Два дня назад Nvidia представила новое поколение своих видеокарт, в названии которых явно видно, что они действительно предлагают что-то новое: так, впервые за почти 10 лет привычные нам GTX сменились на RTX, а модельный номер, который раньше увеличивался на 100 (к примеру, GTX 680 > GTX 780), увеличился сразу на 1000, так что теперь линейка видеокарт называется RTX 2000. Посмотрим, действительно ли изменения стоят того, или это просто маркетинг.
Технические характеристики и стоимость
С освоением 10 нм техпроцесса проблемы не только у Intel — Nvidia вместе с TSMC «осилили» лишь 12 нм, причем с технической точки зрения это просто уменьшенный старый 16 нм техпроцесс, то есть ожидать повышения производительности при одинаковой частоте не стоит. Но, разумеется, более тонкие нормы производства позволили уместить в кристалле с такой же площадью больше CUDA-ядер, и еще место для новинок — тензорных блоков — осталось. В итоге характеристики трех новых видеокарт вместе с их предшественницами выглядят так:
Также в сравнение я добавил Titan V — первую видеокарту на 12 нм с просто неподъемной стоимостью.
Что можно сразу понять из сравнения видеокарт двух поколений? Во-первых, частота Turbo Boost (родные нет смысла сравнивать, видеокарты всегда работают на более высоких частотах) практически не изменилась — падение на 30-50 МГц на деле составляет около 3%, что вообще не заметно — хотя это все же несколько странно, ибо обычно при переходе на более тонкий техпроцесс частоты все же растут. Во-вторых, увеличилось количество CUDA-ядер, в среднем на 20% — это хорошо коррелирует с тем, что производительность при вычислениях с плавающей запятой выросла в среднем на 15%. В-третьих, новая память GRRD6 на 75% быстрее старой GDDR5, и даже «ускоренная» GDDR5X оказывается существенно медленнее — все это точно положительно скажется в играх.
Что касается Titan V, то она все же осталась недосягаемой — ее теоретическая производительность на 10% выше, чем у RTX 2080 Ti. Правда, с учетом втрое большей стоимости, это не играет особой роли — вряд ли кто-то теперь будет ее покупать.
Также следует отметить производительность при трассировке лучей (о ней мы подробно поговорим ниже) — тут прирост у новых видеокарт составляет не десятки процентов, а разы — так, RTX 2070 способна обработать в 5 раз больше лучей, чем GTX 1080 Ti, а 2080 Ti — аж в 8 раз. То есть это означает, что если вы хотите поиграть в новые игры с поддержкой этой технологии, то вы вынуждены будете купить видеокарту линейки RTX: в противном случае вы рискуете не получить даже 15 кадров в секунду на топовой видеокарте предыдущего поколения — по утекшим данным, RTX 2080 Ti в Shadow of Tomb Raider с активированной трассировкой выдает лишь 50-60 fps в FHD, что гарантированно ставит крест на попытках использовать эту функцию на видеокартах GTX 1000 и старее.
Разумеется, есть и несколько ложек дегтя. Во-первых, по непонятным причинам снизилась максимальная рабочая температура, с 94 градусов до 89. С учетом того, что референсные видеокарты предыдущей линейки грелись до 84 градусов, нет ничего удивительного в том, что Nvidia пришлось переработать охлаждение, отказавшись от одной турбины в пользу двух кулеров — в итоге это должно снизить температуру на 10 градусов, а шум — на 8 дБ, так что теперь видеокарты от Nvidia будут охлаждаться ничуть не хуже среднеуровневых решений от сторонних производителей. Также Nvidia несколько разогнала свои новые Founders Edition, на целых 90 МГц (порядка 7-8%) — по их словам, большая часть пользователей разгоном не пользуется, и компания это сделала за них. Правда, просит она за такой разгон лишние 100-200 долларов, так что смысл в покупке таких версий новых видеокарт под большим вопросом.
Во-вторых, просто так «впихнуть» в кристалл тензорные блоки и «лишние» CUDA-ядра инженерам Nvidia не удалось, так что тепловыделение выросло в среднем на 20% (за исключением 2080 Ti, но с учетом того, что там опять же используется больше пинов для питания, чем у 1080 Ti, кажется Nvidia «скромничает» с реальным тепловыделением нового топа). Но, в общем и целом, менять блоки питания вряд ли придется, так как даже у дешевых решений есть 2 коннектора по 8 пин, а лишние 30-50 Вт особой роли в десктопе не играют.
Третья и самая главная ложка дегтя — это цена, которая выросла на 30-35%: если вспомнить анонс 1000 линейки, то там цены на одинаковые видеокарты почти не поменялись, то есть 1070 можно было купить практически за ту же стоимость, что и 970, хотя разница в производительности между ними была местами в 40-50%. Тут же, если смотреть на «теоретическую» разницу в производительности, то она составляет около 20%, так что получается, что такая большая переплата идет за новые тензорные блоки, которых раньше не было. Поэтому возникает вопрос — а стоит ли столько за них платить? Ведь они используются на данный момент лишь в нескольких AAA-проектах с поддержкой трассировки и нового сглаживания, во всех других играх прирост от них будет ровно нулевой. В любом случае, до первых тестов, которые должны появиться в середине сентября, вопрос остается открытым — взять новый iPhone или новую видеокарту, ибо стоят они одинаково.
