今天咱们上实验课,看看RTX的两大“黑科技”有多牛?
发布时间:2019-08-13 00 来源: 互联网 浏览量:195

GeForce RTX 20家族的3款显卡已经正式上市,并且各大电商平台上也有不少公版、非公版RTX显卡开卖,小伙伴们都“剁手”了没?或许“爽党”们已经开始享受RTX显卡那前所未有的快感,或许有的“理智派”正处于观望状态,毕竟从RTX显卡发布到现在都一个多月了,但仍然没有游戏正式支持RTX显卡的DLSS和光线追踪者两大“黑科技”。难道这只是NVIDIA给玩家们开的“空头支票”吗?当然不是,NVIDIA已经发布了支持DLSS和光线追踪的测试Demo。下面我们就来上一堂实验课,用这些测试Demo来看看“身怀绝技”RTX显卡到底有多牛。

理论课:DLSS和光线追踪是啥?

还在问DLSS和光线追踪是啥的同学请你坐下,看来你还不是NVIDIA的“铁粉”。也罢!在正式上实验课之前,咱们就先上一堂理论课,复习一下DLSS和光线追踪的知识要点。记不住的同学请做好笔记,将来可能会考的哦!

AI加持

深度学习超级采样DLSS


DLSS的英文全称是Deep Learning Super Sampling,翻译成中文就是“深度学习超级采样”,为了方便同学们记忆,咱们称之为DLSS即可。

首先,咱们先来复习一下DLSS的工作原理。目前,大部分游戏在渲染完成后都并非直接输出至屏幕,而是需要进行一系列后处理。比如抗锯齿功能,包含TAA时间抗锯齿、FXAA快速自适应抗锯齿等。不过这些抗锯齿或者其他优化图像的功能都存在问题,比如造成模糊、错误的处理图形元素等。对这种类型的问题而言,单纯依赖算法是不可能解决的,但对AI来说,这是一个非常好的应用场合。通过AI的对电脑进行数万、数十万的训练后,AI可以识别出不同的画面元素,并且可以自动补充以产生高质量的图形效果。

▲DLSS 2x和64倍SSAA画质对比,几乎完全相同。

根据NVIDIA的数据,他们先是收集了游戏开启了64倍全屏幕抗锯齿的完美画质作为参考图样,然后获取正常渲染获取的原始图像,接下来训练DLSS匹配完美画质图样,通过每个输入要求DLSS产生输出,测量这些输出和完美画质图样之间的差距,并且根据差值调整网格权重,再多次迭代后,DLSS能够输出的画面质量相比原始完美画面已经非常接近了。这个时候DLSS就拥有了对某个应用程序画面优化的稳定的模型。接下来用户通过GFE等软件下载这个模型,并将其通过图灵GPU应用在自己对应的游戏上,就能够实现接近完美画质的图像。

除了上述标准DLSS功能外,NVIDIA还提供了DLSS 2X功能,这种功能的输入以最终目标分辨率呈现,然后以更大的DLSS网络组合产生接近64倍超级采样水平的输出图像,从而实现图像质量的提升。

▲DLSS有更为出色的时间稳定性和图像清晰度,几乎不会造成纹理模糊。

生而为光

图灵光线追踪技术解析


光线追踪是一种渲染技术,它的主要目的是通过计算光和渲染物体之间的反应,得到正确的反射、折射、阴影、间接照明等结果,从而逼真的模拟场景和场景内对象的光照情况。目前主流的光线追踪技术并不是将场景内的光线投射至用户眼睛,而是通过2D观察平面(像素平面)将光线实际投射或者从视图相机向后拍摄到3D场景中,并回到光源的光线。一般来说,反向跟踪过程比正向跟踪光源的光线更有效,因为只有穿过视平面到达眼睛的光线才会被计算。

▲目前主流的光线追踪算法是从观察者出发光线,倒序计算。

其实,支持光线追踪技术并不是RTX显卡所搭载的图灵核心特有的。图灵核心之前,也有GPU支持光线追踪技术,但是在实现的过程中会耗尽GPU的所有资源,并且无法实现每秒30帧的实时渲染。不过基于图灵架构的GPU拥有可加速边界体积层次(BVH)遍历和光线/三角形(基元)交叉测试(光线投射)的RT核心,再搭配上NVIDIA的RTX软件技术,每秒30帧甚至更快的光线追踪便成为可能。

▲在图灵之前的GPU也支持光线追踪,不过BVH遍历会耗尽GPU所有资源。

▲在加入了硬件光线追踪模块后,BVH遍历和和接下来的交叉测试都可以交给专用硬件,效率得到了巨大提升。

那么问题来了,实现实时光线追踪之后,作为游戏玩家的我们能够体验到怎样的游戏画面?基于图灵架构的GPU和基于帕斯卡架构的GPU相比,它们在光线追踪效能方面的差距有多大呢?咱们不妨来看看下面的图例。

▲光线追踪在游戏中的实际应用,注意车身上的火焰反射。

▲光线追踪目前不仅在游戏中使用,也可以在建筑业等行业使用。

好了!DLSS和光线追踪的知识要点咱们就复习到这儿,那位打瞌睡的同学可以醒醒了,我就知道你们对这些原理并没有多大兴趣,下面咱们就正式开始实验。

实验课:RTX显卡的两大“黑科技”有多牛?

