支持“光线追踪”的RTX显卡这么厉害，全靠这些黑科技

小宁萌

【PConline  杂谈】2018 年是显卡及游戏发展史上的一个重要分水岭，因为这一年 NVIDIA 推出了 RTX 2080 Ti/2080/2070 三款显卡，它们使用了全新的图灵架构，除了继续提升显卡游戏性能之外，图灵 GPU 最大的变化是带来了 RTX 实时光线追踪及 Tensor Core 人工智能加速技术，这两个新技术改变了游戏玩家对 3D 游戏画质的认知，光线追踪渲染技术发展了四十多年终于普及到每个游戏玩家面前了。


除了光线追踪及 AI 加速之外，RTX 20 系列显卡还升级了多项黑科技，比如性能强大的 12nm FFN 工艺、带宽提升 75% 的 GDDR6 显存以及全新玩法的 GeForce Experience 优化，这些新技术使得 RTX 20 系列显卡相比现有显卡有了质的提升。
</b>
▍定制 12nm FFN 工艺：186 亿晶体管
相比目前 Pascal 架构显卡（GTX10 系）使用的 16nm FinFET 工艺，图灵架构的 RTX 2080 Ti 显卡升级到了 12nm FFN 工艺，这种工艺不同于以往的通用工艺，是 NVIDIA 与台积电合作定制的先进工艺，相比 16nm 工艺提升了 10% 的性能、降低了 25% 的能耗，同时减少了 20% 的的核心面积，而 NVIDIA 定制的工艺性能水平又比标准版 12nm 工艺更好，性能再上一层楼。
得益于更先进的工艺，RTX 2080 Ti 显卡的 TU102 核心总计集成了 186 亿个晶体管，相比 Pascal 显卡的 118 亿晶体管提升 58%，更多的晶体管不仅带来了多达 4608 个 CUDA 核心，还增加了全新的 RT Core、Tensor Core，为图灵显卡带来了 RTX 实时光线追踪渲染及 AI 加速运算能力，使得图灵一代的显卡相比现在的显卡有了质的变化。
</b>
▍ RT Core 带来了 RTX 光线追踪：
包括 RTX 2080 Ti 显卡在内，三款图灵架构的显卡相比以往的显卡不只是性能提升，还有量变到质变——图灵显卡是 NVIDIA 也是目前整个显卡业界第一个做到实时光线追踪渲染的显卡，这要归功于 NVIDIA 在图灵 GPU 中增加了专门的 RT Core 单元，专门用于加速 RTX 光线追踪渲染。
TU102 核心的 SM 单元架构
NVIDIA 在图灵显卡中改变了 RT 渲染的工作流程，将其从 Shader 渲染器中独立出来，变成了单独的 RT Core，专门用于 RT 运算，每个 SM 单元有一个专用的 RT Core，RTX 2080 Ti 显卡上总计 68 组 RT Core，带来了 10+ Giga Rays/s 的光线追踪渲染能力，而现在的 Pacal 显卡的渲染能力只有 1.2 Giga Rays/s，性能提升了 10 倍，而老黄现场宣布的 6 倍光线追踪渲染性能还是很谦虚的了。
在图灵显卡问世之后，RT 光线追踪技术也成为新一代 3A 游戏大作的选择，包括战地 5、古墓丽影以及国内的逆水寒等多款游戏都宣布支持光线追踪技术，其中战地 5 已经在 11 月中旬发布了 RTX 补丁，3D 游戏正式进入了光线追踪时代。
左（开启 DXR）、右（关闭 DXR）
光线追踪技术能够明显提高游戏画质，特别是游戏中的光影效果，如上图所示，因为有许多汽车燃烧、炸弹爆炸的画面，所以光线追踪效果是最明显。首先看枪管本身，左侧的枪管是能比较好地还原现场的光影过渡效果的，右侧枪管则纯黑没什么变化。其次就是水面上的汽车、火光的倒映，都比右侧的细节更好。
除了光线追踪技术之外，RTX 2080 Ti 显卡还支持 AI 运算，全新的 Tensor Core 也给显卡 AI 带来了新的玩法，其中一个例子就是 DLSS（深度学习超级采样）抗锯齿，它被玩家称为 " 大力水手 "，这个名字还真的挺适合的，因为 DLSS 技术大力出奇迹，利用 Tensor Core 的深度计算性能，让本地生成的图像跟使用超级采样生成的图像对比，然后通过学习、观察其中的差距来复现后者的质量，进而提高画质，同时还能减少性能损失，也就是提高抗锯齿的性能，实测显示 DLSS 加持下，RTX 2080 显卡的性能都可以达到 GTX 1080 显卡的 1.5 倍到 2 倍左右，效果非常明显。
RTX 2080 Ti 显卡的光线追踪及 AI 运算能力带来了更多可能性
</b>
▍显存新革命：提速 75% 的 GDD6 来了
作为新一代显卡，RTX 2080 Ti 及 RTX 2080/2070 系列显卡在显存技术上也实现了革命性升级，首发了 GDDR6 显存。与主流的 8Gbps GDDR5 显存相比，新一代的 GDDR6 显存频率更高，标准起步就是 12Gbps，目标是 16Gbps，未来还可以进一步提升到 18Gbps、20Gbps。
