GeForce GTX против GeForce RTX в играх будущего

Первая серия тестов трассировки лучей на ускорителях без аппаратных RT-блоков завершилась позитивными результатами для владельцев старших моделей GeForce GTX. В робких и до поры до времени немногочисленных попытках освоить гибридный рендеринг разработчики не жадничают с эффектами DXR и позволяют регулировать их качество в достаточной степени, чтобы продлить жизнь мощным GPU прошлого поколения. В итоге GeForce GTX 1080 Ti может поспорить с GeForce RTX 2060 по быстродействию в Battlefield V и Shadow of the Tomb Raider, обеспечивая уверенно высокую частоту смены кадров в режиме 1080p. Но результаты бенчмарков Metro Exodus дали понять, что это лишь временное положение вещей. К этой игре GeForce GTX 1080 Ti допущен на правах бедного родственника.

Смогут ли графические процессоры, лишенные специализированных функций трассировки лучей, выжить в проектах следующей волны? Для того чтобы дать ответ на этот вопрос, мы не станем делать предсказания на основе результатов в уже выпущенных играх. К обновлению драйвера с поддержкой DXR на GPU архитектуры Pascal и младших чипах семейства Turing были опубликованы тестовые версии двух грядущих проектов, использующих гибридный рендеринг, — Atomic Heart и Justice. Кроме того, возможность приоткрыть завесу над будущим компьютерных игр предоставляют и бенчмарк 3DMark Port Royal, и деморолик Reflections на движке Unreal Engine 4. Эти тесты лежат далеко за пределом возможностей «Паскаля» и будут решать дальнейшую судьбу лучших видеокарт сегодняшнего дня — серии GeForce RTX.

Тестовый стенд, методика тестирования

Показатели средней и минимальной частоты кадров выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, созданного с помощью утилиты OCAT. Тест 3DMark Port Royal приводит собственную статистику средней кадровой частоты.

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел выбирается значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/14000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/14000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition (1365/14000 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1660 (6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 МГц, 6 Гбайт).

⇡#Atomic Heart

Бенчмарк грядущей игры Atomic Heart не содержит каких бы то ни было настроек, помимо возможности включить масштабирование кадра с помощью DLSS, а максимальное разрешение экрана составляет 2560 × 1600 пикселов. Трассировка лучей здесь всегда активна. По той причине, что движок Atomic Heart использует DXR для рендеринга двух различных эффектов — теней и отражений света (включая множественную трассировку лучей между несколькими зеркальными поверхностями), тестовая сцена представляет собой серьезную задачу даже для ускорителей на чипах Turing с выделенными RT-ядрами. Старшие модели NVIDIA (GeForce RTX 2080 и RTX 2080 Ti) с запасом превосходят отметку 60 кадров/с в режиме 1080p, в то время как RTX 2060 и RTX 2070 зажаты в диапазоне 45–55 FPS. Напротив, при разрешении 1440p даже GeForce RTX 2080 Ti не достиг порогового значения 60 FPS, а результаты GeForce RTX 2060 упали ниже 30 FPS.

Финальная версия Atomic Heart наверняка позволит регулировать качество эффектов DXR, чтобы снизить нагрузку на графический процессор. Кроме того, у разработчиков еще есть несколько месяцев для всесторонней оптимизации движка. Но в существующем виде игра явно превосходит возможности любых ускорителей на графических процессорах Pascal. Все, на что способен GeForce GTX 1080 Ti, — это 26 FPS при разрешении 1080p и 15 FPS в режиме 1440p, что уж говорить о менее производительных устройствах серии GTX 10.

При столь высокой нагрузке, как в Atomic Heart, даже видеокарты GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti, лишенные специализированных блоков трассировки лучей, имеют преимущество перед большинством моделей прошлого поколения. Оба новых ускорителя средней ценовой категории превосходят GeForce GTX 1080 — такого разгрома архитектуры Pascal мы еще не видели. Но как бы то ни было, для того, чтобы развить приемлемую частоту смены кадров, абсолютной вычислительной мощности чипа TU116 все еще совершенно недостаточно.

⇡#Justice

Китайскую MMORPG Justice нельзя без оговорок назвать игрой будущего, ведь она была запущена еще в прошлом году. Но в ближайшее время разработчики намерены внедрить в Justice эффекты трассировки лучей и выпустили отдельный бенчмарк для оценки их производительности. В отличие от других тестов в сегодняшней подборке, движок Justice не настолько перегружен эффектами DXR, чтобы поставить на колени любые GPU, за исключением старших моделей семейства Turing. Ray Tracing здесь используется для рендеринга однократных отражений в зеркальных поверхностях, теней, а также преломления света в жидкой среде (caustics). Кроме того, без учета трассировки лучей Justice является довольно-таки нетребовательной игрой, как и положено любым соперникам World of Warcraft. А благодаря возможности отключить трассировку лучей в тесте Justice, мы провели базовую линию производительности участников теста и оценили воздействие RT на частоту смены кадров в процентном отношении.

Полученные данные вполне соответствуют той картине, которую мы наблюдали в других проектах с условно нетребовательными эффектами DXR (Battlefield V и Shadow of the Tomb Raider). Трассировка лучей в равной степени влияет на производительность игры при трех различных разрешениях экрана (1080p, 1440p и 2160p), если в кристалле GPU нет специализированной логики для расчетов траектории лучей. Так, «зеленые» видеокарты прошлого поколения в большинстве случаев теряют от 74 до 79 % средней кадровой частоты (только GeForce GTX 1080 Ti отделался 63 % в режиме 1080p). Новинки на чипе TU116 (GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti) оказались в более выгодном положении за счет прогрессивной организации шейдерных ALU и пострадали лишь на 62–65 % FPS.

И разумеется, лучший результат продемонстрировали ускорители на чипах Turing с RT-ядрами. При разрешении 1080p быстродействие видеокарт серии GeForce RTX пострадало всего лишь на 18–27, в режиме 1440p — на 21–32, а в 2160p — на 31–33 %. Обратите внимание, как сильно в этой группе выделяется флагманская модель — GeForce RTX 2080 Ti понес заметно меньшие потери по сравнению с RTX 2060, RTX 2070 и RTX 2080 при разрешениях ниже 2160p. Впрочем, своими выдающимися результатами при условно низких разрешениях новые GPU обязаны не только архитектуре Turing, но и тому обстоятельству, что без эффектов DXR частота смены кадров в Justice ограничена быстродействием центрального процессора на уровне 126–127 FPS.

В абсолютных показателях частоты смены кадров Justice с трассировкой лучей легко дается всем видеокартам под маркой GeForce RTX при разрешении экрана 1080p и 1440p. GeForce RTX 2060 отступил на 3 кадра/с от критического значения 60 FPS в режиме 1440p, но старшие модели уверенно преодолели эту границу. А вот в режиме 4К даже GeForce RTX 2080 Ti не достиг 60 FPS, в то время как RTX 2060 опустился ниже 30.

Среди видеокарт на чипах Pascal нет ни одного устройства, способного вывести Justice на уровень 60 FPS. Ускорители серии GTX 10 прикованы к режиму 1080p, да и то лишь три старшие модели (GTX 1070 Ti, GTX 1080 и GTX 1080 Ti) по своим возможностям соответствуют минимальному критерию 30 FPS. То же относится к GeForce GTX 1660 и GTX 1660 Ti, хотя, к чести новинок NVIDIA, стоит признать, что в тесте Justice они снова выступили не хуже GeForce GTX 1080.