不久前NVIDIA刚刚发布了RTX 40系旗舰显卡GeForce RTX 4090,其理论性能相比RTX 3090 Ti提升多达70%左右,时隔一个月,今天我们为大家带来了NVIDIA GeForce RTX 4080 16GB显卡的首发评测。
其实“90”级别产品在NVIDIA早几代的型号中,属于TITAN级别,其超大显存是标志性差别。而“80”级产品才是玩家认知中的旗舰。
本代NVIDIA GeForce RTX 4080 16GB显卡在规格方面依旧没让大家失望,而且采用了16GB大显存,对于4K分辨率下的游戏玩家或者内容创作者,都是非常有利的。
不过我们都知道在RTX 30系显卡中,RTX 3080发售价为5499元,RTX 3080 Ti的发售价为8899元。
而此次NVIDIA GeForce RTX 4080的发售价为9499元起,所以根据价格来看RTX 4080对标的应该为上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti。
1 NVIDIA GeForce RTX 4080概览
首先还是来看下外观,这次的GeForce RTX 4080从包装到产品基本与RTX 4090相同,一如既往的精美,看过之前首测的用户想必也已经大致了解。
外包装依旧采用了哑光黑色硬纸盒,而且可以清楚地看到“GeForce RTX 4080”字体的变化,GeForce RTX的英文字样更圆滑,而数字则更“厚实”。
从侧面可以看到,本次显卡的包装除了外圈的硬纸盒,内部全部采用了黑色瓦楞纸,除了更环保外,也增加了缓冲效果。在盒子两侧还有黑色胶带防止运输过程损坏。
打开后的包装有点像帐篷形状,而如果买来收藏的话,显卡展示的角度也非常合适。有意思的是,显卡周围的装饰纹路自带“震惊”效果。
不过这次相比RTX 4090不同的是,本次GeForce RTX 4080包装内附赠的是一根16pin转8pin*3的转接线。整卡功耗320W,推荐电源750W,当然有条件的玩家还是建议使用最新标准的ATX 3.0电源。
NVIDIA GeForce RTX 4080 FE显卡的整体尺寸为304×137×61mm,占用3槽空间,这一点与RTX 4090完全相同。
NVIDIA GeForce RTX 4080的整体设计依旧沿用了RTX 30系显卡的外观,但由于架构升级,发热量增大,散热自然也需要同步升级。
本次的GeForce RTX 4080风扇尺寸再次增大,基本已经达到了显卡整体框架的直径,而在散热风扇增大的基础上,最大气流动态增加20%,同噪音等级的气流动态增加15%。
视频输出接口上,依旧采用了HDMI 2.1 + DP 1.4a*3的四接口设计。HDMI 2.1可支持4K 120Hz HDR、8K 60Hz HDR,对于目前阶段的产品来说完全够用。
另外由于公版采用的双轴流散热系统,所以在视频输出接口部位能够看到大量的散热鳍片,这一点与上一代相同。
本次GeForce RTX 4080的整卡功耗为320W,采用单16pin的辅助供电。目前已有部分电源厂商发布了最新的ATX 3.0标准高端电源,自带12VHPWR的16pin供电接口,最高可支持600W供电。所以不出意外的话,或许下一代显卡也将采用这样的单16pin来供电。
需要注意的是,目前适用于RTX 30系列的12pin接口和电源转接器与RTX 40系列显卡不兼容。
另外在RTX 40系显卡中,即便是首发的旗舰GeForce RTX 4090也不支持NVLink,所以想要重现往日的四路泰坦是不可能了。
2 NVIDIA GeForce RTX 4080 架构浅析
本次发布的GeForce RTX 40系显卡由全新的NVIDIA Ada Lovelace架构打造,采用TSMC 4N NVIDIA定制工艺,旗舰核心AD102达到了恐怖的760亿个晶体管,而在RTX 30系显卡中为280亿个。
与上一代NVIDIA Ampere相比,NVIDIA Ada Lovelace在相同功率下,具有2倍以上的性能提升,最高可达到90-TFLOPS的着色器数据吞吐量。
