實測世界最好玩遊戲的全新場景:RTX20系顯卡運行仍很吃力

要說這兩年DIY圈最熱的詞彙,光線追蹤上榜應該是沒什麼懸念了。自從NV CEO黃教主提出這個概念,號稱將重新定義圖形學之後,是個DIY玩家應該都聽過這個詞。

而且最近權威的硬體測試軟體3DMark也推出了專門用於光線追蹤的測試的專案,那這是否說明即時光線追蹤真的已經來到我們身邊了呢?

今天我們就以3DMark推出光追DLC的事情作為引子,深入淺出的探討一下這件事情。

什麼是光線追蹤?

要想瞭解什麼是光線追蹤,我們先來瞭解一下目前99.9%遊戲使用的光柵化渲染模式,也是NVIDIA想用光線追蹤取代的東西。

 

实测世界最好玩游戏的全新场景:RTX20系显卡运行仍很吃力

光柵化(Rasterisation)首先會把整個螢幕分割成無數個三角形或者多邊形,再把三維幾何圖元(geometry primitive)投影到二維的螢幕上,確定好哪些圖元和圖元會被覆蓋,隨後進行紋理填充,貼圖及渲染。

說到底光柵化渲染就是一種騙人的技術,通過遊戲開發人員的在現實中的認知,模擬出各種光照效果,比如人在太陽底下就會有怎樣的影子,物體被光照到的一面會更亮。

 

实测世界最好玩游戏的全新场景:RTX20系显卡运行仍很吃力

光線追蹤(Ray Tracing)與光柵化最大的區別,就是其渲染效果都是通過對光線傳播的路徑算出來的,並不是模擬出來的。

光線追蹤會假設顯示器內的世界是一個真實的三維世界,確定光源後它會追蹤光源發出的光線,經過無數次折射與反射後計算並決定哪些光線會進入螢幕前的你的眼睛裡,而這個過程也是現實世界中我們看到物體的原理,因此光線追蹤確實能讓渲染效果更為貼近現實世界。

它能給人最直觀的感覺就是,物體表面的反射光線是會受到環境影響的,它會計算物體所處的位置、光線來自哪裡,光線是否會受到其他曲面的阻礙或折返回來等等。

光柵化則不會確定以上資訊,因為每個三角形都是獨立存在的。也因此區別光線追蹤渲染中最明顯的場景就是鏡面,這也是NVIDIA發佈的光線追蹤DEMO被人調侃最多的地方,鏡面無處不在。

光線追蹤的出現也能極大減少遊戲開發者的壓力,遊戲開發者不需要在每一個場景中模擬現實光照效果,只需要讓機器計算光線反射的情況就好了。

那是不是說光線追蹤渲染一定比光柵化好呢?這個問題各位看官先自己心裡判斷一下,我們到文末再解析。

3DMark推出光追測試意味著什麼?

 

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其實光線追蹤並不是什麼新鮮玩意,但是要做到即時光線追蹤,對顯卡的硬體性能要求十分苛刻。

而圖靈顯卡劃時代的意義在於加入了專門用於光線追蹤運算的RT Core,使用RT Core進行光追運算會比通用運算架構效率高非常多。這讓即時光線追蹤成為了可能。

但尷尬的是目前除了老黃發佈會上用的幾個DEMO之外,只有戰地Ⅴ這個遊戲真正做到了支持光線追蹤,其他遊戲要麼跳票了,要麼閹割掉了這個功能。

而這時,3DMark推出光追測試場景Port Royal,無疑成為了NVIDIA市場宣傳的大救星。

 

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3DMark是futuremark公司的一款專為測量顯卡性能的軟體,現已發行3Dmark2005、3Dmark2006、3Dmark vantage、3Dmark 11和The new 3DMark等。

而現在的3Dmark已不僅僅是一款衡量顯卡性能的軟體,其已漸漸轉變成了一款衡量整機性能的軟體。

因為3DMark的權威性與綜合性,其測試分數經常被DIY玩家用於硬體平臺性能對比的標準,也因此被DIY圈內人調侃為世界上最好玩的遊戲。

毫無疑問,Port Royal的推出能維持光線追蹤這個概念的熱度,進一步推動即時光線追蹤進入普通消費者領域。

Port Royal推出的意義也在於,對於目前顯卡的光線追蹤性能我們會有一個比較權威的比較標準,而不僅通過廠商的吹噓,畢竟在未來可能不止NVIDIA,還有AMD,甚至Intel也可能會進入即時光線追蹤這個領域。

 

实测世界最好玩游戏的全新场景:RTX20系显卡运行仍很吃力

從整個演示DEMO來看,光線追蹤的畫面還是很好看的。

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為了體現光線追蹤渲染的效果,整個畫面還是一如既往的有許多鏡面。話不多說,下面我們實機測試,看看目前在售的圖靈四俠在新的光追場景中分數有多高。