目前 RTX 2080 Ti 显卡上使用的 GDDR6 显存是 14Gbps，考虑到这还是第一代的产品，这个频率还是 OK 的，因为它已经比 GDDR5 8Gbps 显存的带宽提升了 75%，同样在 256bit 或者 384bit 位宽下能带来 448GB/s、672GB/s 的带宽，性能非常接近 HBM 2 显存了，但是成本要便宜很多。
GDDR6 内存带来内存带宽大幅提升，不过 NVIDIA 还从源头进一步降低了对带宽的消耗，图灵显卡支持更先进的内存压缩算法，全新的 GPU 压缩引擎可以自动匹配最合适的算法以便在不同的材质上寻找最有效的压缩方法，与 GP102 核心的 GTX 1080 Ti 显卡相比，RTX 2080 Ti 的内存压缩能够提升 50% 的效率，与带宽更高的 GDDR6 一起为图灵架构的 SM 单元性能提升 50% 保驾护航。
</b>
▍硬件强大，驱动、优化也要跟得上：RTX 截图功能（ANSEL RTX）
除了新显卡显卡之外，NVIDIA 还推出了与图灵显卡相匹配的配套优化——更新的驱动及更好用的 GeForce Experience（简称 GFE）软件，实际上有了后者的话，驱动升级就不需要担心了，GFE 可以自动下载安装最新 NVIDIA 驱动，确保显卡即时更新到为最新游戏优化的驱动程序。
在光线追踪技术问世之后，GFE 软件也随之升级了很多新功能，比如支持 RTX 游戏的 Ansel 截图，在支持光线追踪功能的游戏中开启 Ansel 模式时，如果使用自由相机四处游走，游戏引擎将使用游戏内的图形设置。当玩家暂停动作时，Ansel RT 将快速提升光线追踪水平，使其超过游戏内照片的最高实时水平。
以 " 神力科莎 ( Assetto Corsa Competizione ) " 为例，调用 Ansel RT 可显著增加投射到场景中的光线数量，每个像素的折射率提升 10 倍，环境光遮蔽样本提升 12 倍，阴影样本增加 32 倍，反射样本增加 40 倍。
此外，RTX 20 系列显卡的 AI 运算能力还可以让你轻松截取 8K 游戏图片，哪怕游戏并不支持 8K，使用 GeForce RTX 显卡激活 Ansel，并在 "Super Resolution"（超高分辨率）下选择 AI Up-Res。在点击截取时，AI Up-Res 将以 1 倍的分辨率截取图像，然后借助 AI 图像增强功能，智能地将图片分辨率提升到 8K，其中的细节比原始图像更清晰。
</b>
▍非公版做工与设计升级，可玩性更高
在 RTX 2080 Ti/2080/2070 显卡的 FE 创始人版（也就是常说的公版显卡）中，NVIDIA 这一次也改变了显卡的设计及用料，首次加入了开放式双风扇设计，散热也强化了，使用了均热板及 13 相供电，比之前的公版显卡强多了。不过玩家都知道公版卡再好也不如显卡厂商的非公版设计豪华，这一代的非公版 RTX 20 系列显卡也确实是更上一层楼，散热、功耗及信仰灯上无以复加。
技嘉 AORUS 显卡能与主板、内存、电源等配件实现灯效同步
大部分非公版 RTX 2080 Ti/2080 显卡都是三风扇设计，比如技嘉 AORUS GeForce RTX 2080 Ti XTREME显卡，3 个 10cm 大风扇再加上 7 根热管组成了风之力均流叠合散热系统，而且把 RGB 灯效做到了扇叶上，所以这款显卡不论是散热效果还是信仰灯效都别具一格。
AORUS 内存
配合 AORUS Engine 能就能自由地对整个平台的灯效进行设计，对于玩灯爱好者、MOD 玩家来说，是充满吸引力的设计。
相比公版 RTX 2080 Ti 显卡的 13 相供电，非公版显卡的供电及用料也会强化，技嘉 AORUS GeForce RTX 2080 Ti XTREME 显卡就是 16+3 相供电，整个 PCB 上满满的都是供电电路及滤波电路，做工控看了也会非常满足。
</b>
▍ PConline  总结：
RTX 2080 Ti/2080/2070 三款显卡使用的图灵核心是全新一代的 GPU 架构，相比前面几代的 GPU 常规升级换代，图灵 GPU 这一次可以说是从量变到质变，带来了全新的 CUDA 核心架构、RT Core 光线追踪技术、Tensore Core 人工智能加速及高级渲染功能，四方面的变化使得图灵显卡在 3D 游戏画质、性能上有了革命性升级。
对于显卡自身来说，图灵这一代的显卡定位更加高端，所以在显卡散热、做工、用料、信仰灯及可玩性等方面也有了大幅提升，特别是诸多黑科技加持下的 RTX 2080 Ti/2080 高端显卡，比如技嘉 AORUS GeForce RTX 2080 Ti XTREME 显卡，这些显卡带给高端玩家的使用体验是很不一样的。