Test wydajności kart GeForce GTX w grach z ray-tracingiem

Test wydajności ray-tracingu na kartach GeForce GTX: konkluzje

Analizę wydajności kart graficznych GeForce GTX z włączonym śledzeniem promieni rozpocznę od demonstracji technologicznych przygotowanych we współpracy z firmą NVIDIA. Zarówno Atomic Heart, jak i Justice ukazują ten sam obraz - układy bazujące na architekturze Turing (także te bez rdzeni RT) wypadają zauważalnie lepiej niż starsze Pacale. I tak GeForce GTX 1660 Ti bez problemów pokonuje GTX 1080, przy czym w Atomic Heart sztuka ta udaje się nawet tańszemu GTX 1660, który wykorzystuje starsze pamięci GDDR5. Jedynie GTX 1080 Ti pozostaje poza zasięgiem obciętego Turinga, aczkolwiek przewaga nie jest duża. Za to GeForce RTX 2060, a więc najsłabszy przedstawiciel swojej rodziny, wręcz nokautuje resztę stawki, osiągając przewagę nad następnym GPU w wysokości ~73-107%. Co ciekawe, po wyłączeniu ray-tracingu supremacja GTX 1080 nad RTX 2060 jest nawet większa niż przeciętnie (około 20,5% kontra circa 14,4% dla standardowej procedury testowej w grach), co świadczy o tym, że Justice bez śledzenia promieni nie lubi się aż tak bardzo z architekturą Turing. Niemniej jednak, wydźwięk rezultatów uzyskanych w sztandarowych demach zielonych jest dość oczywisty - bez rdzeni RT nie podchodź. Zasadniczo trudno było się spodziewać innego obrotu spraw, wszak chyba wszyscy mają w pamięci Star Wars: Reflections, przygotowane na premierę rodziny GeForce RTX, gdzie przewaga nowości nad starszymi produktami była jeszcze dobitniejsza (RTX 2060 pokonywał GTX 1080 Ti ponad trzykrotnie).

Śledzenie promieni na kartach GeForce GTX rzeczywiście działa, ale wydajność daleka jest od rewelacji. Niemniej to dobra okazja, aby naocznie sprawdzić wpływ tej techniki na generowaną grafikę.

Wydajność ray-tracingu w grach

Nieco inaczej wygląda to jednak w grach, gdzie sytuacja jest bardziej złożona. Zaczynając od Battlefield V, w mniej wymagającej lokacji Afryka Północna można dość komfortowo pograć na relatywnie tanim GeForce GTX 1660. Sytuacja zmienia się drastycznie w Prowansji - tam nawet GTX 1080 Ti notuje potężne spadki, których nie uświadczą posiadacze RTX 2060. W tym momencie warto spojrzeć na relacje między GTX 1660 Ti a GTX 1080, gdzie Pascal co prawda utrzymuje przewagę w średnim FPS, ale przegrywa w temacie minimalnej wartości (moment, kiedy postać podchodzi do dużej kałuży). Bez dwóch zdań widać tutaj pozytywny wpływ zmian poczynionych przez zielonych w architekturze Turing (i nie mówię o rdzeniach RT). Z kolei Metro Exodus okazał się zdecydowanie mniej łaskawy dla sprzętu. Na tanich Turingach w zasadzie nie ma mowy o jakiejkolwiek rozgrywce (szczególnie dotkliwe spadki zdarzają się na mapie Morze Kaspijskie). Od biedy pograć można za to na GeForce GTX 1080 Ti (w ostateczności nawet na GTX 1080), zwłaszcza jeśli wyłączymy cienie i AO dla roślinności (r_foliage_hemi_ao i r_foliage_shadows w pliku konfiguracyjnym) oraz teselację (r_dx11_tess lub opcja w menu), których wpływ na jakość grafiki jest niewielki. Ponadto warto odnotować, że również w produkcji autorstwa 4A Games miejsce testowe ma duże znaczenie i Morze Kaspijskie daje zdecydowanie większy wycisk kartom GeForce GTX niż Tajga - nie tylko Pascalom, z którymi nie lubi się w ogólności, ale tanim Turingom także (zwróćcie uwagę na minimalne wartości!).

 Battlefield V - test wydajności ray-tracingu po aktualizacji gry

Wyjaśnienie wyników od strony teoretycznej

Skoro wydajność mamy już omówioną, pozostało jeszcze wyjaśnić, skąd wzięły się te wszystkie cyferki i dlaczego jest tak, że relacje między poszczególnymi GPU potrafią zmieniać się jak w kalejdoskopie. Przede wszystkim, należy sobie zdawać sprawę z faktu, że nawet z wyłączonym śledzeniem promieni zależności między Pascalem a Turingiem mogą mocno odbiegać od siebie w tej samej grze, ale w różnych miejscach testowych. Mieliście okazję obserwować to w Battlefield V czy Metro Exodus, zaś z tytułów wydanych w ostatnim czasie kolejny dobry przykład to Tom Clancy's The Division 2. Dzieje się tak dlatego, że ulepszenia w architekturze Turing nie zawsze przynoszą taki sam zysk wydajnościowy. Wręcz przeciwnie, raz jest on mniejszy, raz większy. W pewnym można więc rzec, że najnowsza generacji zielonych bywa trochę nierówna, w zestawieniu z poprzedniczką. Przechodząc już do ray-tracingu, przypominam o tym, że na osiągi z włączonym śledzeniem promieni wpływ mają nie tylko rdzenie RT, ale wspomniane modyfikacje architektury również (po więcej szczegółów odsyłam do wstępu). I to właśnie te ostatnie sprawiły, że GeForce GTX 1660 potrafił pokonać GTX 1080 w Atomic Heart, Justice, a także Battlefield V, jeśli popatrzymy na minimalny FPS na mapie Prowansja. NVIDIA kładzie główny nacisk na zdolność jednoczesnego wykonywania instrukcji operujących na liczbach całkowitych i zmiennoprzecinkowych (INT/FLOAT), ale myślę, że spokojnie można powiedzieć, że - do spółki z ulepszonym podsystemem cache - nie są to jedyne czynniki. Zieloni z dużą dozą prawdopodobieństwa nie dokumentują wszystkich dokonanych zmian, bo przecież nikt ich do tego nie zmusza, a nam pozostaje posiłkować się tym, co publicznie udostępniono.