本次发布的GeForce RTX 4080达到49-TFLOPS,而不久前发布的RTX 4090则为83-TFLOPs,相比上一代NVIDIA Ampere则只有40-TFOPs,提升还是非常大的。
完整AD102核心
完整AD103核心
完整的AD103共有7个GPC(其中1个包含4组TPC);40个TPC、80个SM单元。从AD102和AD103两个完整芯片来看,中间的差距还是不小的。
本次NVIDIA GeForce RTX 4080使用了削减后的AD103芯片,可以看到相比完整的总GPC没变,但少了2组TPC,并且NVENC单元也从6个削减到3个。
其中不难看出完整的AD103核心日后必有他用,或许RTX 4080 Ti将采用满血版的配置。
其实根据完整的架构图就能看出,此次Ada架构整体结构性的改动并不大,这一点从SM单元便能清晰印证,同样的FP32 CUDA核心,同样的FP32/INT32混合CUDA核心,同样的L1级缓存等等。当然,每个SM单元内部的Tensor Core升级为第四代。
不过变化最为显著的,则是第三代光追核心,我们结合两代架构来看。在第二代光追核心中,包含负责边界交叉测试的Box Intersection Engine引擎,和负责三角形交叉测试的Triangle Intersection Engine引擎。
而在第三代光追核心中,还增加了两个新的引擎:Opacity Micro-Map Engines(OMM)和Displaced Micro-Mesh Engines(DMM),这两个新的硬件单元可以极大地提升光追性能(具体原理后文详细介绍)。
至此,每2个SM单元组成一个TPC单元,每6组TPC单元组成一个完整的GPC顶层单元(在部分核心中,会出现5组TPC组成一个GPC单元的情况)。
而每个GPC单元又搭载一个独立的光栅引擎、两组ROP分区(每组包含8个ROP单元)。
由于整体架构分析篇幅较长,关于NVIDIA Ada架构的其他新特性就不在这里介绍了,将在文章末尾以附录的形式展开说明,有兴趣的用户可翻至最后。
3 测试平台简介
首先介绍一下测试平台,为了保障NVIDIA GeForce RTX 4090这张怪兽的性能发挥,我们的平台也再次进行了全面更新。
本次测试平台的处理器采用了Intel最新的13代i9-13900K,性能绝对强悍,并且电源和显示器上进行了着重升级。
本次因为性能大幅升级,且DLSS 3的加入,所以真正的4K时代已经来了。我们选择了爱攻&保时捷(Porsche Design)联合设计的PD32M。设计理念这里不再多讲,但这款显示器的性能也着实强悍。
首先配备了4K/144Hz的硬性指标,并且采用MiniLED背光技术,支持1600尼特峰值亮度,8000万:1动态对比度,通过HDR1400认证。
10.7亿显示色数, 97% DCI-P3、99%AdobeRGB覆盖率,色彩精准度ΔE<2(平均值),色彩呈现更加精准、丰富。
本次固态硬盘我们选择了致态TiPlus7100,借助晶栈Xtacking 3.0架构闪存颗粒的强大优势,高达2400MT/s的闪存接口带宽为TiPlus7100带来高达7000MB/s和6000MB/s的最高读写速度,使性能达到了高阶PCIe4.0的水准,加上较高的TBW和5年硬核质保,是用户组建最新平台的优秀选择。
首先看一下GPU-Z的参数,NVIDIA GeForce RTX 4080采用AD103核心,不过目前还没有识别到。
拥有9728个CUDA,相比RTX 3080 Ti的10240少5%,不过不同架构下仅用数量来说并不准确,如果数量少性能反而提升,那证明NVIDIA Ada Lovelace的确带来了相当大的优势。Boost频率为2505MHz,而RTX 3080 Ti则为1670MHz,提升非常大。
采用16GB GDDR6X Micron显存,位宽为2560bit,显存带宽达到了716.8 GB/s,光栅单元和纹理单元为112和304。
4 理论性能测试
