Обзор видеокарты NVIDIA GeForce RTX 2080 Founders Edition: качество против количества

⇡#Производительность: игры (3840 × 2160 HDR)

В мире компьютерных игр технология HDR применительно к выводу изображения является сравнительно новым явлением, хотя графические эффекты, основанные на широким динамическом диапазоне, известны как минимум со времен Direct3D 9.0. Благодаря тому, что игровой движок владеет всей полнотой информации о цвете пикселов в шейдерных операциях, стал возможным рендеринг изображения с переменной «экспозицией» — наподобие того, как делаются HDR-фотоснимки. Цель HDR-рендеринга состоит в том, чтобы сделать яркую зону изображения по-настоящему яркой, темную — темной, и сохранить при этом детализацию обеих, — и все это в рамках контрастности стандартного экрана. В свою очередь, экраны с широким динамическим диапазоном, которые появились на рынке в последние годы, позволяют, условно говоря, демонстрировать сцену такой, какой ее «видит» игровой движок. С формальной точки зрения все, что для этого нужно, — это достаточно высокая контрастность (20 000:1 при яркости 1000 кд/м² либо 1 800 000:1 при яркости 540 кд/м²) и точное описание цвета с глубиной 10 бит на канал.

В теории для графического процессора не должно быть разницы между рендерингом в SDR и HDR, но на практике последний все-таки требует дополнительных вычислений — хотя бы из-за тоновой коррекции изображения в соответствии с характеристиками конкретного экрана. Кроме того, свои ограничения накладывает пропускная способность интерфейса DisplayPort. На игровых 4К-панелях частота обновления выше 98 Гц при включении HDR и работе с 10-битным цветом достигается за счет конвертации формата пикселов из полного RGB в YCbCr 4:2:2 — формат с цветовой субдискретизацией (Chroma Subsampling), который широко применяется в записи и передаче цифрового видео. Достаточно ресурсоемкие операции тоновой коррекции и конвертации формата пикселов чипы NVIDIA прошлых поколений выполняют на шейдерных ALU, но в Turing появилась специальная логика фиксированной функциональности, которая предотвращает потерю быстродействия при выводе HDR-видео.

Со стороны интерфейса эта проблема также частично решена стандартом DisplayPort версии 1.4a, который включает алгоритм компрессии данных VESA Display Stream Compression 1.2 (DSC). За счет DSC по одному кабелю возможна передача видеопотока с разрешением 7680 × 4320 и частотой 60 Гц в формате RGB. При этом DSC является алгоритмом сжатия с потерями, но, если верить разработчикам стандарта, визуально не влияет на качество изображения. Вот только пока дисплеев с поддержкой DSC еще нет на потребительском рынке.

Чтобы понять, насколько требовательным является HDR в современных условиях, мы воспользовались монитором ASUS ROG Swift PG27UQ. Это 27-дюймовый геймерский монитор формата 4K с IPS-матрицей и высокой частотой обновления экрана (до 144 Гц). Благодаря подсветке на основе квантовых точек он удовлетворяет критериям цветового пространства DCI-P3 и стандарта HDR. Для того, чтобы вывести на такой экран 4К-изображение с частотой 120 Гц и 10-битным цветом, необходимо преобразование пикселов в формат YCbCr 4:2:2 — именно такие настройки мы использовали для тестирования.

Оказалось, что тоновая коррекция и конвертация формата пикселов и вправду далеко не бесплатно даются GPU без аппаратного ускорения этих функций. В среднем быстродействие GeForce GTX 1080 и GTX 1080 Ti снизилось на 9 % в четырех играх нашей тестовой методики, которые поддерживают HDR (даже с учетом Shadow of the Tomb Raider — единственного теста, где HDR не оказывает заметного влияния на производительность). GeForce RTX 2080, напротив, ничего не теряет при активации HDR, как, впрочем, и Radeon RX Vega 64, которая также обладает аппаратным ускорением необходимых операций.

⇡#Производительность: DLSS, трассировка лучей

Ключевые детали архитектуры Turing — специализированные ядра для трассировки лучей и машинного обучения — бездействуют в существующих играх. Но уже сейчас при помощи нескольких бенчмарков можно оценить, насколько успешно GeForce RTX 2080 справляется с обильной трассировкой лучей и какой прирост быстродействия дает масштабирование изображения методом DLSS, которое производит кадры 2160p из более низкого разрешения за счет нейросети.

В бенчмарке Final Fantasy XV, а также демке Infiltrator GeForce RTX 2080 и GTX 1080 Ti имеют практически равное быстродействие при рендеринге в «честном» 4К со сглаживанием TAA. Но с масштабированием DLSS новый GPU набрал еще 36–37 % кадровой частоты, практически ничего не теряя в качестве изображения. Если учесть, как много игровых проектов уже объявили о поддержке DLSS, видеокарты серии GeForce RTX 20 получат серьезный программный апгрейд, который полностью изменит соотношение сил между Turing и графическими процессорам предыдущих поколений.

Что касается трассировки лучей, то столь тяжелая нагрузка, как демка Reflections, нуждается в DLSS просто для того, чтобы поддерживать адекватную частоту смены кадров. Поскольку Reflections не допускает программную трассировку лучей на шейдерных ALU, GeForce RTX 2080 и RTX 2080 Ti — это единственные видеокарты, на которых ее можно запустить в данный момент. Здесь RTX 2080 Ti имеет преимущество в 27% тактовой частоты при разрешении 1440p с DLSS, а режим 2160p на RTX 2080 попросту не работает.