GeForce RTX 20系显卡解读:不只是光线追踪

PChome | 编辑: 单亚凯 2018-09-28 23:18:11原创

9月20日随着NVIDIA及AIC的新系列RTX显卡正式上市,光线追踪成为NVIDIA GeForce 20系显卡的代名词,然而近日我们与NVIDIA GeForce RTX 20系显卡的相关研发人员进行了深入交流后,才发现RTX背后所代表的内容,远非仅有光线追踪那么简单。

在计算机图形学领域,虽然光线追踪技术(Ray-tracing)的提出很早,但是它的计算量太过庞大,以前的GPU根本无力承担实时计算。而前不久的8月,NVIDIA在德国科隆带来了革命性的“Turing”图灵架构,发布了新一代的游戏显卡GeForce RTX 20系列,革命性地引入了光线追踪技术,可以说是NVIDIA在计算机图形领域历史上最大的一次性能飞跃。

9月20日随着NVIDIA及AIC的新系列RTX显卡正式上市,光线追踪成为NVIDIA GeForce 20系显卡的代名词,然而近日我们与NVIDIA GeForce RTX 20系显卡的相关研发人员进行了深入交流后,才发现RTX背后所代表的内容,远非仅有光线追踪那么简单。

·实时光线追踪技术 开启游戏黄金时代

熟悉游戏的消费者对于光栅化(Rasterization)这个词应该不陌生, 光栅化渲染可以理解为将一个3D图形的几何信息转变为一个个栅格组成的2D图像的过程,经过一系列计算变换后,将其转换为2D图像的像素,进而呈现在显示设备上。

在游戏渲染中,通常的处理方式是人为规定GPU在某些特定的场景下进行特定的光栅化渲染,产生阴影等视觉效果。这一以来如果规定的区域或角度有所偏差的时候,相应的光栅化渲染效果并不会改变,造成的结果就是在实际的游戏过程中,看到的画面并不会随着光线的变化相应改变,缺乏真实感。

 

而光线追踪(Ray Tracing)是以光源为起点定义光线,进而追踪由此产生的光线与物体表面以及光线与光线之间交互关系的过程。在光线追踪与回溯中,它与物体之间的交互关系所产生的颜色、亮度甚至透视度等变化都将是符合自然规律的,这比光栅化渲染的人为定义光源结果要正确得多,但是这一过程需要耗费大量的算力。

实时光线追踪(Real-Time Ray Tracing)技术与真实形态的光线追踪技术最为接近,可以让玩家体验到更加真实的游戏场景,光线决定了物体表现的最终纹理,在体验游戏真实性上是一次巨大的技术革新。此次NVIDIA RTX中的功能之核心为RT Cores,它大大加快了追踪光线以实时生成图像过程中所涉及的大量计算密集型工作,RTX实时光线追踪技术的到来要比大多数专家预测的更早,在未来数年内甚至将引领显卡行业的发展。

在德国科隆,黄仁勋基于“康奈尔盒子”(计算机图形学教学演示工具),展示了 Turing 架构如何使用光线追踪来描绘日益复杂的场景,包括达到照片级逼真度的反射、折射和阴影效果。

图灵大核心(TU102)集成了186亿个晶体管,核心面积达754平方毫米,相比Pascal帕斯卡架构核心分别增加了60%、58%,是有史以来第二大的芯片,实现了相较Pascal架构6倍的性能提升。目前PC游戏玩家已经开始追求4K画质,但是对于图形性能的要求是巨大的, 4K游戏需要四倍于1080p所需的处理性能。GeForce RTX 20 系列是首款以4K 60帧 HDR规格运行3A级游戏的GPU。微软针对 DX12 发布了一个名为 DXR 的更新组件,可以支持 RTX 光线追踪,为游戏开发商提供了巨大的支持。

