Test wydajności kart GeForce GTX w grach z ray-tracingiem

GeForce GTX kontra ray-tracing – test

W dzisiejszym teście będziecie mieli okazję przekonać się, jak gry wspierające śledzenie promieni (ang. ray-tracing) działają na kartach graficznych z rodziny GeForce GTX, zarówno tych reprezentujących generację Pascal, jak i nowszą Turing. Coś, co do niedawno było niemożliwe, stało się faktem za sprawą sterowników GeForce Game Ready 425.31, które zadebiutowały w ubiegły czwartek, a więc 11. kwietnia, zaś pierwsza wzmianka o wsparciu DXR dla układów spoza serii GeForce RTX pojawiła się jeszcze w marcu, podczas tegorocznej konferencji GDC. Jeżeli zaś o śledzenie promieni chodzi, to sprzętowo wspierany ray-tracing bez dwóch zdań jest najbardziej flagową z flagowych technologii, które na starcie miała do zaoferowania architektura Turing. Rzeczona technika ma na celu poprawę oprawy wizualnej gier, poprzez podniesienie jakości efektów takich jak globalne oświetlenie (ang. Global Illumination), okluzja otoczenia (ang. Ambient Occlusion), odbicia czy cienie. Póki co na rynku nie ma gry, która zaprzęgałaby śledzenie promieni do wszystkich wymienionych zastosowań i prędko się to raczej nie zmieni, przede wszystkim ze względów wydajnościowych (ray-tracing jest bardzo wymagający). Natomiast jeśli chodzi o stan obecny, to wśród produkcji wspierających rzeczone rozwiązanie wymienić należy Battlefield V (odbicia), Metro Exodus (GI i AO) oraz Shadow of the Tomb Raider (cienie). Do tego skromnego zbioru możemy dorzucić kilka benchmarków oraz demonstracji technologicznych - Star Wars Reflections (AO, odbicia, cienie), a także 3DMark Port Royal, Atomic Heart oraz Justice (we wszystkich trzech przypadkach odbicia i cienie). Projektem godnym uwagi jest również Q2VKPT, a więc klasyczny Quake 2 z turbodoładowaniem w postaci śledzenia ścieżek (ang. path tracing), nad którym w ostatnim czasie pochyliła się także NVIDIA, dopieszczając go i nadając swojej wersji nazwę Quake II RTX (aczkolwiek nie jest ona jeszcze dostępna do pobrania).

Niedawno udostępnione sterowniki GeForce Game Ready 425.31 wprowadzają ray-tracing na kartach GeForce GTX. Sprawdźmy, na jaką wydajność możemy liczyć.

 Battlefield V - test wydajności ray-tracingu po aktualizacji gry

Tajniki śledzenia promieni

W poprzednim akapicie pisałem o sprzętowo wspomaganym ray-tracingu w generacji Turing i w tym momencie wypadałoby wyjaśnić, na czym to dokładnie polega. W niepełnym znaczeniu określenie to można podpiąć pod wszystkie GPU bazujące na tej architekturze, a więc także te z rodziny GeForce GTX, zaś przy ściślejszej interpretacji dotyczy ono układów, które mają w nazwie RTX. Zaczynając od tych ostatnich, wszystkie jądra krzemowe o oznaczeniach TU10x posiadają w swojej strukturze nowe jednostki, tzw. rdzenie RT (ang. RT Cores). Te ostatnie przypadają po sztuce na każdy blok SM (ang. streaming multiprocessor), co oznacza, że - w zależności od modelu - ich łączna liczba waha się w zakresie 30-72. Rzeczone jednostki zajmują się operacjami typowymi dla śledzenia promieni, a więc przeglądaniem drzewa BVH (ang. Bounding Volume Hierarchy) oraz testowaniem przecięcia obiektów sceny przez promień, wykonując je znacząco szybciej niż zrobiłyby to standardowe procesory strumieniowe. Notabene, ostudzając zapędy co poniektórych myślicieli, przytoczona informacja oznacza również, że nijak nie dałoby się ich zaprzęgnąć do pracy nad niedawno zaprezentowaną demonstracją Cryteka, gdyż voxel cone tracing (tej właśnie techniki użyło niemieckie studio, a nie śledzenia promieni) operuje na drzewie ósemkowym (ang. octree), czyli innej strukturze danych. Zostawiając już rdzenie RT na boku, wspomnieć należy także o pozostałych ulepszeniach Turinga, które mają zastosowanie dla wszystkich GPU z tej rodziny. Mam na myśli przede wszystkim optymalizacje w zakresie jednoczesnego wykonywania instrukcji operujących na liczbach całkowitych i zmiennoprzecinkowych (INT/FP), a także podsystemu pamięci podręcznej (wyższa przepustowość i pojemność, niższe opóźnienia). NVIDIA szczególny nacisk kładła na pierwszą z wymienionych cech, podkreślając jej użyteczność w Metro Exodus (poniższa grafika), ale spokojnie można przypuszczać, że to nie koniec zmian, a zieloni nie do końca chcą się chwalić pozostałymi modyfikacjami.

 Metro Exodus – Test wydajności ray-tracingu oraz DLSS

Jak była testowana wydajność

Przechodząc już powoli do części praktycznej, zdecydowałem się przetestować wydajność kart GeForce GTX zarówno w grach wykorzystujących śledzenie promieni, jak i demach technologicznych przygotowanych we współpracy z firmą NVIDIA. Zaczynając od tych pierwszych, sięgnąłem po Battlefield V oraz Metro Exodus, a więc produkcje, które zdążyły się już doczekać kilku artykułów na swój temat na łamach ITHardware, oczywiście w kontekście ray-tracingu. W obu przypadkach gry zostały zaktualizowane do najnowszych wersji, co ma szczególnie znaczenie dla dzieła EA DICE, gdzie początkowo wydajność z aktywnym śledzeniem promieni była bardzo niska (odsyłam do zalinkowanego materiału), ale i tytuł 4A Games nieco zyskał na poprawkach. Rozdzielczość to standardowy tryb 1080p (Full HD), gdyż uważam, że w większą liczbę pikseli i tak nie ma co celować przy akceleratorach niewyposażonych w rdzenie RT (niedługo dowiecie się, dlaczego tak jest). Ponadto, w przypadku Metro Exodus postawiłem na profil wysoki, który ma znacząco niższe wymagania niż ultra czy ekstremalny, a w dalszym ciągu pozwala cieszyć się grą w pełnej krasie, czyli m.in. z bardzo dobrze zrealizowanymi odbiciami na wodzie. Oczywiście wszystko przy pewnych uproszczeniach, ale moim zdaniem wciąż akceptowalnych. Zaś jeśli chodzi o DXR, to śledzenie promieni zostało ustawione na poziom średni i wysoki, odpowiednio dla Battlefield V oraz Metro Exodus. Dla pierwszego z wymienionych tytułów w zasadzie nie ma różnic wydajnościowych między profilem średnim i niskim oraz ultra i wysokim, stąd taki, a nie inny wybór. Do tego dorzuciłem dwie demonstracje technologiczne - Atomic Heart i Justice. Pierwsza z nich nie pozwala wyłączyć ray-tracingu, stąd testy wyłącznie z włączonym efektem, zaś druga z sobie tylko znanego powodu jest ograniczona do ~130 FPS, dlatego też wykonałem dodatkowe pomiary w rozdzielczości 1440p, aby karty graficzne nie były ograniczane przy nieaktywnym śledzeniu promieni.