下面先进行的是用来衡量显卡DX11理论性能的3DMARKFS套装:FS,FSE,FSU三者分别对应显卡在1080P、2K、4K的理论性能,取显卡分数实际测试结果如下:
这里着重说明一下,i9-13900K在测试3DMARK FS成绩中存在BUG,GPU占用不足,导致分数较低;这里的FS成绩为i9-13900K处理器关闭小核心测试所得。
在针对显卡DX11性能的3DMARKFS套装测试中,GeForce RTX 4080主要对比上一代RTX 3080 Ti,其中FS提升了46%;FSE提升了44%;FSU提升了41%,综合来看相比RTX 3080 Ti的性能提升约为44%。
而对比刚刚发布的老大哥RTX 4090,综合成绩相差24%左右,这中间足够安放一张Ti级别的显卡。
而在针对DX12环境下的Time Spy和Time Spy Extreme测试中,GeForce RTX 4080相较RTX 3080 Ti的提升分别为:TS提升49%;TSE提升44%,综合下来约为47%。
PortRoyal是3DMARK中专门针对光追性能的测试项,GeForce RTX 4080相较RTX 3080 Ti的提升约为41%。
综合来看,GeForce RTX 4080的理论性能相较GeForce RTX 3080 Ti的提升约为44%。
Speed Way测试是3DMARK最新更新的用于测试DirectX12 Ultimate 性能的显卡基准测试。要运行此测试,显卡必须支持 DirectX 12 Ultimate 并包含 6GB 及以上显存。
这项测试结合了实时光线追踪和传统渲染技术来测量显卡性能。场景含有光线追踪反射、实时全局光照、网格着色器、体积照明、粒子和后处理效果。并且有意思的是,Speed Way测试支持自由探索场景,可查看光照及摄像机设置的改变如何影响视觉效果。
在该项测试中,我们对比了刚刚发布的RTX 4090显卡,从1080p分辨率到8K的差距依次为:28%/28%/30%/33%,可以看到在越高的分辨率下RTX 4090大显存的优势越明显,尤其8K分辨率。
另外我们使用3DMARK刚刚更新的DLSS 3进行了相关性能测试。
由于该项测试类别较多,仅展示GeForce RTX 4080显卡自身成绩,其实可以看到在DLSS 3的加持下,分辨率越高提升越明显,尤其在8K分辨率,是从无法运行到流畅的标准。
5 常规游戏 性能测试
由于本次RTX 40系加入了DLSS 3新技术,所以后面会进行单独测试,这里依然选择主流的几款3A大作进行游戏性能对比。
首先在《地平线5》中,可以明显看到,虽然我们使用了i9-13900K处理器,但在1080p分辨率下依然能感受到帧数瓶颈。
性能方面,GeForce RTX 4080相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升47%;2K提升63%;4K提升60%,综合提升57%。
在《刺客信条:英灵殿》中,GeForce RTX 4080相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升73%;2K提升73%;4K提升50%,综合提升65%。
在《无主之地3》中,GeForce RTX 4080相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升55%;2K提升38%;4K提升26%,综合提升40%。
《光明记忆:无限》的光追测试软件是独立于游戏的测试工具,比游戏中用到的光线追踪技术更多,测试条件为“RTX最高/DLSS质量”。所以测试帧数相对较低,但实际游戏配置相当亲民。
性能方面,GeForce RTX 4080相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升42%;2K提升42%;4K提升41%,综合提升42%。
在另外一款国产游戏《边境》的跑分软件中,情况基本与《光明记忆:无限》相同,测试条件均在“RTX最高/DLSS质量”下进行。
