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支持“光线追踪”的RTX显卡这么厉害,全靠这些黑科技

时间:2018-12-06 09:02 点击: 作者:
[导读]原标题:支持“光线追踪”的RTX显卡这么厉害,全靠这些黑科技 【PConline 杂谈】2018

原标题:支持“光线追踪”的RTX显卡这么厉害,全靠这些黑科技

【PConline 杂谈】2018年是显卡及游戏发展史上的一个重要分水岭,因为这一年NVIDIA推出了RTX 2080 Ti/2080/2070三款显卡,它们使用了全新的图灵架构,除了继续提升显卡游戏性能之外,图灵GPU最大的变化是带来了RTX实时光线追踪及Tensor Core人工智能加速技术,这两个新技术改变了游戏玩家对3D游戏画质的认知,光线追踪渲染技术发展了四十多年终于普及到每个游戏玩家面前了。

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除了光线追踪及AI加速之外,RTX 20系列显卡还升级了多项黑科技,比如性能强大的12nm FFN工艺、带宽提升75%的GDDR6显存以及全新玩法的GeForce Experience优化,这些新技术使得RTX 20系列显卡相比现有显卡有了质的提升。

▍定制12nm FFN工艺:186亿晶体管

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相比目前Pascal架构显卡(GTX10系)使用的16nm FinFET工艺,图灵架构的RTX 2080 Ti显卡升级到了12nm FFN工艺,这种工艺不同于以往的通用工艺,是NVIDIA与台积电合作定制的先进工艺,相比16nm工艺提升了10%的性能、降低了25%的能耗,同时减少了20%的的核心面积,而NVIDIA定制的工艺性能水平又比标准版12nm工艺更好,性能再上一层楼。

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得益于更先进的工艺,RTX 2080 Ti显卡的TU102核心总计集成了186亿个晶体管,百万发平台,相比Pascal显卡的118亿晶体管提升58%,更多的晶体管不仅带来了多达4608个CUDA核心,还增加了全新的RT Core、Tensor Core,为图灵显卡带来了RTX实时光线追踪渲染及AI加速运算能力,使得图灵一代的显卡相比现在的显卡有了质的变化。

▍RT Core带来了RTX光线追踪:

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包括RTX 2080 Ti显卡在内,三款图灵架构的显卡相比以往的显卡不只是性能提升,还有量变到质变——图灵显卡是NVIDIA也是目前整个显卡业界第一个做到实时光线追踪渲染的显卡,这要归功于NVIDIA在图灵GPU中增加了专门的RT Core单元,专门用于加速RTX光线追踪渲染。

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TU102核心的SM单元架构

NVIDIA在图灵显卡中改变了RT渲染的工作流程,将其从Shader渲染器中独立出来,变成了单独的RT Core,专门用于RT运算,每个SM单元有一个专用的RT Core,RTX 2080 Ti显卡上总计68组RT Core,带来了10+ Giga Rays/s的光线追踪渲染能力,而现在的Pacal显卡的渲染能力只有1.2 Giga Rays/s,性能提升了10倍,而老黄现场宣布的6倍光线追踪渲染性能还是很谦虚的了。

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在图灵显卡问世之后,RT光线追踪技术也成为新一代3A游戏大作的选择,包括战地5、古墓丽影以及国内的逆水寒等多款游戏都宣布支持光线追踪技术,其中战地5已经在11月中旬发布了RTX补丁,3D游戏正式进入了光线追踪时代。

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左(开启DXR)、右(关闭DXR)

光线追踪技术能够明显提高游戏画质,百万发平台,特别是游戏中的光影效果,如上图所示,因为有许多汽车燃烧、炸弹爆炸的画面,所以光线追踪效果是最明显。首先看枪管本身,左侧的枪管是能比较好地还原现场的光影过渡效果的,右侧枪管则纯黑没什么变化。其次就是水面上的汽车、火光的倒映,都比右侧的细节更好。

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除了光线追踪技术之外,RTX 2080 Ti显卡还支持AI运算,全新的Tensor Core也给显卡AI带来了新的玩法,其中一个例子就是DLSS(深度学习超级采样)抗锯齿,它被玩家称为“大力水手”,这个名字还真的挺适合的,因为DLSS技术大力出奇迹,利用Tensor Core的深度计算性能,让本地生成的图像跟使用超级采样生成的图像对比,然后通过学习、观察其中的差距来复现后者的质量,进而提高画质,同时还能减少性能损失,也就是提高抗锯齿的性能,实测显示DLSS加持下,RTX 2080显卡的性能都可以达到GTX 1080显卡的1.5倍到2倍左右,效果非常明显。

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RTX 2080 Ti显卡的光线追踪及AI运算能力带来了更多可能性

▍显存新革命:提速75%的GDD6来了

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作为新一代显卡,RTX 2080 Ti及RTX 2080/2070系列显卡在显存技术上也实现了革命性升级,首发了GDDR6显存。与主流的8Gbps GDDR5显存相比,新一代的GDDR6显存频率更高,标准起步就是12Gbps,目标是16Gbps,未来还可以进一步提升到18Gbps、20Gbps。

目前RTX 2080 Ti显卡上使用的GDDR6显存是14Gbps,考虑到这还是第一代的产品,这个频率还是OK的,因为它已经比GDDR5 8Gbps显存的带宽提升了75%,同样在256bit或者384bit位宽下能带来448GB/s、672GB/s的带宽,性能非常接近HBM 2显存了,但是成本要便宜很多。

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GDDR6内存带来内存带宽大幅提升,不过NVIDIA还从源头进一步降低了对带宽的消耗,图灵显卡支持更先进的内存压缩算法,全新的GPU压缩引擎可以自动匹配最合适的算法以便在不同的材质上寻找最有效的压缩方法,与GP102核心的GTX 1080 Ti显卡相比,RTX 2080 Ti的内存压缩能够提升50%的效率,与带宽更高的GDDR6一起为图灵架构的SM单元性能提升50%保驾护航。

▍硬件强大,驱动、优化也要跟得上:RTX截图功能(ANSEL RTX)

除了新显卡显卡之外,NVIDIA还推出了与图灵显卡相匹配的配套优化——更新的驱动及更好用的GeForce Experience(简称GFE)软件,实际上有了后者的话,驱动升级就不需要担心了,GFE可以自动下载安装最新NVIDIA驱动,确保显卡即时更新到为最新游戏优化的驱动程序。

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在光线追踪技术问世之后,GFE软件也随之升级了很多新功能,比如支持RTX游戏的Ansel截图,在支持光线追踪功能的游戏中开启 Ansel 模式时,如果使用自由相机四处游走,游戏引擎将使用游戏内的图形设置。当玩家暂停动作时,Ansel RT 将快速提升光线追踪水平,使其超过游戏内照片的最高实时水平。

以“神力科莎 (Assetto Corsa Competizione)”为例,调用 Ansel RT 可显著增加投射到场景中的光线数量,每个像素的折射率提升 10 倍,环境光遮蔽样本提升 12 倍,阴影样本增加 32 倍,反射样本增加 40 倍。

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