och GTX 1660 Ti, även om TU116-chippet inte har RT-kärnor, så tester av dessa grafikkort med mjukvarustrålespårning är av särskilt intresse.
Men nog med teori, för vi har redan samlat in data om prestanda för "Pascals" (liksom yngre "Turings") i Battlefield V, Metro Exodus och Shadow of the Tomb Raider baserat på våra egna mätningar. Observera att varken drivrutinen eller spelen själva justerar antalet strålar för att minska belastningen på GPU:er utan RT-kärnor, vilket innebär att kvaliteten på effekterna på GeForce GTX och GeForce RTX bör vara densamma.
Testbänk, testmetodik
| Testbänk | |
|---|---|
| CPU | Intel Core i9-9900K (4,9 GHz, 4,8 GHz AVX, fast frekvens) |
| moderkort | ASUS MAXIMUS XI APEX |
| Operativt minne | G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 GB (3200 MHz, CL14) |
| ПЗУ | Intel SSD 760p, 1024 GB |
| Strömförsörjning | Corsair AX1200i, 1200 W |
| CPU kylsystem | Corsair Hydro Series H115i |
| hölje | CoolerMaster Testbänk V1.0 |
| bildskärm | NEC EA244UHD |
| Operativsystem | Windows 10 Pro x64 |
| NVIDIA GPU-programvara | |
| NVIDIA GeForce RTX 20 | NVIDIA GeForce Game Ready-drivrutin 419.67 |
| NVIDIA GeForce GTX 10/16 | NVIDIA GeForce Game Ready-drivrutin 425.31 |
| Speltester | ||||
|---|---|---|---|---|
| spel | API | Inställningar, testmetod | Helskärmskantutjämning | |
| 1920 × 1080/2560 × 1440 | 3840 × 2160 | |||
| Slagfält V | DirectX 12 | OCAT, Liberte uppdrag. Max. grafikkvalitet | TAA hög | TAA hög |
| Metro Exodus | DirectX 12 | Inbyggt benchmark. Ultra Graphics kvalitetsprofil | TAA | TAA |
| Shadow of the Tomb Raider | DirectX 12 | Inbyggt benchmark. Max. grafikkvalitet | SMAA 4x | Av |
Indikatorer för genomsnittliga och lägsta bildhastigheter härleds från mängden renderingstider för individuella bildrutor, som registreras av det inbyggda riktmärket (Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider) eller OCAT-verktyget, om spelet inte har ett (Slagfält V).
Den genomsnittliga bildfrekvensen i diagrammen är den omvända mot den genomsnittliga bildrutetiden. För att uppskatta den lägsta bildhastigheten beräknas antalet ramar som bildas i varje sekund av testet. Från denna array av siffror väljs värdet som motsvarar fördelningens 1:a percentil.
Testdeltagare
Följande grafikkort deltog i prestandatestning:
- 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).
Slagfält V
På grund av det faktum att Battlefield V i sig är ett ganska lätt spel (särskilt i 1080p och 1440p lägen), och det använder ray tracing i patchar, gav testning av GeForce 10-serien med DXR-alternativet uppmuntrande resultat. Av alla modeller utan Ray Tracing-stöd på kiselnivå var vi dock tvungna att begränsa oss till modellerna GTX 1070/1070 Ti och GTX 1080/1080 Ti. Electronic Arts-spel reagerar med misstänksamhet på frekventa ändringar i hårdvarukonfigurationen och blockerar användaren under en eller flera dagar. Därför kommer prestandamätningar av GeForce GTX 1060 och två enheter i GeForce GTX 16-serien att dyka upp i den här artikeln senare, så snart Battlefield V tar bort restriktioner från vår testmaskin.
Procentuellt sett upplevde någon av testdeltagarna ungefär samma prestandasänkning vid olika kvalitetsinställningar för strålspårning, oavsett skärmupplösning. Således minskar prestandan för grafikkort under varumärket GeForce RTX 20 med 28–43 % med låg och medelhög kvalitet DXR-effekter, och med 37–53 % med hög och maximal kvalitet.
Om vi pratar om äldre modeller av GeForce 10-familjen, så förlorar spelet på låg- och medelstrålningsnivåerna från 36 till 42 % av FPS, och vid hög kvalitet (höga och ultrainställningar) äter DXR redan upp 54–67 % av bildfrekvensen. Observera att i många, om inte de flesta, Battlefield V-spelscener finns det ingen märkbar skillnad mellan inställningarna Låg och Medium, eller mellan Hög och Ultra, vare sig när det gäller bildskärpa eller prestanda. I hopp om att Pascal GPU:er skulle vara mer känsliga för den här inställningen, körde vi tester på alla fyra inställningarna. Visserligen uppträdde vissa skillnader, men bara vid 2160p upplösning och inom 6% FPS.
I absoluta termer kan vilken som helst av de äldre acceleratorerna på Pascal-chips bibehålla bildhastigheter över 60 FPS i 1080p-läge med reducerad reflektionskvalitet, och GeForce GTX 1080 Ti hävdar ett liknande resultat även vid spårning på hög nivå. Men när du väl går över till 1440p-upplösning är det bara GeForce GTX 1080 och GTX 1080 Ti som ger en bekväm bildhastighet på 60 FPS eller högre med Låg eller Medium ray tracing-kvalitet, och i 4K-läge har inget av den tidigare generationens kort lämplig datorkraft ( som faktiskt vilken Turing som helst med undantag för flaggskeppet GeForce RTX 2080 Ti).
Om vi letar efter paralleller mellan specifika acceleratorer under varumärkena GeForce GTX 10 och GeForce RTX 20, så är den bästa modellen från föregående generation (GeForce GTX 1080 Ti), som är en analog till GeForce RTX 2080 i standardrenderingsuppgifter utan DXR, sjunkit till nivån för GeForce RTX 2070 med reducerad kvalitet på strålspårning, och på höga nivåer kan den bara slåss med GeForce RTX 2060.
| Battlefield V, max. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1920×1080 TAA | |||||
| RT Av | RT låg | RT Medium | RT hög | 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. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2560×1440 TAA | |||||
| RT Av | RT låg | RT Medium | RT hög | 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. Kvalitet | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 3840×2160 TAA | |||||
| RT Av | RT låg | RT Medium | RT hög | 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 |
Källa: 3dnews.ru