在《边境》中,GeForce RTX 4080相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升44%;2K提升51%;4K提升46%,综合提升47%。
6 DLSS 3性能测试
由于本次新技术DLSS 3的推出,将有35款游戏将于近期推出全新的DLSS 3功能,本次我们也拿到了部分游戏的测试版。
其中11月15日已有10款加入DLSS 3的游戏,包括《逆水寒》、《微软模拟飞行》、《毁灭全人类2:重新探测》、《瘟疫传说:安魂曲》、《光明记忆:无限》、《暗影火炬城》、《F1 22》、《生死轮回》、《漫威蜘蛛侠:重制版》、《超级人类》。
下面就让我们来实际测试,拥有全新的DLSS 3的游戏,能达到何种帧率。
本次DLSS 3的测试图表比较繁琐,并且增加了1% Low FPS和延迟的测试,普通的FPS好理解,那么这个1% Low FPS是什么意思。
首先,游戏benchmark通常测试的FPS即为,一段时间内的游戏平均帧。而1% Low FPS则是将一段时间内的帧数从大到小排列,取最小的1%出来,再对这1%的数求平均值。
其实简单来说,这两个数值都不能代表我们在游玩时,具体哪一刻的感受,但FPS更注重整体,而1% Low FPS则是从最差的里面求平均,更谨慎一些。
看懂了1% Low FPS,我们再来看这张图表,在坐标轴左侧的为延迟(越低越好),坐标轴右侧的均为帧数(越高越好),并且由于牵扯到正负坐标,所以两侧的值有可能会不同。
由于目前测试DLSS 3的游戏均为测试版,所以难免出现BUG。
在《微软模拟飞行》中,对于处理器的要求异常高,所以导致了上一次RTX 4090的测试,DLSS关和DLSS 2的分数几乎无变化的情况,这是由于DLSS 2依然会受制于CPU性能。
而本次我们使用了旗舰级的13900k可以明显感受到性能的强大,在4K分辨率下关闭DLSS不会出现与DLSS 2分数相同的情况。
而在DLSS 3中,我们能够明显看到帧数再次大幅提升,要知道我们所有DLSS 3的测试均在4K分辨率下进行。看来利用帧生成来突破CPU瓶颈限制,实际表现确实如宣传的那样神奇。
不过帧生成并不是毫无弊端,这也是为什么此次测试加入了延迟。并且在开启DLSS 3后,NVIDIA Reflex是捆绑开启的。单相对于DLSS 2增加的这点延迟,在实际体验中的感受并不强。
《幻塔》是本次新增的DLSS 3测试,作为一款移动端和PC端多平台的游戏,在PC端中已经加入了光线追踪以及DLSS,并且相当耗费性能。
我们使用GeForce RTX 4080在关闭DLSS后,预设最高画质仅有43帧,延迟也达到了101毫秒。不过在开启DLSS 2后有明显改善,而DLSS 3则让这款游戏在4K分辨率开启光追后达到了电竞级帧数。
在《赛博朋克2077》中的数据反映比较真实,可以看到在DLSS关的光线追踪最高的情况下,即便GeForce RTX 4080显卡也只有28帧,并且延迟达到了126.5毫秒。
而在开启DLSS 3后,帧数为107,提升了282%。虽然相比DLSS 2的延迟高了13毫秒左右,但依然维持在较低的水平。
《瘟疫传说:安魂曲》目前已经发布,相信不少玩家都感受到了其精美的画面,不过除了显卡需求较高,同屏30万只老鼠对于CPU的要求也异常高。
不过由于DLSS 3的特性便是无视CPU BUNDLE,强行提高帧数。GeForce RTX 4080在DLSS 3和DLSS关之间的帧数提升达到了149%。可以看到虽然DLSS 3的延迟有所增加,但仍然比DLSS关闭后要低。
目前《F1 22》的数据测试同样有问题,在DLSS关和DLSS 2中均没有延迟数据。这一组主要看帧数的提升。其中DLSS 3相比DLSS关的帧数提升了165%,DLSS 2的提升也达到了134%。
在国产游戏《逆水寒》的光追测试中,本次我们选择的测试demo采用了真正的全局光照。所以在我尝试关闭DLSS运行后,第一次电脑直接崩溃重启,第二次侥幸能够运行,帧数也仅有个位数,而延迟早已上万。
所以关闭DLSS测试行不通,这组数据主要看开启DLSS后的帧数变化。
