Групповое тестирование 32 видеокарт в Metro Exodus15.02.2019 22:30

Трассировка лучей в реальном времени и аппаратная обработка данных сетями машинного обучения — вот направление, в котором должны развиваться компьютерные игры. По крайней мере, именно в этом стремиться убедить игроков компания NVIDIA. Не все геймеры согласны с этой точкой зрения, особенно в свете того, что новые видеокарты серии GeForce RTX оказались дороже своих предшественников, а в большинстве игр передовые алгоритмы рендеринга появятся еще нескоро.

И правда, единственным примером трассировки лучей в игровой графике долгое время была Battlefield V, а ведь прошло без малого полгода после анонса первых моделей GeForce RTX. В Shadow of the Tomb Raider собственный метод взаимодействия с DXR (расширением API Direct3D 12 для трассировки лучей) все еще не созрел. Metro Exodus — первый проект, способный переубедить скептиков. В нем Ray Tracing используется наиболее интенсивно и с самого начала есть поддержка DLSS — проприетарной технологии , которая поможет графическим процессорам NVIDIA в этой чрезвычайно требовательной игре.

Настройки качества графики

В отличие от Battlefield V и большинства других проектов, в которых мы проводили массовые тесты GPU, игры серии Metro скрывают от пользователя большинство параметров графического движка, и Metro Exodus не стала исключением. Игра даже не содержит предустановленных режимов детализации изображения, хотя они есть в утилите, запускающей встроенный бенчмарк — от низкой до ультра-высокой. Среди индивидуальных настроек можно отрегулировать только общее «качество» изображения, размер выборки пикселов для анизотропной фильтрации, интенсивность размытия движущихся объектов, а также глубину тесселяции геометрических примитивов. В качестве основного метода полноэкранного сглаживания игра использует собственную разновидность временнóго алгоритма (TAA — Temporal Anti-Aliasing) — его нельзя отключить, но, судя по сведениями от NVIDIA, TAA здесь работает очень мягко и наверняка мало влияет на общее быстродействие.

Metro Exodus создана в тесном сотрудничестве с NVIDIA и задействует целый набор закрытых библиотек «зеленой» компании. В их числе есть PhysX и скандально известная HairWorks. И ту, и другую опцию можно активировать на видеокартах AMD, но мы не заметили, чтобы PhysX и HairWorks заметно вредили «красным» GPU в этой игре — казус третьего «Ведьмака» точно не повторится. Но главное достоинство Metro Exodus — это, конечно же, возможность трассировки лучей с помощью расширения DXR для Direct3D 12. Последняя работает в двух режимах — High и Ultra. Разработчики не раскрывают такой информации, как плотность лучей в каждом из них, но сама NVIDIA рекомендует ограничиться опцией High даже владельцам GeForce RTX 2080 Ti.

Наконец, Metro Exodus с момента выпуска обладает поддержкой DLSS — еще одной проприетарной технологии NVIDIA, которая призвана компенсировать неизбежное падение быстродействия, связанное с трассировкой лучей. О ней мы уже писали не меньше, чем о DXR, но не грех еще раз повторить, что означает эта аббревиатура. DLSS (Deep Learning Super Sampling) позволяет графическому процессору выполнять рендеринг при сниженном разрешении, а с помощью нейронной сети, обученной на серверах NVIDIA, кадр масштабируется до целевого размера: к примеру, из 1440p в 2160p. Алгоритм DLSS адаптируется под каждую отдельно взятую игру, а обработка исходного кадра выполняется тензорными ядрами, которые есть только в чипах архитектуры Volta и Turing.

Надо заметить, что в данный момент DLSS в Metro Exodus реализован с ограничениями. Так, из всего семейства GeForce RTX лишь старшие модели, начиная RTX 2070, могут пользоваться DLSS при разрешении 2160p. GeForce RTX 2060, в свою очередь, привязан к режимам 1080p и 1440p. А включить DLSS отдельно от трассировки лучей можно только на видеокартах не слабее RTX 2070 и в единственном экранном режиме — 2160p. Но главное, NVIDIA сообщила, что нейросеть, которая предназначена для Metro Exodus, еще не полностью готова — в игре используется предварительная версия, и, как мы увидим, это хорошо замено по изображению.

