技嘉RTX2070光线追踪极限能效解析：轻松60帧

今年八月中旬，德国科隆游戏展上RTX2080/2080Ti的正式发布为沉寂许久的显卡行业带来一枚深水炸弹，全新的架构、全新的技术以及全新的命名超出之前的所有预期，尤其是实现真正意义上的“实时光线追踪”可谓是为未来游戏画面打开了新的大门，NVIDIA给出RTX技术在《古墓丽影：暗影》与《战地V》中的渲染图更是令玩家心神向往。

 

 

 

 

新一代RTX20系显卡使用以图灵架构为基础的“TU-”核心，除了基础的CUDA核心外，还在其中集成了RT Core和Tensor Core。这两个全新的核心也分别指向了两种全新技术:RTX实时光线追踪与DLSS深度学习超级采样。其中可以显著提高游戏性能的DLSS深度学习技术在此之前曾被提出，并在《最终幻想15》中得到展现，而RTX光线追踪则带来一种全新的图像渲染技术。

 

 

 

 

根据NV官宣介绍，使用此技术渲染出的画面将达到照片级别的真实特效，加上渲染图中惊艳RTX技术开关后的画面对比，让不少玩家对新技术的到来充满期待。粉丝与玩家等了又等，等来的却是《古墓丽影：暗影》等游戏宣布暂不支持光线追踪的公告，即使到了10月RTX2070的正式发布，仍无法从市面上的任何一款游戏中欣赏到那跨时代的画面特效，这也让NVDIA那充满噱头的新技术被称作“活在DEMO和照片中的RTX”。

 

 

 

 

光线追踪的确带来了不错的画面特效提升，但与之俱来的则是巨幅的性能需求提升，在4K+最高画质下RTX2080Ti开启RTX技术仅能达到平均30帧左右的水平，让许多刚入手RTX20系显卡的用户难以接受。开启光追踪为何让帧数暴降？RTX20系显卡又是否真的效能不足？今天就从新游大作《战地V》中，来测试RTX技术在为我们带来文明用语特效时的性能需求。

RTX光线追踪浅析

 

　　在正式进入测试环节前，我们先来对RTX光线追踪渲染技术和较为常见的光栅化渲染技术进行简单介绍，以保证在下文中可以更好的理解RTX技术在不同画面中会有明显的帧数差异。

 

　　作为自上世纪90年代起主要的渲染技术，光栅化渲染技术在相当一段长的时间内决定了画面阴影特效的质量层级。这种技术在对画面渲染前，会降画面分辨率的水平像素值进行细分，根据顶点渲染生成的三角形以人眼所接收到的二维画面来创建需要渲染的图像，再通过计算确定其的位置与大小后进入光栅器，由光栅器的计算来判断这个小三角形上的那些像素被遮蔽或者需要呈现其他三角形的投影。

 

 

光栅化高度普及一个重要原因就是这种渲染技术的速度较快，配合寄存器与高速缓存可以拥有很快的渲染速度。但当画质提升后在渲染更为精密复杂的特效时，光栅化技术的弊端开始显露，复杂的特效需要渲染更多的三角形才能实现，但光栅化在同一时间只渲染一个三角形，为保证渲染速度只能让更多其他技术技巧进行补足，所以光栅化在实现高级特效时将会相当复杂。而专门针对高级特效的光线追踪技术应运而生。

 

 

而光线追踪技术的概念十分好理解，简单地说，就是用光线模拟了人眼在观看事物时的视线，而该技术则是追踪这条代表视线的光线。由人眼（屏幕）发出的这条虚拟光线在触碰到物体后，会根据数据记录的物体材质进行反射、折射或是被物体吸收，而光追踪核心将记录这些光线触碰到物体后产生的阴影等效果，并进行逐一渲染。光线在折射、反射后发出的次生射线将不断重复反射、折射、被吸收和被遮挡等等的过程，直到整个画面的所有特效完成渲染为止。

 

 

如此先进但又如此简单的技术理念早在1968年就被提出，但由于技术受限一直无法实现真正意义上的光线追踪技术。该技术不同以往技术对画面特效进行记录计算然后渲染的过程，而是把2D的画面模拟成一个空间，再通过模拟屏幕前用户的视觉光线来进行光线特效的计算预渲染。在理论上，这种渲染效果带来的光影特效与现实生活中可视的光影别无二致，但由于显示器的分辨率与人眼的分辨率相差太过巨大，目前并不能实现该层级的光影特效。不过在极限画质的加持下，光线追踪带来的光影在《古墓丽影：暗影》与《战地V》中已经可以达到以假乱真的实体表现。

 

 

 

虽然技术理解起来简单，但根据此前英伟达官方给出的数据来看，每条光线在进行一次完整的反射过程需要上千条指令来共同完成，这种模拟光线反射来进行特效渲染的方式大大增加了渲染过程的计算量。为此英伟达使用图灵架构节约出的核心面积加装了独立的RT core光线追踪内核，来为特效渲染的过程进行加速，这也是实现实时光线追踪的关键因素之一。

RTX光线追踪画面对比

 

　　在正式支持RTX光线追踪前的Beta测试版本中，《战地V》已经给出了相当惊艳的细节式游戏画面，虽然仅仅是鹿特丹、雪地和极夜雪地三个图，但所表现出的画面层级和动态天气已经可以说是非常具有沉浸感。

 

　　DXR（光线追踪）关闭下画面

 

 

 

 

 

 

 

在没有开启DXR（光线追踪）前，《战地V》本身的的画面素质就已经很具有表现力了，那么接下来再来看看光线追踪开启后又有怎样的革新。

 

　　DXR（光线追踪）开启（部分来自百度贴吧-战地V吧）

 

 

 

 

 

 

光线追踪通过反向跟踪光线折射轨迹，来高度还原画面原本的模样，这种理论上与光成像同原理的技术渲染出的画面，更多的表现之处在水面或光滑面的倒影上表现，而在雨天或雾天，通过模拟光线折射，会让环境变得更具有沉浸感。

DXR（关）

 

 

DXR（开）

由图可见，在未开启光线追踪使，烈日下的一小湾水泊，在水面表现出的信息非常少，除了平缓的波浪外，仅仅是太阳模糊的影子。而打开光线追踪后，即使仅是桥上的一浅层积水，对桥梁、路障的倒印非常清晰，且非常有层次感，在积水稀疏的图片左侧，表现出吸水后的木头表面的真实质感，同时根据桥面的木板纹路，倒印画面还有极小的横向错位，算得上是电影级别的一张画面。

 

测试分辨率与画质说明

 

　　经过实机体验，《战地V》在不同的分辨率和画质等级下有着较为明显的差异，而在本次测试中，我们选择最具代表性的三档分辨率进行测试：

 

　　4K：3840*2160

 

　　2K: 2560*1440

 

　　1080P: 1920*1080

 

 

在测试过程中，4K环境选用AOC-U2870显示器，刷新率60Hz，而2K与1080P测试中，选用微星MPG27CQ（2K）显示器，刷新率为144Hz。

 

 

 

本作在画质上拥有最高、高、中等、低四档，为保证极致画面的游戏体验，我们选择在三档分辨率下全采用最高画质进行测试，测试全程使用Afterburner软件进行帧数记录，在游戏开启多人对战模式稳定运行后截取一分钟内的游戏帧数表现情况进行记录，RTX20系列的三款显卡（RTX2070/RTX2080/RTX2080Ti）默认开启DXR（光线追踪）选项。游戏解析度100%，UI缩放率为50%，测试全程关闭垂直同步。