《暗影火炬城》也是本次新增的DLSS 3测试,在开启光追后对于性能要求明显提高。其中DLSS 3相比DLSS关的帧数提升了122%,DLSS 2的提升则达到了110%。
《毁灭全人类2》是一款开放世界“爽游”,玩家将扮演外星人入侵地球。在开启DLSS 3后不仅帧数相较关闭有87%的提升,1% Low的帧数提升更大,达到了123%。
在Unity的测试软件中,将会自动播放一段即时演算视频,我们通过FrameView记录全程。不过由于程序仅提供关闭和开启DLSS 3的操作,所以我们取两组分数。
可以看到在关闭DLSS 3后不仅平均FPS只有23帧,延迟也高达189ms。而开启DLSS 3后提升非常大,性能提升达到了248%。
在UE5提供的测试游戏中,方便的给出了DLSS的快捷测试,这里分为DLSS关(超分辨率关+帧生成关+Reflex关);DLSS 2(超分辨率性能+帧生成关+Reflex开);DLSS 3(超分辨率性能+帧生成开+Reflex开)三档测试。
另外,在DLSS关闭状态下,FrameView软件无法监测延迟。
当然针对画质方面,我们也进行了测试,在上图中我们截取《赛博朋克2077》中的一角,可以看到在两种DLSS模式下,相较原画质几乎没有明显变化,只在栅栏处的光影效果有所不同,但对于如此大幅度的帧数提升,这点瑕疵几乎可以忽略不计。
7 生产力工具测试
虽然本次评测显卡为80级别产品,但16GB的大显存对于内容创作者同样是有很大帮主。首先我们使用SPECviewperf 13这款工业、专业软件跑分测试。
对比显卡为RTX 4090显卡以及上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti显卡。
SPECviewperf 13
在SPECviewperf 13的软件测试中,可以看到部分软件对比上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti的提升非常明显,其中3DS MAX的提升幅度达到81%。不过由于我们为1080p下的软件环境测试,RTX 4090在显存方面的优势并不明显。
Blender是一款专业的三维渲染软件,本次推出了固定的benchmark跑分软件,省去了安装软件下载素材的麻烦。这款跑分软件只需下载好启动程序,软件会自动渲染测试monster/junkshop/classroom共三个场景。
上图为GeForce RTX 4090显卡得分,分别为6504/2982/3034分,平均4173分;下图为GeForce RTX 4080显卡得分,分别为4845/2246/2316分,平均3136分。
两张显卡的性能差距在33%左右,相比3DMARK的纯理论分数差距较大,毕竟90级显卡曾经是过去的TITAN,地位不容撼动。
DaVinci_Resolve_18.0.2
下面我们通过达芬奇来对NVIDIA AV1编码进行实测,对比输出为H.264编码。输出尺寸为4K UHD,质量选择最好,来看看两组成品有何区别。
由于我们没有固定码率,而选择了相同的画面质量,可以看到在同质量下,AV1所生成的视频码率更低,几乎为H.264的三分之一。
而低码率也就意味着视频体积越小,该段视频采用AV1编码的大小为H.264编码的四分之一,对于硬盘的空间节省非常明显,下面再来看看两段视频的画质表现如何。
我们选择NVIDIA的ICAT软件进行分屏对比,将这段4K视频放大500%后查看噪点情况。可以看到使用AV1编码远处角色的像素过度更平滑,几乎没有很明显的颗粒感,这波AV1完胜。
当然AV1也不是没有遗憾,就是目前很多播放器还不支持AV1解码,泛用性没有那么高,但随着越来越多的产品支持AV1编码,相信流通起来还是很快的。
8 温度及功耗测试
功耗测试中,我们选择FurMark软件进行拷机测试,并采用GPU-Z检测温度,功耗仅计算显卡自身。
可以看到GeForce RTX 4080这张显卡对于温度的控制同样令人惊叹,看来改进的散热器效果显著。通过1小时左右的拷机测试,温度一直控制在64℃以下,热点温度也仅有74℃左右。
