深度解析 为啥 8G 显存玩不了 4K？

导读：当你想买一块最好的显卡时，性能往往被列为最重要的方面（对我们中的许多人来说，自然还有价格）-- 如果你想看看各种显卡是如何叠加的，请查看我们的 GPU 天梯榜。但是最近，我

　　当你想买一块最好的显卡时，性能往往被列为最重要的方面（对我们中的许多人来说，自然还有价格）-- 如果你想看看各种显卡是如何叠加的，请查看我们的 GPU 天梯榜。但是最近，我们看到更多的游戏似乎需要大量的显存，可能是 16GB 或更多。《星球大战绝地求生》、《最后生还者》第一部、《战锤 40K：黑暗之潮》、《霍格沃茨遗产》、《最终幻想 7 重制版》、《艾尔登法环》...... 名单上的游戏越来越多，根据你选择的设置和分辨率，它们的显存使用率可以超过 8GB 甚至 12GB。不过，到底是怎么回事，你到底需要多少显存？

　　从表面上看，你可能认为这只是一个更高的分辨率自然需要更多的显存。3840x2160（4K）的像素是 1920x1080（1080p）的四倍，而 2560x1440（1440p）的像素是 2.25 倍。但是，虽然这可以极大地增加你的 GPU 需要执行的计算数量，但就其本身而言，它实际上并没有使游戏使用更多的显存。

　　缓冲区不够用吗？

　　现在的游戏有很多缓冲区。有帧缓冲区、深度缓冲区、几何缓冲区、用于阴影贴图和照明的缓冲区、延迟渲染缓冲区，以及潜在的用于 DLSS 和 FSR2 等升频技术的缓冲区。对于光线追踪来说，还可能有额外的存储需求，比如边界体积层次结构（BVH）。总之，但有很多东西都需要显存。

　　这些内存需求随着分辨率的提高而增加。以帧缓冲区为例，提高四倍的分辨率通常意味着使用四倍的显存。对每个缓冲区都这样做似乎是个大问题。但当你计算时，它实际上并不那么糟糕。

　　使用 1080p 分辨率意味着每个缓冲区需要 8,294,400 字节（1920*1080 像素，每个像素 4 字节）。4K 将这个数字翻了两番，达到 33,177,600 字节，而介于两者之间的 1440p 则需要 14,745,600 字节。假设一个游戏中使用了 10 个这样的缓冲区。4K 和 1080p 之间的差异最终仍然只有 237 兆字节 -- 而且现代 GPU 中可能存在实时压缩 / 解压技术，可以减少某些缓冲区的存储需求。

　　大多数现代图形卡至少有 8GB 的显存，所以内存需求增加约 0.2GB 应该不会有太大影响。但是，如果你曾经从 1440p 的游戏运行基本正常，到看到你的显卡在 4K 时窒息，你就知道有什么东西在造成问题。可能不是更大的缓冲区导致了 4K 的问题，但显然有什么事情发生了。

　　Nvidia 让我们知道，它目前的架构不压缩帧缓冲区，" 基于成本 / 效益的权衡 "。然而，我们不确定 AMD 的 GPU 是否压缩帧缓冲器。其他缓冲区可能使用也可能不使用某种形式的无损压缩，这取决于特定的缓冲区和应用。实际的罪魁祸首最终是所有的纹理，其中包括阴影贴图、环境贴图和任何其他与纹理有关的项目，这些都被存储在显存中。你可能会说，" 咄！大家都已经知道了 "。但这不仅仅是有更高质量的纹理的情况。还有比你可能考虑到的更多的事情。

　　罪魁祸首是纹理

　　以《FarCry 6》这样的游戏为例。这是我们目前测试套件中的一个游戏，我们知道当你加载高清纹理包，并试图在 8GB 显存的显卡上以 4K 运行时，它可能会遇到显存问题。Far Cry 6 在 RTX 3070 上以 1440p 的超强设置（但没有光线追踪）运行得很好，平均刚超过 100 帧。然而，跳到 4K 时，性能会下降。有时，它可以达到 60 帧以下，但在测试中，我们也会遇到只运行 10-20 帧的情况。这有点奇怪，因为它在运行时波动很大，但这是一个不同的故事。

　　《全面战争：战锤 3》是另一款在 8GB 显存的显卡上从 1440p 到 4K 时，性能会有很大下降的游戏。RTX 3070 在 1440p ultra 时平均为 65 帧，在 4K ultra 时只有 28 帧，性能下降了 57%。AMD 的 RX 6650 XT 从 1440p 的 36 帧下降到 4K 的 14 帧，下降了 61%。同时，12GB 的 RTX 3060 从 44 帧下降到 23 帧 -- 对性能的打击仍然很大，但现在它 " 只 " 慢了 48%。这有耗尽显存的所有迹象，但幕后到底发生了什么？

　　主要的罪魁祸首是纹理，它与一种叫做 MIP 映射的东西有关。Mipmaps 已经在计算机图形中使用了几十年（根据维基百科，它们是由 Lance Williams 在 1983 年发明的）。其原理是预先计算纹理的低分辨率版本，通常使用高质量的调整大小操作。

　　通常，当游戏引擎应用纹理时，它将使用比物体在显示器上覆盖的像素数（按比例）高一步的纹理分辨率 -- 假设有这样的纹理分辨率。因此，假设有一个无遮挡的长方形多边形覆盖了 1080p 显示屏的三分之一。这意味着该多边形占据了 640x360 像素，所以游戏引擎最多只能使用 1024x1024 的纹理。

　　将窗口移近多边形，使其完全填满整个显示器。现在它覆盖了 1920x1080 像素，而游戏引擎可以选择一个 2048x2048 的 mipmap。再靠近一点，这样就只有一半的多边形是可见的，但它却充满了整个屏幕。然后，也只有在那时，（典型的）mipmapping 才会选择 4096x4096 的纹理 -- 假设有一个可用，如果不可用，你会发现纹理的清晰度在下降。

　　你要多大显存？

　　这意味着，支持 2K 纹理（2048x2048 分辨率）的游戏，如果你只在 1080p 下游戏，其纹理质量实际上是 " 最大 " 的。由于现代游戏中使用了更复杂的几何图形和环境，大多数多边形和纹理很可能根本不需要 2K 的纹理 --1K 就足够了。即使是 1440p 也往往只需要使用 2K（或更低分辨率）的纹理。这是因为，即使 4K 纹理（4096x4096）在技术上是可用的，大多数多边形覆盖的宽度或高度都远远低于 2048 像素，但如果你非常接近表面，使其通过该阈值，则是例外。

　　你大概能看出这一点。把显示器的分辨率提高到 4K，突然间，游戏引擎和 GPU 会发现需要更频繁地在显存中存储和使用高分辨率的纹理。图像质量可能甚至不会增加那么多，但对显存的要求基本上会增加两倍。

　　所以临界点在哪里？一般来说，16GB 显存是玩 4K 游戏的起码的要求，不至于因为显存容量拖后腿（拖后腿的是 GPU 的核心、显存位宽频率这些），当然显存是多多益善，这也是为何 4090 有 24GB。现在显卡基本是这么分档的：8G 的 1080P 为主，1440P 也能凑合，12GB 的是 1440P，也就是常说的 2K 分辨率游戏的主战场，如果你买了 4K 显示器，还是配上 16G 以上显存的显卡吧。