笔记本也能玩光追大作?RTX游戏本表示毫无压力

2019-10-11 14:50:35 6点赞 7收藏 1评论

文 | Strike

很久之前,笔记本电脑所用的显卡不论频率还是核心规格都会低台式机的一等,那时候的移动版显卡都会带个M后缀,性能和桌面版相差甚远,不过技术是会进步的,NVIDIA在上一代的帕斯卡时代就能做到同名字的桌面版显卡和移动版显卡使用相同的GPU,两者的核心规格是一摸一样的,只不过移动版显卡在功耗与散热上还是有限制,所以频率上会有明显的区别。

到了图灵的RTX时代,NVIDIA也把图灵核心的强大光线追踪和张量计算性能搬到了移动显卡上,现在你即使在笔记本上也可以享受到光线追踪所带来震撼的画面以及NVIDIA DLSS所带来的性能提升。

笔记本也能玩光追大作?RTX游戏本表示毫无压力

NVIDIA在今年的CES 2019上发布了移动版图灵显卡,现在支持光线追踪的有RTX 2080/2070与它们的Max-Q版本,还有入门级的光追显卡RTX 2060,这些显卡所用的核心和桌面版是完全一样的,有着相同数量的CUDA单元和RT单元,为游戏笔记本武装上了图灵核心,自然游戏笔记本也能体验到光线追踪的魅力啦!

移动版RTX 2080/2070/2060规格参数对比

笔记本也能玩光追大作?RTX游戏本表示毫无压力

RTX 2080移动版使用TU104-400核心,拥有46组SM单元,2944个CUDA流处理器,368个Tensor Core,46个RT Core,基础核心频率735-1380MHz,Boost频率1095-1590MHz,8GB GDDR6显存,最高14GHz等效显存频率,TDP 80-150+W。

RTX 2070移动版使用TU106-400核心,拥有36组SM单元,2304个CUDA流处理器,288个Tensor Core,36个RT Core,基础核心频率885-1215MHz,boost频率1185-1440MHz,8GB GDDR6显存,最高14GHz等效显存频率,TDP 80-115W。

RTX 2060移动版使用TU106-200核心,拥有30组SM单元,1920个CUDA流处理器,240个Tensor Core,30个RT Core,基础核心频率960MHz,boost频率1200MHz,6GB GDDR6显存,最高14GHz等效显存频率,TDP 80-90W。

图灵实现实时光线追踪的秘密武器——RT Core

NVIDIA Turing图灵架构之所以能够实现实时光线追踪,是因为核心里面增加了RT Core这一单元,这觉得是图灵显卡的核心灵魂,也是架构的最大进步。

其实不能实现全光线追踪渲染的原因在于,目前显卡性能还达不到要求,因为考虑到场景复杂程度、分辨率、最终效果,不能指望说每个像素都能投射出数百条光线进行渲染计算,算力完全跟不上,只能在次要景物上“偷工减料”,减少投射的光线数目,由于样本数目太少,可能会因为蒙特卡洛积分近似求解中样本数量不足,导致画面会有大量噪点。

NVIDIA通过针对极低样本数量的光线追踪结果进行实时降噪的研究,在GameWorks SDK中一个光线追踪降噪模块,也就是Denoising算法。最终可以用比较低样本的光线追踪应用到实时渲染中,最终渲染质量可以媲美大样本下的光线追踪收敛图像。

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其实在NVIDIA推出新驱动之后GTX 1060以上的显卡都可以开启光线追踪功能,然而他们是使用CUDA核心的通用计算来实现的,效率远不如带有RT Core的RTX系列显卡。主要是因为BVH遍历的过程需要通过着色器操作来执行,并且每个光线投射需要数千个指令来计算BVH中的边界交叉点,直到最终击中三角形。你想想一个像素点有100条光线,一条光线需要数以万计的指令来完成计算,就这处理速度完全达不到实时光线追踪需求。

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但RT Core 可以,它是专门为光线追踪计算服务的,实质上它是一条特异化的专用流水线,用于加速计算包围盒层级(BVH)遍历以及光线和三角求交。由于专项专用的ASIC都拥有非常高效的特性,不像CUDA这种通用单元,效率当然有平方级的提升。