游戏 | 1080p | 1440p | 4K |
Control | 212 W | 288 W | 297 W |
Cyberpunk 2077 | 224 W | 275 W | 287 W |
Forza Horizon 5 | 172 W | 197 W | 238 W |
Guardians of the Galaxy | 177 W | 233 W | 266 W |
Metro Exodus | 205 W | 262 W | 295 W |
值得一提的是,本次我们在拷机测试中最大板载功耗为308W左右,TDP达到了96%。但在实际游戏测试中,大部分3A游戏能够在260W左右,一些非常耗费性能的3A游戏才能够到达290-300W左右,远低于额定功耗。
所以在实际的使用过程中,由于不同游戏负载不同,GPU的实际功耗是动态变化的,类似于FPS随时间的变化,RTX 40系列很难触及功耗墙。
9 游戏旗舰 大迭代
如果说RTX 4090的发布是秀肌肉的产品,那么RTX 4080显卡的发布算是真正敲开了RTX 40系的大门,它的规格更贴合玩家所需,也会是真正纳入玩家眼中的一款游戏显卡。
RTX 4080相较上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti的理论综合提升约为44%,相应的对比RTX 3080提升约为55%左右,称得上包里,但对比之前发布的RTX 4090稍逊一筹。
对于常规的3A游戏来说,RTX 4080能够在4K分辨率下体验到顺滑的百帧效果,虽然相比RTX 4090的电竞级有些差距,但对比上一代RTX 3080 Ti来说,提升了一大步的游戏体验。
另外,目前80和90级别的两款显卡在性能上存在20%左右的差距,中间至少还可以安放一个RTX 4080 Ti。至于时间,可能要等到RTX 40系整体的价格稳定下来,在进行部署。
说到价格,RTX 4080的建议售价为9499元起,或许是因为当年RTX 3080的定价实在太低,这一次着实令人意外。
但说到底,一切商品都是根据市场供需关系来调整的,接近万元的售价能够负担得起的还是少数玩家,也只能交给时间来打磨了。
不过RTX 40系最大的亮点在于DLSS 3的帧生成技术,它可以无视CPU瓶颈强行提升帧数,不过我们测试平台的13900k作为目前的旗舰处理器能碰到瓶颈确实不容易……但对于大部分玩家来说,CPU的更新换代相比于其他硬件更慢,相信目前正在使用9代10代处理器的依然大有人在,此时正式DLSS 3发挥作用的时候。
GeForce RTX 4080将在11月16日正式发售,也就是明天。如果你有足够的预算,并想尝试最新黑科技DLSS 3以及3A游戏的4K电竞级帧率,不妨试试手气。
10 附录1-NVIDIA Ada Lovelace架构解析
Shader Execution Reordering (SER)着色器执行重排序
SER主要的作用是提升着色器性能,它可以将效率低下的工作负载,动态重组为更高效的工作负载。主要针对光线追踪的性能提升非常大。
简单地说,GPU在执行类似工作的时候效率最高。但随着光追效果越来越强大,每个场景可能有数百万条光线照射在不同材质上,而我们知道不同材质的反射率,以及反射效果也是不同的。所以这样就为着色器创建了大量的、发散的,效率低下的工作负载。
SER则可以将这些杂乱的指令重新分门别类,动态重组为更高效的工作负载。根据NVIDIA的说法,SER可将着色器性能最多提升2倍,并将游戏帧率最高提升25%。
举个简单的例子,当光线第一次从发射端到碰撞端是非常有规律的射线,而碰撞到物体后的二次光追,则会出现大量发散的、无规律的反射,这对于光追负载是非常高的。而从图中便能看到,SER可以将这些指令进行二次排序,以发挥出着色器的最大性能。
不过好在这么实用的功能并不是RTX 40系的专利,它是一个易于集成的SDK,目前需要游戏开发商集成在游戏中。另外由于它是一个通用的逻辑,后续也有可能直接集成在Windows的API中,这样游戏开发者就无需特意引用,直接调用系统API即可。