測試平臺

評測自然以測試為主,測試平臺的搭建也成為了重中之重。

 

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測試使用的CPU是i5-8600K,雖然執行緒不會特別多,但定位還是比較高端的,而且我們實測發現CPU執行緒數目對測試場景幾乎沒有影響,這個後面會說到。

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記憶體使用了16GB,2680MHz的高端記憶體。

顯卡使用了圖靈四俠,沒啥好說的,為了看看10系顯和AMD顯卡能不能支持光線追蹤,我們還分別挑了一張加入了測試。畢竟雖然傳統遊戲顯卡使用通用運算架構進行光追效率很低,但理論上不是不能進行光追運算。

測試結果

我們首先測試圖靈四俠,看看他們表現如何。

RTX四劍客成績

 

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從測試分數上看,RTX 2080 Ti比RTX 2080的分數要高32%,比RTX 2070要高63%,比RTX 2060則要高110%。

從規格上看,RTX 2080 Ti有68個RT Core,而RTX 2080有46個RT Core,RTX 2070為36個,RTX 2060則有30個。

這樣看它們之間的跑分差距會比他們RT Core的數量差距要小一點,看來顯卡的光線追蹤性能並不僅僅取決於顯卡的RT Core數量。

 

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我們也統計了一下各個顯卡在Port Royal測試中的平均幀數,價值萬元的RTX 2080 Ti也只能跑出36.5幀這個平均幀數,可以看到光線追蹤渲染真的巨吃顯卡性能!

連擁有專門用於光線追蹤運算單元的RTX 20系顯卡都只能跑這麼低的幀數,那麼其他顯卡在測試中表現如何呢?

其他顯卡測試成績

 

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實測發現無論是10系顯卡還是AMD顯卡都是無法正常運行Port Royal的,測試顯示顯卡驅動不支援。

看來是這兩種顯卡的驅動並沒有為光追做適配,這也正常,連20系的成績都這麼慘,舊顯卡估計連PPT都播放不了。

其他測試

除此以外我們還在測試時針對Port Royal對於CPU和記憶體的佔用做了記錄。

 

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測試時i5-8600K的佔用也僅在10%出頭,記憶體佔用也不超過5GB,這說明Port Royal測試並沒有想像中的那麼吃CPU和記憶體。

未來已來?不一定!

現在連3DMark也推出光線追蹤的測試場景,這是否說明即時光線追蹤已經來到我們身邊了呢?

其實測試結果也揭露了一個殘酷的事實,那就是第一代支持即時光線追蹤的RTX 20系顯卡,在巨吃硬體性能的光追場景中也只能做弟弟,連目前在售的萬元顯卡RTX 2080 Ti也只能跑40幀不到的平均幀

而根據我們此前做的戰地Ⅴ測試,顯卡的表現也難稱理想,首發測試中RTX 2080 Ti只能做到1080p下60幀,優化後(怎麼優化呢?會不會是閹割不明顯的光線追蹤場景?)提升明顯,但也只能達到2K解析度60幀。

 

 

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更重要的是,目前無論是老黃的演示DEMO,還是戰地Ⅴ遊戲場景,也只是使用了混合光線追蹤即使用光線追蹤加光柵化混合渲染出遊戲場景,並不是全域光線追蹤。這也可能是目前即時光線追蹤畫面沒有足夠逼真的原因。

回到最開始的討論,光線追蹤渲染一定比光柵化好嗎?從顯示效果來說是肯定的,但是光線追蹤實在太吃顯卡性能了,連RTX 2080 Ti也可能做不到混合光追做到1080p下60幀。

但與之對比,目前主流使用光柵化渲染的3A大作,千元顯卡RX 580/GTX 1060顯卡都能隨便做到1080p下60幀。

發展了20多年的光柵化渲染已經十分成熟了,而且對於硬體要求也沒那麼高,這是光柵渲染最大的優勢

雖然光柵化確實是騙人的技術,但是經過20年發展的光柵化圖形學已經能做到了以假亂真的地步,那麼我們有必要在硬體性能還不夠的情況下強行上光線追蹤渲染麼?

在曉邊看來暫時是沒必要的,光線追蹤很美好,但距離我們還有一段距離,未來還沒到來。

總結

從畫面的角度看,即時光線追蹤的遊戲畫面毫無疑問能讓遊戲畫面更真實,是未來的發展潮流,但是目前的顯卡性能卻還不能與之匹配,這是即時光線追蹤發展目前最大的矛盾。

在這裡不得不讚歎一下NVIDIA,NVIDIA作為目前GPU行業的領導者,有著敢於試錯的勇氣,嘗試做出能即時光線追蹤的顯卡,RT Core的引入無疑是顯卡光追性能提升的一大里程碑

但客觀事實是,即使RTX 20系顯卡大幅提升光線追蹤性能,目前顯卡運行光線追蹤依然很吃力,即時光線追蹤渲染特別是全域即時光線追蹤,距離普及還有一段不近的距離。

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