11款顯卡光線追蹤測試對比 區(qū)別有多大

NVIDIA新一代的圖靈顯卡發(fā)布已經(jīng)塵埃落定，而圖靈顯卡最大的兩個(gè)賣點(diǎn)就是光線追蹤（DXR）和DLSS。

其中DLSS對畫面存在劣化，所以首先忽略，光線追蹤是對游戲畫質(zhì)有正向提升的，但是由于實(shí)時(shí)計(jì)算光線追蹤對現(xiàn)有顯卡產(chǎn)生了極大的計(jì)算壓力，導(dǎo)致顯卡出現(xiàn)比較大的性能損失。

那么到底要什么樣的顯卡才能體驗(yàn)DXR？今天就將目前可支持DXR的顯卡盡量搜集齊全，包括RTX 20系列、GTX 16系列、GTX 10系列，總計(jì)11款，并進(jìn)行測試。

首先我們來簡單整理一下關(guān)于光線追蹤的已知情報(bào)：

光線追蹤（DXR）是微軟主導(dǎo)開發(fā)的一種光線計(jì)算特效接口，與之前的特效相比，最大的區(qū)別在于大量引入實(shí)時(shí)追蹤計(jì)算，讓單一光源盡可能真實(shí)的去還原其效果。

最早發(fā)布實(shí)用化的顯卡是NVIDIA RTX 20系列，今年5月，圖靈架構(gòu)的GTX 16系列和上一代的10系列顯卡也通過驅(qū)動(dòng)更新支持，最低為GTX 1060 6GB。

這就帶來一個(gè)爭論，DXR技術(shù)是否需要強(qiáng)制硬件支持？通過分析微軟提供的資料，DXR的硬件支持可以分為三個(gè)等級。

一是兼容性支持，通過DX12的一個(gè)后備層可以讓大部分顯卡支持DXR特效，但是效率較低（對應(yīng)10系列）。

二是無RT模塊的圖靈架構(gòu)，可以通過圖靈架構(gòu)比較強(qiáng)的32位整數(shù)性能來提高DXR的運(yùn)行效率（對應(yīng)16系列）。

三是有RT模塊的圖靈架構(gòu)，通過RT CORE和32位整數(shù)性能來大幅優(yōu)化DXR特效的運(yùn)行效率（對應(yīng)20系列）。

所以硬件效率上來排列，理論上是這樣20系列》16系列》10系列。

目前已經(jīng)發(fā)布的DXR特效游戲有三個(gè)《戰(zhàn)地5》、《古墓麗影：暗影》、《地鐵：逃離》，即將發(fā)布一款《雷神之錘2重制版》，計(jì)劃發(fā)布兩款。

現(xiàn)階段已經(jīng)應(yīng)用的DXR特效有三種，剛好對應(yīng)現(xiàn)在的三個(gè)游戲：《戰(zhàn)地5》》——反射、《古墓麗影：暗影》——?jiǎng)討B(tài)陰影、《地鐵：逃離》——全局光照。

然后來說一下測試平臺和對比的顯卡。測試平臺仍然是采用平時(shí)測試顯卡的那套i7-8700K，顯卡則囊括了所有的桌面級顯卡，10系列從GTX 1066到GTX 1080 Ti，圖靈架構(gòu)從GTX 1660到RTX 2080 Ti。TITAN等特殊系列不包含在里面。測試顯卡全部為非公版，型號我就不一一羅列了。

其實(shí)測試GTX 1650測試之后就準(zhǔn)備做了，但是NV 430.39的驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)了占用CPU的問題，所以等到修復(fù)版的430.64之后才開始測試。

主板是Z370-GAMING 5。

內(nèi)存是金士頓的DDR4 8G*4。實(shí)際運(yùn)行頻率是2666C15。

SSD是三塊INTEL，系統(tǒng)盤用的是比較主流的535，以保證測試更接近一般用戶。240G用作系統(tǒng)盤，480G*2主要是拿來放測試游戲。

散熱器是酷冷的冰神G360RGB。

電源是酷冷至尊的V1000。

測試平臺是Streacom的BC1。

測試項(xiàng)目與分析：

測試相對來說比較簡單，一共就一款基準(zhǔn)測試和三款游戲。這次的測試會包含畫質(zhì)的對比和性能測試。

3DMARK的PORT ROYAL測試：

3DMARK的畫質(zhì)表現(xiàn)還是很好的，PORT ROYAL這個(gè)項(xiàng)目大量運(yùn)用的反射的效果。

DXR的反射優(yōu)勢主要是兩點(diǎn)，第一是反射可以做的比較準(zhǔn)確，這點(diǎn)其實(shí)會有些難體會到，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方式也能做，玩游戲的時(shí)候你未必知道正確的影像應(yīng)該是什么。