Wpływ RT Cores na wydajność

Wracając zaś do wspomnianych rdzeni RT, ich wpływ na wydajność także nie jest stały i zależy od różnych czynników. Po pierwsze, od stopnia wykorzystania ray-tracingu w danej grze. W przypadku Battlefield V śledzenie promieni zostało zaprzęgnięte tylko na potrzeby generowania odbić. Dlatego też układy z rodziny GeForce GTX, nieposiadające rdzeni RT, przysłowiowej czkawki dostawały dopiero w momencie, kiedy kamera zbliżała się do większego zbiornika wodnego, czy też kałuży, gdzie DXR miało okazję się wykazać. Bardzo dobrze było to widać na mapie Prowansja - tanie Turingi co prawda w owym newralgicznym momencie radziły sobie nieco lepiej niż Pascale, za sprawą przytoczonych akapit wyżej optymalizacji architektury, ale nadal dość kiepsko. Zostawiając jednak wartości minimalne na boku i przyglądając się tylko średniej liczbie kl./s, nietrudno zauważyć, że GeForce GTX 1080 Ti obronił się przed RTX 2060 w obu lokacjach (w Afryce Północnej sztuka ta udała się także GTX 1080). Wynika to z niczego innego, jak z tego, że przecież nie cały czas obserwujemy powierzchnie odbijające światło (ergo nie zawsze jesteśmy w sytuacji krytycznej). Inaczej wygląda to w Metro Exodus, gdzie ray-tracing używany jest do globalnego oświetlenia i okluzji otoczenia, tak więc jest to gra, w której rdzenie RT bardzo przydają się przez cały czas i wygrana GeForce RTX 2060 nad GTX 1080 Ti przy włączonym DXR jest rzeczą względnie stałą - kwestia tylko tego, jak duża będzie to wygrana, a ta potrafi być miażdżąca (patrz miejsce B na mapie Tajga). Inny czynnik to liczba próbek na piksel (ang. samples per pixel; spp) - im większa, tym większą przewagę zapewnią rdzenie RT. Bardzo dobrym przykładem jest tutaj Quake 2 ze śledzeniem promieni, gdzie spp = 4. Efekt jest taki, że już zdążyłem zauważyć narzekania posiadaczy całkiem mocnych GPU (w tym przypadku GeForce GTX 1070) na jednocyfrową liczbę FPS.

 Metro Exodus – Test wydajności ray-tracingu oraz DLSS

Słowo końcowe

Reasumując, nic nie dzieje się bez przyczyny i takie, a nie inne relacje, które obserwujemy w różnych testach, nie są efektem spisku NVIDII, magicznych sterowników, ubijania Pascali czy tanich Turingów, ale po prostu opisanych w tym podsumowaniu zależności i niuansów najnowszej architektury zielonych. Co do przydatności śledzenia promieni na kartach GeForce GTX, to mogę powiedzieć, że po prostu działa. Natomiast w temacie wydajności, jak mieliście okazję się przekonać na poprzednich stronach, bywa już bardzo różnie. Niemniej jednak, posiadając najmocniejsze GPU z rodziny Pascal, czyli GeForce GTX 1080 Ti, jesteśmy w stanie pograć nawet w Metro Exodus, a więc tytuł bardzo wymagający nawet bez aktywnego DXR. Rzecz jasna nie jest to komfort optymalny, gdyż daleki od tego, co oferują nam nawet najsłabsze akceleratory z serii GeForce RTX, ale i tak można zobaczyć na żywo, jak to wygląda i samemu podjąć decyzję, czy potencjalna inwestycja w nowszą technologię jest warta pieniędzy, które trzeba wydać. Także w przypadku Turingów niewyposażonych w rdzenie RT nie jest aż tak źle, bowiem próba w Battlefield V została zaliczona. Chociaż na zakończenie muszę przyznać, że spodziewałem się nieco lepszych osiągów GeForce GTX 1660 (Ti) w Metro Exodus. Co prawda mając na uwagę ogólną charakterystykę tej gry, czyli tym większy spadek osiągów wskutek aktywacji ray-tracingu, im słabsza karta, a ponadto fakt, że rzeczone GPU mają obciętą cache L2 (dokładniejsze informacje tutaj), fajerwerków - rzecz jasna - się nie spodziewałem. Ale jednak oczekiwałem więcej, z uwagi na ulepszenia architektury, które niewątpliwie pomogły w Battlefield V i których bardzo dużym wpływem na funkcjonowanie Metro Exodus chwaliła się NVIDIA. Ode mnie to już wszystko, zaś jeśli macie ochotę wyrazić własne zdanie na omawiany temat, to oczywiście zapraszam do sekcji komentarzy, która stoi dla Was otworem.