iGame RTX 4070 Ultra 显卡首测 2K 光追百帧新潮玩
导读:距离RTX 4070 Ti发布已经时隔3个月,而从70级别产品开始,是3A游戏玩家最钟爱的型号,性能富裕价格实惠,今天评测的是来自七彩虹的iGame GeForce RTX
距离RTX 4070 Ti发布已经时隔3个月,而从70级别产品开始,是3A游戏玩家最钟爱的型号,性能富裕价格实惠,今天评测的是来自七彩虹的iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2显卡评测。
本次RTX 4070,NVIDIA官方给出的定位是,在开启光追和DLSS的情况下,3A游戏达到2K百帧及以上的水准。虽然看似每年都是这个目标,但近几年的游戏画面一个比一个夸张,手持老显卡的用户应该深有体会。所以看似不变的目标,其实是70级永远的追求啊。
而根据官方的消息来看,本次的RTX 4070价格在4700元左右,已经降到了5000元以下。与RTX 3070 Ti的发售价格相同。同为中高端产品的RTX 4070 Ti发售价在6499元,差距还是蛮大的,所以下面我们来通过实测看看,RTX 4070是否物超所值?
另外本次MSRP RTX 4070评测在4月12日晚21:00解禁,而各OC版显卡则在4月13日晚21:00解禁,这也是NV首次在频率上分出先后顺序解禁,也请大家留意后续的评测。
4月13日晚9点,七彩虹将在京东、天猫、抖音等电商平台及全国授权经销零售平台发售iGame GeForce RTX 4070 Vulcan/Neptune/Advanced/Ultra/战斧等多个系列显卡,售价4799元起。
1iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2概览
首先还是来看下外观,本次iGame在RTX 40系显卡中,再次更新了Ultra系列的外观设计。
从包装即可看出,RTX 40系的Ultra系列采用了大量波点元素,并且整体风格更加轻快活泼。
本次iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2包装内附赠的是一根16pin转8pin*2的转接线,整卡功耗200W,推荐电源650W。对于老电脑升级非常友好,实际使用不到200W的功耗,几乎任何电源都可支持。
但由于RTX 40系显卡全部采用了16pin外接供电,仍然需要转接,当然有条件的玩家还是建议使用最新标准的ATX 3.0电源。
拿出显卡后,风格特点更加鲜明,iGame RTX 40系的Ultra系列整体采用了波普风格设计。虽然显卡形似iGame RTX 30系Ultra,但感受大不相同。
全新的波普风格相较于蒸汽波风格,更加强调色彩鲜艳、形式简洁、构图生动、视觉冲击力强等理念。
两种风格第一眼看上去可能有些难以分辨,但其实他们无论是想表达的文化、艺术和设计元素上都有很大区别。
首先蒸汽波风格,最早追溯到起源应该是意大利画家乔治欧·德·基里科。该表现形式会给人时空错置的感觉,并且带有浓重的荒诞色彩,同时画面色彩以粉色和蓝色为主。
而波普风格是上世纪50年代至60年代中期的一种艺术风格,主要体现了当时流行文化、消费主义和商业化的理念。
该风格强调明亮的颜色和平面化的形态为特征,运用大量的图案化和印刷品的元素,强调视觉效果和有趣的创意。波普艺术希望通过大胆、直观的创作来打破封锁的过去。例如宣传广告、漫画、电视节目等等,表现出轻松、愉快和充满活力的气氛。
所以在iGame GeForce RTX 4070 Ultra系列显卡中我们也能看到运用了大量明快、简洁的设计语言,并且辅以分层、波点、镭射等元素,让人非常能感受到轻松愉快,且充满活力的气氛。相比iGame RTX 30系Ultra的蒸汽波风格,更加适合年轻潮玩的特点。
iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2显卡的整体尺寸约为337×150×60mm(含挡板),相比RTX 4070 Ti以及更高的型号来说,由于功耗大幅降低,内部散热器也进行了简化。
显卡采用三个9叶100mm风扇,外环相连。双滚珠轴承保障风扇转动过程中柔滑顺畅,延长寿命,降低噪音。
在外甲正面,能够看到色块接壤部分,均有裸色的金属边框衔接,一方面让显卡看起来更有质感,另一方面也在细节上更贴近波普风风格。
在内部散热上,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2采用了8+3相供电,其中8相为核心供电,3相为显存供电,整体散热器内嵌6*6mm热管。
显卡背面采用了同样波谱设计的背板,贯穿且突破边界的ULTRA字样,大胆、直观的突显了年轻人不羁的性格。虽没有过多装饰,但出色的设计只一处就够。在显卡尾部的镂空部位,看似不规则,其实也是隐藏的iGame logo,细节满满。
iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2显卡侧面可以看到16pin供电接口,不过这张RTX 4070只有200W功耗,这接口着实有点浪费。
另外透露一个消息,七彩虹此次在RTX 4070系列中,也会有两款单8pin供电的产品推出!有兴趣的朋友不妨关注一下,在产品上市后我们也会为大家带来第一手消息。
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。
另外侧面还有大面积的RGB灯组,在未上机的时候,类似于漫画中的震惊特效。
点亮后,底层灯光会透过排列好的,大小不同的波点元素射出,表层虹镀面板也会随着光线变化展现出不同效果。作为灯光不多的iGame Ultra系列,这个灯组起到了点睛之笔的作用。
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。
另外这款显卡上的按钮为切换BIOS按钮,按下后同样为2475MHz频率。
2NVIDIA GeForce RTX 4070 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RTX 4070共有5888个CUDA核心,提供了29-TFLOPS算力;46个第三代Ada RT Core拥有67 RT-TFLOPS;184个第四代Tensor Core可提供466 Tensor-TFLOPS。