未来将有20 多个支持 RTX技术的游戏发布。包括“战地 V”、“最终幻想 XV”、“绝地求生”和“古墓丽影:暗影”。还有,40 多个游戏开发商正在着手开发可集成 RTX 的未来游戏。GeForce RTX显卡将重塑图形领域,造福现在的游戏行业,PC游戏的下一个黄金时代已经开启。

·不仅仅是光线追踪 图灵混合架构包括更多

那么新一代的RTX显卡中的黑科技仅有光线追踪吗?NO!图灵GPU架构不仅融合了实时光线追踪技术,还包括了人工智能和可编程着色技术,老黄表示,这种全新的混合图形设计是NVIDIA在计算机图形算法和GPU架构领域经过10年努力所取得的成果,总共花费了1万个工程年。

完整的NVIDIA RTX结构

Turing 架构还拥有前所未有的深度学习功能,而这要归功于其内置的 Tensor Cores ,它加速了深度学习算法,推动深度学习的变革。现在,这项技术又回到了游戏领域,NVIDIA 利用超级计算机库对网络进行训练,如 NVIDIA 的深度学习超级采样(DLSS),可将低分辨率画质转化为高分辨率,且可在 Turing 架构的 Tensor Cores 上运行。

DLSS技术可以通过深度学习,让显卡以更低的负载和渲染分辨率输出4K分辨率抗锯齿的画面。从而大幅度提升显卡在运行4K游戏时的效能。按照NVIDIA的演示,在开启DLSS技术后,RTX 2080相比GTX 1080有着接近一倍的性能提升,在4K分辨率并开启HDR的情况下,RTX 2080Ti显卡则可以保证绝大多数支持DLSS技术的游戏以高画质60FPS以上流畅运行。

由于NVIDIA 图灵架构的革命性变化,对于全新的RTX系列显卡缺乏统一的性能衡量指标,NVIDIA也发明了不少新的计算方法,那就是RTX-OPS(Operation Per Second),代表图灵架构执行的光线追踪操作数量。(RTX 2070为45T,RTX2080为60T,RTX2080Ti为78T,大家可以评估三个卡之间的性能差距)

由于使用了并行计算架构,全新的RTX-OPS工作流程模型包含四个部分,分别为FP32单精度浮点运算、INT32整数单元运算、RTOPS光线追踪计算和Tensor AI计算四个部分,因此用传统的性能评估方式难以完全解释RTX 20系显卡的性能。可以发现,RTX 20系显卡中AI计算的权重进一步增加,并且可以预见的是未来显卡的性能不能再依靠传统的FP32来衡量,人工智能在图形计算中的重要性将会持续增加。

·GeForce RTX Founders Edition显卡出厂预超频

NVIDIA GeForce RTX 显卡一经推出,就引起玩家们的热议,其所带来的革命性技术和巨大性能提升令玩家们激动不已。RTX2080Ti Founders Edition公版显卡率先采用超高速 GDDR6 内存,全新 DisplayPort 1.4 输出仅需一根电缆就能在未来的显示器上以 60Hz 的频率运行高达8K的HDR画面。同时,VirtualLink  USB C型输出也可满足下一代虚拟现实头盔的需要。

值得一提的是,GeForce RTX Founders Edition显卡是NVIDIA 设计的首款出厂预超频(90MHz)的游戏显卡,可以让玩家们在显卡的生命周期内充分感受产品的强大之处。

Founders Edition显卡更是首次配置双风扇,进一步优化散热性能和声学效果。 三相电机的风扇,可以尽量减少振动噪音,13片叶片可以提高空气的流通效率,提高散热效率。 

此外,GeForce RTX Founders Edition显卡的供电系统全部重新打造,采用全新的 13 相 iMON DrMOS 电源,支持关闭任意相位,可以大幅降低低工作负载下的功耗,大大提高功率效率。

最后,AIC厂商们的力量也不容小觑,来自华硕、影驰、七彩虹、耕升、微星、技嘉等众多厂商的多达14款RTX系列显卡均已亮相,而最终上市的产品阵容更是令人期待。

(文中部分图片来自网络)

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