可以说SER对于手持RTX 20系及以上(能够开启光线追踪)的N卡用户来说,是极大地福音。毕竟免费提升的光追性能,谁不喜欢呢。
第三代 RT Cores
RT Core的作用在于更快的光线追踪计算能力,如果说在RTX 30系显卡中,想要畅享4K高帧率游戏有点吃力,那么RTX 40系显卡中,将显得轻而易举。
在GeForce RTX 4090这张显卡上,达到了191 RT-TFLOPs的处理能力,而RTX 30系显卡最快处理能力为78 RT-TFLOPs,足足为2.4倍。并且根据NVIDIA的官方说法,第三代RT Core的峰值RT-TFLOPs相比于前代提高了2.8倍。而这只能说明,这张4090并非Ada Lovelace架构的最终形态。
Opacity Micro-Map Engines
在第三代RT Cores中引入了两个重要的硬件单元,首先是Opacity Micro-Map Engines,可以理解为微映射透明度引擎,它主要的作用是优化光线追踪渲染,可大幅减轻着色器的工作负担。
比如树叶之类的复杂物体,不同的光线都会影响它的表现状态,以及树叶之间的光线反弹,所以对于光线追踪的计算量是巨大的。
不过Opacity Micro-Map Engines可以将光线追踪特性烘焙到不透明蒙版中,所以那些不规则形状和半透明的对象,也就能够更快更精准的渲染出来,从而极大减轻着色器的工作负担。
Displaced Micro-Mesh Engines(DMM)
Displaced Micro-Mesh Engines可理解为微网格置换引擎,它构建光线追踪的BVH(Bounding volume hierarchy)的速度提高了10倍!所使用的的显存减少了20倍!
DMM由第三代RT core本地处理,与前几代相比,它只使用基本三角形渲染复杂几何图形,极大减少了存储和处理需求。
具体的工作原理从图中一目了然,新的DMM可以将面数非常多的复杂图形做简化,创造出简单的模型,但整体的光线追踪效果不变。
通过一些模型数据我们可以具体看到,新的DMM将模型简化了多少。原本1100万三角面的模型,经过简化后,只有15万左右的微网格,BVH的构建速度提升了8.5倍,小了6.5倍。
而这还不是最夸张的,越复杂的模型往往优化的效果越好,在官方展示的这几组对比示例中,最快可提升大于15倍的速度,容量简化20倍的模型。
第四代 Tensor Cores
除了光追单元的升级外,第四代张量核心的升级更加恐怖。它采用了新的FP8张量引擎,在GeForce RTX 4090这张显卡上,吞吐量达到了1.32 Tensor petaFLOPs,提高了5倍。
注意这里的单位——petaFLOPs。以往的TFLOPs为万亿次浮点运算,而petaFLOPs则为千万亿次浮点运算。
DLSS 3
本次推出的DLSS 3也是RTX 40系一大卖点,从DLSS 2.3直接迈入了DLSS 3版本,也能看出此次的升级之大。而DLSS 3也被NVIDIA官方称为神经网络渲染新时代。
全新的DLSS 3在原有的DLSS超分辨率的基础上,添加了光学多帧生成技术,以生成全新的帧,而不像原来只能生成像素。
DLSS 3结合了DLSS超分辨率、DLSS帧生成和NVIDIA Reflex这三大技术,能够重建八分之七的像素,极大提高性能。
在GPU受限的游戏中,比如2K分辨率及以上的更高分辨率,DLSS 2能够将帧率提高2倍,DLSS 3则能够提升4倍。
本次DLSS 3跨越了一个大版本,从想法和原理上也再度升级,完全“猜想”1帧的技术,我们解释起来简单,但实施起来需要大量的推理与演算,以及绝对超前的想法。
不过“凭空”生成的1帧,在延迟上绝对要比DLSS 2高。所以此次完整的DLSS 3中,捆绑了NVIDIA Reflex,可以有效帮助减小延迟。
这也不负NVIDIA给它起了个“神经网络渲染新时代”的名号。纵观目前市面上的XeSS、FSR技术,DLSS绝对称得上“巨人的肩膀”。当然,连年的创新,苦的是手持上一代显卡的玩家,想体验DLSS 3的帧生成,目前唯一的办法就是购入一张RTX 40系显卡。