其实如果只对比传统的光栅性能,RTX 4070的进步并没有很大,但在AI逐渐发展的今天,需要大量逻辑推理运算,所以可以看到相比30系的Tensor算力,几乎达到2.7倍的提升。
完整的AD102核心
RTX 4070使用的AD104核心
本次RTX 4070使用了AD104芯片,采用了4组GPC,其中1组少了1组TPC,并且NVENC单元变为2个。
另外可以看到本次RTX 40系显卡的L2缓存都占比较大,其实也是有意为之。
这张RTX 4070的L2缓存为36MB,而上一代RTX 3070 Ti为4MB,达到了9倍的差距。增加L2缓存的大小可以提高性能,降低延迟,并提高续航时长,数据访问在GPU上即可完成(否则GPU就要频繁从显存读取数据,过分依赖显存带宽)。所以,这也是为什么在RTX 40系显卡中,位宽带宽普遍偏小的原因。
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iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2显卡的性能发挥,我们的平台也进行了全面更新。
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。
目前GPU-Z版本尚未更新,无法准确识别硬件信息,就不放出误导大家了。
NVIDIA GeForce RTX 4070采用AD104核心,拥有5888个CUDA,而此前测试的RTX 4070 Ti为7680个CUDA,在同系列显卡中,CUDA数量其实比较能反应性能强弱,所以简单算一下RTX 4070的性能大概相当于RTX 4070 Ti的77%,后面我们也来验证一下这个数据。
RTX 4070的Boost频率为2475MHz,RTX 3070 Ti则为1770MHz,提升非常大。另外说明一下,今天解禁的显卡均与公版同频,同售价。
显存方面采用了12GB GDDR6X显存,位宽为192bit,显存带宽达到了504 GB/s,光栅单元和纹理单元为64和184。
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:
在针对显卡DX11性能的3DMARKFS套装测试中,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2主要对比上一代RTX 3070 Ti,其中FS提升了25%;FSE提升了20%;FSU提升了11%,综合来看相比RTX 3070 Ti的性能提升约为19%。
而对比刚刚发布的RTX 4070 Ti,综合成绩相差19%左右。
而在针对DX12环境下的Time Spy和Time Spy Extreme测试中,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相较RTX 3070 Ti的提升分别为:TS提升26%;TSE提升20%,综合下来约为23%。
PortRoyal是3DMARK中专门针对光追性能的测试项,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相较RTX 3070 Ti的提升约为29%。
综合来看,RTX 4070的理论性能相较RTX 3070 Ti的提升约为24%。
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。
对比RTX 3070 Ti显卡,从1080p分辨率到4K提升依次为:29%/24%/29%。
另外我们使用3DMARK刚刚更新的DLSS 3进行了相关性能测试。并且由于RTX 3070 Ti无法开启,故不参与测试,仅对比RTX 4070 Ti。
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。
在《极限竞速:地平线5》中,加入了DLSS 3,我们在后面会进行相关测试,这里仅看常规对比。
性能方面,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相比RTX 3070 Ti的提升分别为:1080p提升23%;2K提升27%;4K提升29%,综合提升26%。
在《刺客信条:英灵殿》中,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相比RTX 3070 Ti的提升分别为:1080p提升15%;2K提升14%;4K提升19%,综合提升16%。
在《无主之地3》中,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相比RTX 3070 Ti的提升分别为:1080p提升27%;2K提升21%;4K提升14%,综合提升21%。
《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,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相比RTX 3070 Ti的提升分别为:1080p提升29%;2K提升24%;4K提升15%,综合提升23%。
在《赛博朋克2077》中,游戏分为超级和光追超级两种最高画质。
在超级画质中,iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2相比RTX 3070 Ti的提升分别为,1080p提升30%;2K提升29%;4K提升30%,综合提升30%。
在光追超级画质中,提升分别为,1080p提升37%;2K提升35%;4K提升35%,综合提升36%。
6DLSS 3性能测试
截止目前,已有超过280款游戏和应用支持DLSS,其中超过30款游戏已经支持最新的DLSS 3。
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》、《极限竞速:地平线5》、《赛博朋克2077》、《红霞岛》、《暗黑破坏神4》、《侏罗纪世界:进化2》等等。
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。