第二項(xiàng)比較重要，就是對半透明材質(zhì)的表達(dá)，比方說透明玻璃上的反射投影，這個(gè)是明顯拉開與傳統(tǒng)方式的區(qū)別，不僅半透明材質(zhì)的質(zhì)感會更自然真實(shí)，還能通過透明玻璃觀察拐角敵人之類的。

這個(gè)測試中20系列顯卡與10系列和16系列有巨大的性能差。RTX 2060可以達(dá)到GTX 1080 Ti的兩倍，而GTX 1660和GTX 1660 Ti會介于GTX 1070 Ti和GTX 1080之間，高于正常游戲下16系列顯卡的性能定位。

《戰(zhàn)地5》：

《戰(zhàn)地5》是第一款支持DXR特效的游戲，他采用的特效方式是反射。好處在3DMARK這邊已經(jīng)說過了?！稇?zhàn)地5》總體做的不夠理想，為了加強(qiáng)畫質(zhì)的差異，游戲中大量去添加反光的面，導(dǎo)致畫面中反而出現(xiàn)了很多奇怪的高光或過亮的部分。

上圖是發(fā)布初期的測試截圖，可以發(fā)現(xiàn)很多不自然的地方，官方后續(xù)更新中還宣布撤掉了一部分不夠自然的反光面，但是同樣也有做的比較好的，比方說下圖車廂上的玻璃反光，就顯得頗為真實(shí)。

這個(gè)是我對單機(jī)模式的畫面截圖，場景都來自猛虎末路的章節(jié)中，城市被認(rèn)為是《戰(zhàn)地5》中DXR特效應(yīng)用比較多的，所以我選擇這個(gè)章節(jié)。

上圖為“竭盡全力”這個(gè)章節(jié)開頭的地方，可以看到地上的水潭會有比較明顯的差異。而“重要時(shí)刻”這個(gè)章節(jié)開頭的部分，因?yàn)楫嬅嬷腥狈Ψ垂獾牟馁|(zhì)，則比較難看出明顯的差異。

具體的游戲幀數(shù)如下，由于《戰(zhàn)地5》沒有BENCHMARK，我是通過截取三個(gè)章節(jié)開頭的畫面整數(shù)取平均值得到的，所以幀數(shù)會比游戲中的平均幀數(shù)更高一些。

測試中GTX 1070和GTX 1660在DXR最高的情況下都可以達(dá)到45幀以上，滿足游戲基本流暢的30幀不會有太大的問題。

《古墓麗影：暗影》：

《古墓麗影：暗影》主要是采用了動(dòng)態(tài)陰影技術(shù)。這是DXR三個(gè)技術(shù)中相對對游戲畫面干擾比較少的，主要是對畫面中產(chǎn)生的投影做了優(yōu)化。

下面兩張圖可以比較好的囊括《古墓麗影：暗影》中DXR產(chǎn)生的變化。

上圖中可以看到開啟DXR之后，比較畫面中比較暗的部分就變得更暗。下圖中則可以看到DXR不同等級直接的區(qū)別，DXR開到最高會讓陰影更為柔和，較少出現(xiàn)比較硬的投影。

當(dāng)然，《古墓麗影：暗影》在對待DXR的態(tài)度上是力求柔和，也導(dǎo)致了大部分場景下畫質(zhì)變化不夠明顯。

大家也可以通過視頻直接來對比畫質(zhì)差異，畫質(zhì)對比都是用RTX 2080 Ti來錄制的。

具體的游戲幀數(shù)如下，DXR只開中等對性能影響不算太大，但是要開最高的話需要GTX 1080 Ti和RTX 2060才能保持比較好的流暢效果。

《地鐵：逃離》：

《地鐵：逃離》采用的是最為復(fù)雜的全局光照。與反射和陰影不同的是，反射基本是讓畫面中的某些部分變亮，或者說不會比材質(zhì)原本的顯得更暗。陰影主要是讓畫面的某些部分變得更暗，或者說不會讓材質(zhì)比原本顯得更亮。

DXR全局光照則可以同時(shí)讓畫面變得更亮和更暗，更類似于改變畫面的曲線，使色階發(fā)生了變化。

在環(huán)境光源比較多，漫反射不是過于強(qiáng)烈的場景下會有比較舒服的表現(xiàn)，例如下圖中的場景就會顯得更加自然。

當(dāng)然問題也是存在的，在光源比較單一的場景中，很容易導(dǎo)致陰影下出現(xiàn)死黑，而遇到反射率比較高的材質(zhì)則容易導(dǎo)致亮度過曝（例如游戲中大量存在的冰雪）。