На этом с разбором характеристик все, теперь перейдем в новым «фишкам» RTX 2000 — это уже упомянутая выше трассировка лучей и новое сглаживание.
Трассировка лучей — кинематографические эффекты в играх на вашем мониторе в режиме реального времени
Думаю, уже все привыкли, что графика в фильмах уже несколько лет как практически не отличима от того, что можно снять на реальную камеру (чем, к слову, все больше и больше пользуются), а вот в играх это все еще не так. За счет чего это происходит? Качество текстур? Да нет, с двух метров не отличишь текстуру в игре от реальной. Различные эффекты постобработки? Частично да, за красивым дымом или размытием в движении можно скрыть огрехи картинки. Но самое главное, за что цепляется глаз — это освещение. Наши глаза привыкли видеть правильные лучи света, тени и полутени, отражения и прочие световые эффекты, и стоит хотя бы часть из них не сделать в игре, как мозг подсознательно говорит нам, что картинка какая-то не такая. И новая технология от Nvidia — Ray Tracing, или трассировка лучей — должна решить эту проблему и окончательно стереть разницу между реальным и виртуальным миром.
Как же эта технология работает? Теоретически, трассировка лучей представляет собой испускание лучей из каждого источника света в сцене, генерируя (обычно случайным образом) световые лучи от него и после того, как они отразились от различных поверхностей. На каждой поверхности свойства света сочетаются со свойствами материала, на который он падает — конечно же, с учетом угла падения. Свет, который, возможно, изменил цвет после отражения, затем отслеживается дальше, используя несколько лучей, которые имитируют отраженный свет — таким образом и происходит трассировка лучей. Процесс отслеживания продолжается до тех пор, пока лучи не покинут сцену.
Хотя этот процесс кажется простым в теории, на практике он невероятно трудоемкий, поскольку часть лучей может вообще не отразиться, часть — отразиться пару раз и уйти из тестовой сцены, а вот другие могут в рамках сцены отражаться почти бесконечно — и все их нужно обсчитать. Поэтому реальные решения используют умную оптимизацию. Она опирается на принцип распространения света, называемый обратимостью, который утверждает, что обратный луч света «работает» так же, как оригинальный. Это позволяет отобрать только те обратные лучи, которые будут способствовать построению финальной сцены. Затем эти лучи отслеживают — как они отражаются, меняют цвет — пока они не попадут на источник света или не покинут сцену. При этом, даже когда они выходят из сцены, это может происходить в точке, которая добавляет освещенность (например, небо), поэтому в любом случае их обсчет не был напрасным. Также программно можно ограничить обсчет отражений, рассчитываемых для каждого луча для экономии ресурсов, однако это может снизить итоговую яркость сцены.
ATAA — новая технология временного сглаживания
TAA, Temporal Anti-Aliasing, или временное сглаживание, Nvidia представила еще около 4 лет назад, вместе с видеокартами GTX 900. Его суть в том, что вместо традиционного сглаживания, который работает с одним кадром, убирания «лесенки» при помощи увеличения разрешения или различных алгоритмов постобработки, это сглаживание работает сразу с несколькими кадрами, что позволяет убрать «мельтешение» картинки при движении. Но, увы, у TAA есть серьезный недостаток — оно «мылит» картинку, поэтому достаточное количество геймеров в итоге выбирает схожее по нагрузке на систему 4x MSAA сглаживание, которое дает все же более четкую картинку — пусть и с «мельтешением» при движении.
И Nvidia совместно с Microsoft смогли решить эту проблему, разработав DirectX Raytracing API и ATAA (где первая A — Adaptive, адаптивный). Секрет нового сглаживания — в адаптивной выборке в режиме реального времени, которая стала возможна благодаря трассировке лучей и растеризации. По итогу качество изображения получается даже лучше, чем при 8x MSAA и с гораздо меньшей нагрузкой на систему. Увы — очевидно, нормально насладиться таким сглаживанием смогут лишь владельцы RTX 2000.
Итоги
Вот мы и разобрали характеристики и новые функции RTX 2000, и пора ответить на вопрос в заголовке статьи — так новые видеокарты это эволюция или революция? Скорее — отложенная революция: новые технологии позволят получать в играх картинку, сравнимую с фильмами, но, увы, не сейчас: даже топовая RTX 2080 Ti способна на трассировку лучей лишь в старом добром FHD, да и игр-то с поддержкой этой технологии пока что единицы. Поэтому нужно ждать банального наращивания тензорной производительности, и, возможно, уже в следующем поколении видеокарт можно будет насладиться множеством по-настоящему красивых игр в 4K.