在《侏罗纪世界:进化2》中,DLSS 3的表现非常亮眼,由于此类模拟经营游戏的特点就是同屏单位多,更加占用CPU资源,而DLSS 3能够进行帧生成,来突破CPU瓶颈限制。
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。但相对于绝大部分的非竞技游戏来说,26毫秒的延迟在实际体验中的感受并不强。
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iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2显卡也只有40帧,并且延迟达到了106.5毫秒。
而在开启DLSS 3后,帧数为105,提升了163%。虽然相比DLSS 2的延迟高了14毫秒左右,但依然维持在较低的水平。
《极限竞速:地平线5》是最新加入DLSS 3的游戏,可以看到,即便在开启DLSS 2的情况下,帧数收到CPU瓶颈限制,几乎与DLSS关闭帧数相同。而在开启DLSS 3后,一下跃至162帧,提升27%。
《暗影火炬城》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83%,DLSS 2的提升则达到了59%。
不过此次《暗影火炬城》,相比刚刚发布时,1% Low帧数有明显下降,在实际游玩中也能明显感受到已于常理的突然卡顿……大概是游戏随着版本更新,优化还没有跟上。
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,由于Lyra帧数均为静态所得,1% Low的分数相比其他游戏更高一些。
7Stable Diffusion AI绘画测试
除了游戏之外,AI也是目前大火的领域,尤其以Stable Diffusion为最,现在很多AI生成的图片完全能够以假乱真,下面我们也来测试一下iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2在这方面的表现。
Stable Diffusion可以说几乎没有门槛,但本地部署的繁琐程度和网络环境劝退了很多用户,上图为主要操作界面。
按照NVIDIA提供的关键词,我们生成了10批,共20张图片,上面挑选了一幅细节比较合理的进行展示。
iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2运算时间 2m18.99s
RTX 3070 Ti运算时间 2m54.34s
Stable Diffusion对于显卡的要求比较高,需要拥有较强的Tensor算力。另外它对于显存的要求非常高,如果有条件的话尽量选择大容量显存的显卡。
我们对比了RTX 4070和RTX 3070 Ti在相同设置下的运算时间,两款显卡在生成20张图片的时间差距为35秒左右,从如此短的生成时间来看,差距还是比较大的。
另外我们也测试了使用CPU,在相同设置下生成图片,但如图片所示,保守估计需要3小时30分左右。
并且在使用CPU生成时经常会提示内存不足,不过我们的测试平台为最旗舰的i9-13900K,内存为D5 6000MHz 32G(16G*2),看来CPU要想流畅运行,还需要降低图片规格。
PS:目前AMD显卡无法使用Stable Diffusion生成图片,只能期待后续优化。
8AV1编码测试
本次AV1编码测试选择了剪映专业版,作为有一定剪辑基础的人来说可能不屑一顾,但整体测试下来的感觉还是非常好用的。
对比PR、AE等Adobe全家桶,剪映最大的感受就是更智能化,且预设符合大众使用,更有智能识别字幕等便捷工具。
如果要比喻的话,剪映和PR就好像美图和PS,Adobe的优势就是可操作空间更大。但我们日常使用的话,剪映这类软件完全没有问题,更易上手
剪映专业版目前自带AV1编码输出,在实际测试中,我们导出一段2分钟左右的视频。可以看到两个文件容量相差124MB。
由于AV1编码特性,生成文件的比特率更低,但视频清晰度则完全相同。所以如果生成同比特率,同容量的文件,AV1将会更清晰。
RTX VSR是 AI 图像处理的突破,它超越了传统的边缘检测和特征锐化技术,极大地提升直播视频内容的质量。
开启RTX VSR不仅需要最新版驱动,还需要使用RTX 40或30系列GPU,并且几乎适用于Google Chrome和Microsoft Edge浏览器中的所有视频内容(浏览器也需要更新到最新版本)。
开启后,目前已知的打开YouTube或者B站,都可以享受到RTX VSR效果的加成。
如果不确定,在全屏播放视频时,可以打开任务管理器,看到GPU负载增加,即为开启成功。
(点击放大查看原图)
我们打开YouTube随意观看视频,在打开RTX VSR后,可以清晰明显的看到水下珊瑚的质量明显提高,边缘更为清晰,并且极大减少了失真现象。
10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iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2这张显卡对于温度的控制非常好,虽然散热器相较高端型号有所缩减,但通过20分钟左右的拷机测试,温度一直控制在57℃左右,热点温度在69℃左右。
令人在意的是,通常显卡的显存温度也会比较高,而七彩虹的这款显卡显存温度也仅有52℃。
游戏动态功耗测试
本次我们在拷机测试中最大板载功耗为200W左右,TDP达到了100%。但在实际游戏测试中,大部分3A游戏能够在170-180W左右,一些非常耗费性能的3A游戏才能够到达190W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。
iGame GeForce RTX 4070 Ultra W V2 3A游戏平均功耗 184W
RTX 3070 Ti 3A游戏平均功耗 288W
在实际的游戏功耗测试中,我们选择《赛博朋克2077》自带benchmark,画面设置为光追超级、4K分辨率,来强行拉满两张显卡的性能极限,检测我们实际应用场景的功耗。
可以看到两款显卡虽然均为70级别,但刚刚发布的RTX 4070平均功耗为184W,而RTX 3070 Ti则是288W,低了100W,这的确是一个惊人的成绩,100W已经基本等同于i5-13600KF的功耗了。
11RTX 4070值得购买吗?