例如這張算是極為典型的，圖中的冰凌游戲認(rèn)為沒有光源就直接顯示為死黑。畫面后方的隧洞則相反，因?yàn)榈孛嫔细采w了雪，則顯得亮度太大過曝。

也可以這么理解，在部分場景下，DXR會讓畫面的寬容度出現(xiàn)問題，從全幅單反變成手機(jī)的既視感。

不過大部分場景下不會有這么嚴(yán)重的問題。主要是別牽涉到光源單一（部分欠爆）和冰雪（部分過曝）。

大家也可以通過視頻直接來對比畫質(zhì)差異，畫質(zhì)對比都是用RTX 2080 Ti來錄制的。

具體的游戲幀數(shù)如下，這邊是基于BENCHMARK中DXR項(xiàng)目的設(shè)置來進(jìn)行的，且地鐵如果把畫質(zhì)設(shè)置的比較極端則會導(dǎo)致比較低端的顯卡卡的不行，所以沒有把畫質(zhì)調(diào)到最極端。

性能上來說，只有20系列和GTX 1080 Ti可以開啟DXR后保持比較好的流暢運(yùn)行。

性能測試總結(jié)：

先來看一下絕對性能的部分。

對比開啟與關(guān)閉DXR特效的情況，20系列幾乎已經(jīng)自成體系，GTX 1080 Ti也只能摸到RTX 2060的尾巴。

16系列的兩款顯卡GTX 1660和GTX 1660 Ti則讓人比較失望，性能損失幅度只是略好于10系列，核心比較強(qiáng)大的32位整數(shù)性能沒有帶來太大的優(yōu)勢，看起來是會有優(yōu)化的空間。

具體到游戲上來看一下游戲性能損失的比率，圖中的百分比代表這張顯卡開啟DXR特效后的幀數(shù)相對于不開的百分比。

同樣是比較低級別的DXR特效的話，《古墓麗影：暗影》的性能開銷其實(shí)不是很大，10系列顯卡也能做到80%。《地鐵：逃離》則對非RT CORE組很不友好，除了GTX 1080 Ti達(dá)到了66%，其他的顯卡基本都只剩40%~50%。

而開最高級的DXR特效后，大家都跑不好了。《戰(zhàn)地5》下面20系列顯卡也就60%的幀數(shù)，非RT CORE的顯卡倒還好，還有50%+。但是《古墓麗影：暗影》則不同，20系列顯卡還可以保持60%左右的性能，而非RT CORE的顯卡只有30%~40%，GTX 1066甚至只剩下33%的幀數(shù)。

20系列的性能損失比較均等，《古墓麗影：暗影》和《戰(zhàn)地5》 DXR開到最高性能損失都大體接近。而10系列和16系列則與核心的規(guī)模會有關(guān)系，相對來說核心規(guī)模越大，性能損失的比率就越小，GTX 1080 Ti的表現(xiàn)是非RT組最好的。

簡單總結(jié)：

關(guān)于光線追蹤（DXR）的性能：

就測試結(jié)果來看，DXR雖然會吃掉不少的性能，但是如果我們有所節(jié)制，只是開比較低的DXR，對于老卡來說也是可以玩的，至少《戰(zhàn)地5》和《古墓麗影：暗影》都是沒問題，特別是GTX 1080 Ti，開中低的DXR不會有很大的壓力，20系列顯卡則可以更為放開一些，甚至可以開比較高的DXR特效。

關(guān)于光線追蹤（DXR）的畫質(zhì)：

DXR對游戲畫質(zhì)還是會起到正向的改善作用，只是受限于現(xiàn)在顯卡架構(gòu)（即使是20系列顯卡），還沒有達(dá)到可以全局大幅應(yīng)用的程度。

總得來說，我依然保持之前測試RTX 2060時(shí)的觀點(diǎn)，DXR確實(shí)是可以起到改善游戲畫質(zhì)的作用，但是目前還是有兩個(gè)明顯的限制亟需解決：

第一是顯卡的性能和架構(gòu)還不能有效的去應(yīng)對DXR的性能需求，需要從算力和架構(gòu)兩端同時(shí)發(fā)力。

第二是游戲引擎還沒有真正上路，導(dǎo)致現(xiàn)在游戲?qū)XR的適配做的并不好，有時(shí)候甚至?xí)茐漠嬅娴拿栏?。只要解決了這兩個(gè)問題，相信光線追蹤（DXR）會是游戲畫質(zhì)提升的重要一環(huán)。