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实现实时光线追踪最大问题就出在求交计算上,场景越复杂、物体数量越多,计算就越耗时间,要达到实时光线追踪,那就必须要得解决求交计算速度问题。高效的实时光线追踪实现主要是从BVH Traversal入手解决,BVH利用数据结构树形式对物体进行分门别类,不断细分。在计算时,光线会寻找被击中的第一个包围盒,再计算里面剩余包围盒,如此往复,直到最终的唯一三角形。算法就可以大大减少计算每一条光线最近的交点所需要遍历的三角形的数量,在一次渲染中这个预处理只需要进行一次,就可以供所有光线使用。

因此一个SM单元中只需要配备一个RT Core即可,因为SM单元只是个引子,用于启动,剩下的工作全都交由RT Core处理,会自动计算执行BVH遍历以及光线和三角求交,并且向SM单元返回结果,从而节省SM单元执行的数以千计的指令。同时SM单元可以自由地执行其他任务,比如是顶点生成、计算这色等。因此一个GPC单元中SM单元数目发生重大变化,有可能是与RT Core性能匹配相关,毕竟两者相辅相成,谁跑得太快或者太慢都是不行的。

最后RT Core还要配合GameWorks SDK的光线追踪降噪模块、RTX API等软件层面的协同工作,才能一张图灵显卡就能实现实时光线追踪。

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而光线追踪能达到什么样的效果?其实这个我们每一个人都体验过,绝大部分科幻、动作电影里面或多或少都会用上光线追踪这一技术。比如令人血脉贲张的《极品飞车》、《权力游戏》中的火焰、烟雾和爆炸效果仿佛身临其境,可以说光线追踪生成的影像与摄影机拍摄的影像难以区分,这就是光线追踪能达到的极致效果。

而下面则是《控制》这款游戏开启光线追踪前后的对比:

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NVIDIA推出移动版RTX显卡的意义

笔记本上光追显卡有没有意义?在很多人眼里,游戏本对光追是没多大需求的,但从产业角度来看并不是这样的,因为游戏本现在已经成为影响PC产业发展的一个重要因素,因为笔记本早已经是一个比台式机还要大的市场,游戏本更是在高速发展。

根据盖特纳的统计,2018年全球个人计算设备出货量约为4.07亿台,其中桌面PC及桌面工作站出货量9370万台,而笔记本及移动工作站平台高达1.641亿台,将近是桌面电脑的两倍出货量。

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除了总数量占优,面向游戏玩家的游戏笔记本近年来也保持高速增长,前瞻产业研究院发布的数据显示笔记本电脑则将更多地承担重度应用的角色,例如玩竞技游戏、做复杂的office文档、代码编制及运算、绘图渲染等对配置硬件要求高的工作,所以笔记本正向专业化、商务化方向转型,已经出现了高配置的专业游戏本、主打便携办公功能的超极本、专业渲染本。

根据ZDC互联网调研中心2017年全年的数据显示,5000-6000元之间的产品占比30.1%位居第一位,6000-8000元之间的产品占比28.6%,8000元以上产品占比22.4%,售价在5000元以下的产品占比18.9%,这也可以看出游戏本6000+以上价位的产品能占到一半,这个市场的潜力比台式机大多了。

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而面对对于这样的机会,NVIDIA当然不会错过,推出了面向笔记本的RTX 20系列移动版,它们不仅带来了桌面级电脑相近的性能,同时也让游戏本支持光线追踪成为可能,此外移动GPU需要在功耗、发热、空间占用等方面做出大量改进,这些移动版图灵显卡都有Max-Q设计。

笔记本也要玩追光

说了那么多,估计还有人会怀疑笔记本是否真的能玩转光追游戏,有留意我们评测的朋友应该都清楚,游戏开启光线追踪的话是相当之吃显卡性能的,移动版显卡会受到散热与功耗上的限制,能否流畅这必然会有人会担心,今天我们就来测试一下移动版的RTX显卡是否可带来流畅的光追游戏体验。