本次RTX 4070的发布,将RTX 40系显卡售价首次拉至5000元以内,想必玩家最想问的仍然是,这张显卡值不值?
其实任何事情都没有绝对的,如果我对游戏画质没有追求,或者也毫无创作需求,那么4799元买一张显卡简直是疯了,这价格大可以买一台笔记本。
但对于3A游戏玩家来说,一张RTX 4070显卡可以享受到2K分辨率最尖端的画质,百帧以上的流畅体验,那就是值得的。如果再加上有内容创作需求,或AI运算,就更是物超所值。
其实目前大家纠结的价格,在于和以往系列的显卡对比。
GTX 970首发价2499元;GTX 1070首发价2899元;RTX 2070 SUPER首发价3999元;RTX 3070 Ti首发价4499元。虽然价格确实在逐年上涨,但追溯到GTX 970可是2014年发布的,距今也有9年的历史了。
虽然工资没怎么涨……但身边所有的物价却在一直涨,这其中当然也包括显卡,以及其制作原材料。
另外再来看一下性能,RTX 4070性能相当于GTX 970的3.5倍左右;相当于GTX 1070的2.5倍左右;相当于RTX 2070 SUPER的1.5倍左右;相比RTX 3070 Ti提升23%左右。
虽然70级别显卡的目标一直是2K分辨率下的游戏,看似目标没有变过,但游戏画面也在不断进步,这从游戏容量就能判断出来。
从公正的角度来讲,玩家心里还是有一道坎,那就是RTX 30系的矿潮,几乎所有显卡都以翻倍的价格售卖,完全打乱了市场,而普通玩家束手无策。所以即便是矿潮过去了,影响依然在。
扯远了,回归显卡本身。我认为在RTX 4070,或者说RTX 40系显卡中,最有意义的升级在于功耗的下降。同级别产品功耗下降100W,综合性能提升20%左右,这才是GPU升级的意义所在。如果只是一味地堆叠功耗来换取性能提升,毫无意义。
另外RTX 40系显卡在设计之初也更注重多领域用途,不止局限于游戏。在这个谁都是自媒体的时代,编解码、AI运算等等都是至关重要的。
视频剪辑由于软件的普及,几乎人手都会,容量更小更清晰的AV1编码正在逐渐流行起来。所以即便RTX 4070定位游戏人群,在生产力工具上,它依然有一席之地。
本次七彩虹iGame GeForce RTX 4070 Ultra系列也再次给大家带来惊喜,全新的波普风格相较于蒸汽波风格更强调色彩鲜艳、形式简洁、构图生动、视觉冲击力强等理念。所以在Ultra显卡中我们也能看到运用了大量明快、简洁的设计语言,并且辅以分层、波点、镭射等元素,让人非常能感受到轻松愉快,且充满活力的气氛。相比RTX 30系的蒸汽波风格,更加适合年轻潮玩的特点。
最后相信大家都会将RTX 4070与不久前发布的RTX 4070 Ti来进行对比,谁更有性价比?
个人认为,两款产品在性能差距和价格差距上,都算是合理的范畴,如果你觉得在游戏中多20帧,值得购买RTX 4070 Ti,那就加点钱上到2K电竞级。如果你觉得100帧足够,那么5000元左右价位的RTX 4070就是绝佳的选择。
最终决定购买什么档位的产品,只是大家各取所需,不过如果你想在万元以内装机,2K分辨率畅玩3A游戏,我觉得可以买了。
12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(Boundingvolume 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。
13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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