大家看,我这里准备了一台测试机,给大家简单介绍一下配置——英特尔酷睿i9-7900X处理器,X299主板、DDR4 3000 32GB四通道内存,NVIDIA GeForce RTX 2080显卡,英特尔750 1.2TB PCIe SSD,宏碁Predator X27显示器,主要配置就是这些。这些配置一共多少钱?我算算啊!一一得一,二二得四,三八妇女节,六一儿童节……对不起!一共大约是47000块。

不用惊叹,这都是“基本操作”。另外,我们将会拿基于帕斯卡架构的上一代显卡NVIDIA GeForce GTX 1080进行对比,让大家看看“黑科技”傍身的NVIDIA GeForce RTX 2080显卡到底有多厉害。

DLSS性能对比

碾压GTX 1080


目前支持DLSS的测试Demo有两款,一款是《最终幻想ⅩⅤ:Benchmark》,另一款则是《质量效应2:渗透者》Benchmark Demo。从成绩可以看到,DLSS的确给玩家带来了足够的惊喜。

在《最终幻想ⅩⅤ》中,相比在TAA抗锯齿模式下,开启DLSS之后RTX 2080运行该Demo的平均帧率高出4fps左右,并且相比运行在TAA抗锯齿模式下的GTX 1080帧率提升了50%以上!而在《质量效应2:渗透者》中,RTX 2080在TAA抗锯齿模式下运行该Demo的平均帧率为45.1fps,而当开启DLSS之后,平均帧率直接飙升到61.7,提升了约16fps。

不仅如此,RTX 2080在DLSS开启之后的平均帧率更是GTX 1080的两倍。通过这两款测试Demo的对比,同学们是不是已经可以感受到DLSS的强大之处了呀?别急,光线追踪还会给你们带来更大的惊喜。

光线追踪性能对比

可谓天差地别


怎么有的同学无精打采的,难道是对柱状图无感?好嘛!下面直接来看RTX 2080和GTX 1080运行《星球大战》测试Demo的视频,新旧显卡到底在光线追踪效能上有多大差距,你们一看便知。

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▲RTX 2080运行《星球大战》测试Demo的帧率保持在32fps以上,并且最高帧率超过44fps。

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▲GTX 1080运行《星球大战》测试Demo的最高帧率不到14fps,并且多数场景中的帧率都低于10fps。

从视频中同学们可以看到,RTX 2080运行游戏演示Demo时,星战武士的黑色或白色盔甲的表面呈现出了与普通模式下截然不同的光影效果,特别是盔甲表面对环境物体的反射效果随着物体或灯光位置的变化进行着实时的演算变换,从而呈现出了更为真实和生动的表面光影效果。这与之前物体表面光影效果算法相对单一时得到的画质有着明显的差异,更真实,也更接近于电影级的效果。这也让我们对RTX显卡将会引导3D游戏的再一次革新充满了信心。

不过同学们千万别误会了GTX 1080,它也是具备光线追踪计算能力的,只不过它的实际表现和RTX 2080相比可谓是天差地别。从GTX 1080运行《星球大战》测试Demo的视频中同学们可以看到,整个视频的流畅度远不及RTX 2080。同时从视频右上角的实时帧率显示同学们也可以看到,整个视频中的最高帧率不到14fps,并且多数场景中的帧率都低于10fps。

话不多说,勾重点

重点一:RTX显卡支持DLSS技术,GTX显卡是不支持的。性能方面,相比TAA抗锯齿模式,RTX显卡在开启DLSS之后会明显提升游戏帧率,同时其性能相比在TAA抗锯齿模式下的GTX显卡优势更大。

重点二:光线追踪技术能给玩家带来更加逼真的“影院级”游戏体验。此外,RTX显卡和GTX显卡均支持光线追踪,但RTX显卡融合了专用的RT核心。因此性能上,支持光线追踪的RTX显卡就能完败GTX显卡。

重点三:支持DLSS和光线追踪技术的游戏已经在路上,等到微软更新安装DX RayTracing API之后,游戏厂商便会逐渐更新并支持DLSS和光线追踪,届时同学们便能亲身体验RTX显卡所带来的“魔力”。

好了,RTX显卡“黑科技”的实验课咱们就上到这儿,希望同学们回去好好复习一下,今后买RTX显卡之日,便是考验你是否认真听讲之时。下课!