New Optical Flow Accelerator
New Optical Flow Accelerator光流加速器是在第四代Tensor Cores中最新引入的,这也是为何DLSS 3中的帧生成为RTX 40系显卡独享。
光流加速器在原本DLSS 2的基础上,还可以计算两个连续帧内的光流场,能够捕捉游戏画面从第1帧到第2帧的方向和速度,从中捕捉粒子、反射和光照等像素信息。并分别计算运动矢量和光流来获得精准的阴影重建效果。
以《赛博朋克2077》为例,在第一帧,光流加速器会捕捉到每一个像素中的粒子、反射和光照等信息。并在第二帧中查找匹配的像素区域,计算帧之间的差值。
如果说原来DLSS 2能够“猜”出一张图剩下的像素,那么DLSS 3除了这些,还能够“猜”出下一帧的画面。
另外由于DLSS 3的帧生成是在GPU中处理和运行的,所以即使遇到CPU瓶颈的游戏,AI同样能够提升帧率。这也是为什么在此次发布会中说到,DLSS 3能够突破CPU的限制来提升帧数。
双AV1编码器
本次升级的第八代NVENC编码器可以说是直播、视频、后期工作者的极大福音。它首次加入了对AV1编码的支持,最显而易见的效果就是直播。
相比传统的H.264编码,AV1编码的效率平均提升了40%,在同码率下AV1编码的画质将更好。目前大部分直播的分辨率和清晰度,均受限于平台规定的最大比特率。以Twitch限制的8Mbps为例,可以看到在同等带宽下,同为2K 60帧的画面,采用AV1编码的清晰度明显比H.264更高。
说起直播,OBS相信大家都不陌生,在10月份即将发布的补丁中,OBS就加入了对NVENC的AV1编码支持
当然,直播只是我们更容易见到的AV1优势,在视频工作的所有环节,AV1编码都可以带来极大提升。
所以,如图所见。NVIDIA已经为广大用户铺好了一条完整的生态链,从编码API、软件、平台到播放器,将全面支持AV1编码。
另外再说一下NVIDIA一直强调的双AV1编码。顾名思义,即部分显卡内搭载了两个编码器,它所带来的效果也是显而易见的。
首先,根据官方宣传的,在4K H.265的导出速度上,RTX 4090是RTX 3090 Ti的2.2倍;在8K H.265的导出速度上更是达到了2.5倍。这部分的提升,大家常用的剪映同样适用,感兴趣的用户不妨亲自体验一下。
除了导出速度,8K 60帧的视频录制在以前简直难以想象,而双编码器的好处就是可以将图像一分为二,两个编码器分别处理7680×2160的图像信息,最后拼合完整。
关于编码部分,可能大部分用户的感受不深,但当有一天,你想录屏的时候,却发现显卡不支持,才会发觉它的重要性……
随着图像逐渐进入到超清时代,硬件编码和渲染几乎已经成为不可或缺的帮手。虽然论质量,硬件编码仍不及CPU软编,但软编做到了极限画质,也要承受时间的无穷长。甚至在一张8K渲染图中,两种编码方式的时间差距就已经达到了几个小时,遑论一段10秒的CG动画。在不断进步的硬件编码中,质量和时间也在不断地被挑战和刷新。
11 附录2-Ada Lovelace是谁?
Ada Lovelace(1815-1852)是英国数学家、计算机程序创始人,建立了循环和子程序概念,被称为世界上第一位程序员。
Ada从小对数学有极高天赋,其父称她为“平行四边形公主”,后来的合作伙伴Charles Babbage称她为“数字女巫”。在19岁时Ada嫁给了自己曾经的科学家庭教师,婚后的她对数学热情不减。
1842年到1843年花了9个月时间翻译了Babbage的《分析机概论》的备忘录,写了很多注记,其中给出了用计算机进行Bernoulli数求解的详细说明。由此,Ada被广泛认为是世界上第一个程序员。
而以她名字命名的语言——ada语言,已经成为了美国军方开发战斗机等尖端武器的语言。
从几行简短的生平简介中,不难看出Ada的生命虽然只经历了短暂的37个春秋,但却足以被后人铭记。
这也是为什么此次NVIDIA RTX 40的先行宣传中,用到了“以未来敬传奇”的slogan。
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