Для измерения производительности GPU мы использовали профили настроек Low, Normal и Ultra, а в дополнение к этому сделали финальный тест в профиле Extreme. Последний задействует аналог полноэкранного сглаживания методом суперсемплинга —  разрешение рендеринга по вертикали и горизонтали в этом случае фактически удвоено. Надо ли говорить, что среди участников сравнения лишь единицы имеют достаточную производительность для того, чтобы удержать частоту смены кадров выше 30 FPS при такой вычислительной нагрузке.

Ускорители серии GeForce RTX 20 прошли основную часть тестирования без трассировки лучей в реальном времени (DXR) и масштабирования кадров с помощью DLSS. Результаты бенчмарков с применением этих технологий NVIDIA приводятся в отдельном разделе статьи.

⇡#Качество графики в примерах

Как в большинстве игр такого калибра, как Metro Exodus, движок позволяет масштабировать качество изображения в широких пределах, причем разница между низким, средним и ультра-высоким профилями детализации выражена чрезвычайно сильно. Впрочем, уже при «нормальных» настройках игра выглядит весьма презентабельно — после изучения графиков с результатами тестирования владельцам графических карт средней ценовой категории стоит вспомнить об этом, чтобы не расстраиваться.

Трассировка лучей в Metro Exodus, на первый взгляд, проявляется не так эффектно, как в Battlefield V, ведь она здесь не служит для рендеринга отражений. В то же время, даже на минимальном уровне интенсивности Ray Tracing оставляет след буквально на каждой поверхности игровой сцены. Трассировка лучей в движке 4A Games заменяет все аспекты глобального освещения, которые в рендеринге методом растеризации тем или иным образом имитируются. Первое, что бросается в глаза, — это тени в нишах, углах и других закрытых пространствах на фоне ярко освещенных площадей. Стандартные карты теней в сочетании с Ambient Occlusion не дают такого контраста.

С другой стороны, DXR просчитывает отражение рассеянного света между поверхностями — в результате из кадра пропадают тени, которых, наоборот, быть не должно, а цвет одного объекта переливается на соседние.

Среди более тонких эффектов трассировки лучей обратите внимание на мягкие динамические тени, которые отбрасывают элементы интерьера на модели персонажей. Даже в режиме ультра-высокого качества, но без DXR лица равномерно освещены и выглядят неестественно ярко на фоне темной комнаты. Благодаря трассировке луче модели погружаются в правдоподобную полутень. Если присмотреться, можно заметить, что даже элементы экипировки персонажей отбрасывают тени на одежду.

А вот разница между двумя режимами DXR выражена слабо: опция RT High уже настолько преображает игру, что уловить отличия можно лишь в мелких деталях.

Наконец, сравним изображение при разрешении 2160p с полноэкранным сглаживанием по алгоритму TAA и ту же самую сцену, полученную с помощью DLSS. Разработчики не говорят, как финальная картинка соотносится по размеру с исходным кадром (в данном случае GPU наверняка выполняет рендеринг в разрешении 1440p), но качество DLSS в Metro Exodus пока далеко от идеала. Не нужно смотреть на скриншоты в приближении, чтобы заметить «мыло». Настолько четкой картинки, как в Final Fantasy XV, тут нет и в помине. Однако NVIDIA обещает все исправить буквально в течение недели после выхода игры, причем для этого не придется скачивать новую версию драйвера — утилита GeForce Experience загрузит обновление самостоятельно.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Тестирование производительности выполнено с помощью встроенного бенчмарка Metro Exodus. Показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который игра записывает в файл результатов.

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени рендеринга кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел берется значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

⇡#Участники тестирования

• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti (1290/7008 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (1000/7010 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 980 (1126/7010 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 970 (1050/7010 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 960 (1127/7010 МГц, 2 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 950 (1024/6610 МГц, 2 Гбайт).

Прим.: В спецификациях Vega в качестве высшей частоты AMD указывает не максимально допустимую при штатных настройках, как было в предыдущих поколениях архитектуры GCN, а верхнюю границу диапазона, в котором GPU работает при типичной нагрузке. Но т.к. утилиты для монтиторинга и разгона, включая фирменный WattMan, игнорируют Boost Clock и по-прежнему показывают предельную частоту, в спецификациях указана именно она.