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测试使用微星的绝影GS75轻薄游戏本,它配备Core i7-8750H处理器,GeForce RTX 2080 Max-Q显卡,双通道DDR4-2666 16GB*2内存,两颗三星PM981 512GB M.2 SSD RAID 0,一个窄边框的17.3英寸IPS屏幕,分辨率是1080p的,可提供144Hz的高刷新率,是一台轻薄的高性能游戏本。

测试使用笔记本规格

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我们用了这台笔记本测试了《古墓丽影:暗影》、《地铁:离去》、《控制》、《战地5》目前这四款支持光线追踪的游戏大作,由于GeForce RTX 2080 Max-Q显卡性能强劲,所以我们直接把游戏画质开到默认的最高值,光线追踪开中等,至于DLSS由于这台机器的屏幕只有1080P级别,所以并不是所有游戏都能开启,只有《控制》这个游戏有开 ,《古墓丽影:暗影》和《地铁:离去》是直接使用游戏内置Benchmark来测试的,而《控制》与《战队5》则是游戏实测。

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一轮测试下来《古墓丽影:暗影》、《控制》、《战地5》这三款游戏都是相当流畅的,平均帧数都达到了60fps以上,而《地铁:离去》则相对流畅,毕竟这游戏的要求确实很高,需要降低一下画面设置。

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而实际的游戏视觉体验而言,《控制》的光追效果是做得最好的,地板和墙面无处不在的反射光线让游戏开启光追与否完全是两个世界,《战地5》作为最早支持光追的一款游戏它的画面也相当精美,水面和金属的漫反射让你仿佛置身真实世界。

未来更多游戏支持光线追踪,让RTX笔记本更有价值

现在支持光线追踪的游戏少这是事实,然而笔记本和台式机不一样,台式机可以升级显卡,笔记本不可以,现在绝大部分笔记本的显卡都是直接设计在主板上面的,未来会有更多的游戏大作会支持光线追踪,在今年的科隆游戏展上已经有多款大作宣布会支持光线追踪功能,并现场展示了令人惊叹的视觉效果,全球最知名的游戏“我的世界”也将会支持光追,很明显光线追踪时代已经到来。

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而现在你买了不支持光追的笔记本的话,这些惊艳的游戏画面将与你无缘,所以现在选购RTX游戏笔记本是对未来的一种投资,让你的游戏笔记本可以畅玩未来几年的光追游戏,有了光线追踪玩家也能从游戏中感受到前所未有、电影级的画质,游戏支持光追而你的笔记本不支持你不认为这是一种损失吗?

最后让我们来看看未来将会支持光线追踪的一些游戏大作:

《消逝的光芒2》——备受期待的开放世界动作RPG新作 《消逝的光芒2》,是拥有超过1700万玩家的《消逝的光芒》的续作,它将采用实时光线追踪,将现代黑暗时期的沉浸感提升到一个新的高度。

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《我的世界》是全球最畅销的电子游戏。 NVIDIA和游戏开发商Mojang携手,为Windows 10版本的《我的世界》添加名为路径追踪的光线追踪。在游戏更新发布后,《我的世界》 玩家将能够通过实时光线追踪以更真实的游戏体验来打造、创建、探索属于自己的游戏世界。全局光照、逼真的水反射和折射、发光材质照亮了玩家打造的世界,玩家可以沉浸在逼真的灯光和鲜艳的色彩中。

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《重生边缘》——腾讯NExT工作室与NVIDIA合作,推出首款采用光线追踪技术的AAA游戏。 这款全新的PvPvE,多人对战动作游戏将支持光线追踪反射和阴影技术。玩家在游戏中将与其他玩家进行激烈的厮杀,同时需要与1000多个“纳米僵尸”进行对抗。

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《使命召唤:现代战争》是有史以来最受好评,最畅销的游戏之一。Activision的《使命召唤》团队透露,玩家最喜爱的《现代战争》 系列的新作PC端将支持实时光线追踪,以带来更加真实的游戏体验。游戏已斩获E3 2019 游戏评论家大奖 “最佳多人在线游戏奖”。

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《看门狗:军团》在2019 E3上获得超过60个奖项和提名,包括游戏评论家奖的“最佳动作/冒险游戏”,《看门狗》系列的新作将采用光线追踪。

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当然还有十年来最受期待的游戏之一的《赛博朋克2077》

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