Sie sollten DirectX Raytracing auf einem Nvidia GTX 1060 6 GB wahrscheinlich nicht aktivieren

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Ray Tracing ist auf den Karten der 10er und 16er Serie von Nvidia für den Geschäftsbetrieb geöffnet. Sollten Sie jedoch DXR aktivieren?

Nvidia GTX 1060

Nvidia hat gerade den Treiber veröffentlicht, um Microsoft DirectX Raytracing (DXR) auf Pascal GTX 1060 6 GB-GPUs und höher zu aktivieren. Nvidia ging mit seiner Entscheidung an die Öffentlichkeit Aktivieren Sie DXR im März - eine Überraschung für viele, wenn man bedenkt, dass es das Markenzeichen der RTX 20-Serie ist. Der Umzug warf jedoch auch viele Fragen hinsichtlich der Leistung oder des Mangels an Leistung auf. Kann eine GTX 1060 6GB wirklich Raytrace?



Ray Tracing wurde von vielen als „der heilige Gral“ des Grafik-Renderings bezeichnet. Die Technologie gibt es schon seit Jahrzehnten, sie wartet auf leistungsfähiges Silizium und findet schließlich ihren ersten Durchbruch in der professionellen Rendering-Szene. Erst als die im dritten Quartal 2018 angekündigte Generation der RTX 20-Serie von Nvidia bekannt gab, wurde diese Technologie in Echtzeit in Spielen implementiert - ermutigt durch dediziertes Silizium in Form von RT-Kernen.



Diese RT-Kerne sind der Grund, warum die RTX 20-GPUs von Nvidia solche rechnerisch riesigen Strahlenmengen um eine Szene treiben können. Nvidias RTX 2080 Ti ist in der Lage, 10 Giga-Strahlen pro Sekunde zu erzeugen, während seine GTX 1080 Ti mit nur 1,1 Giga-Strahlen pro Sekunde kaum einen Bruchteil davon erreichen kann. Das ist ein riesiges Defizit, das alles andere als die besten Nvidia Turing-GPUs vom Gaming 'Holy Grail' ausgeschlossen hat.

Aber erst vor einem Monat hat Nvidia beschlossen, die DXR-Treiberunterstützung für die meisten seiner 10er-Serien und beide zu öffnen GTX 1660 Ti und GTX 1660 : Zwei Karten, die auf den Fundamenten der Turing-Architektur ohne RT-Kerne basieren. Diese Unterstützung erstreckt sich sowohl auf Desktop- als auch auf mobile Varianten dieser GPUs und kann im Internet heruntergeladen werden aktuelles Treiberpaket .

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Dies eröffnet auch die DXR-Unterstützung für die heute beliebteste Grafikkarte, die GTX 1060 6 GB . Laut Nvidia werden Einstiegskarten aufgrund von CUDA- und VRAM-Einschränkungen nicht unterstützt.

Nvidia fühlt sich in seiner Entscheidung, DXR auf Pascal zu setzen, gerechtfertigt, um ein breiteres Netz unter den Spielern zu schaffen und dabei eine größere Anzahl wilder Entwickler anzulocken. Die Gesamtleistung von DXR hängt jedoch von der Implementierung von Ray Tracing in einem bestimmten Spiel ab, wie Nvidia schnell hinzufügen muss.

'Ray Tracing ist eine hybride Grafiktechnik', sagt Justin Walker, Direktor von GeForce Desktop. 'Das bedeutet, dass wir traditionelles Rendering durchführen und dann je nach Spiel Ray Tracing verwenden, um verschiedene Arten von Effekten zu erzielen.' Und je nachdem, welchen Effekt sie verwenden möchten, wird der GPU tatsächlich eine sehr unterschiedliche Menge an Raytracing-Workload zur Verfügung gestellt. '



Walker unterteilt das Raytracing in den heutigen Spielen in vier Implementierungen:

  • Umgebungsokklusion
  • Schatten
  • Reflexionen
  • Globale Beleuchtung

Jede dieser Workloads erfordert unterschiedliche Prozesse und Techniken. Einige erfordern möglicherweise eine GPU, um eine große Anzahl von Strahlen und komplexen Sprungpfaden zu berechnen, während andere weitaus lokalere Effekte mit geringer Auswirkung sind. Dies ist der Schlüssel zu den Leistungsunterschieden im Spiel zwischen Grafikkarten, die diese sehr anspruchsvollen Workloads (RTX 20-Serie) auf Karten verlagern können, die dies nicht können (GTX 10-Serie).

Der GPU wird eine ganz andere Menge an Raytracing-Workload präsentiert

Justin Walker

Nvidia GeForce Direktor

In der Reihenfolge der niedrigsten bis höchsten Auswirkungen auf die Leistung (obwohl dies von der Implementierung eines bestimmten Spiels abhängt) gilt Folgendes: Umgebungsokklusion< shadows < reflections < global illumination.



Ich habe die GTX 1060, GTX 1660 und RTX 2060 - drei 'Generationen' von Nvidias 'Mainstream' -Grafikkarten - durch eine Benchmarking-Suite von Spielen mit geeigneter Raytrace-Funktion, um zu sehen, wie sich Karten ohne RT-Kerne gegen die Realität behaupten. Und um zu sehen, welchen Einfluss jede Raytracing-Implementierung auf die Leistung hat.

Reflections Tech-Demo

Umgebungsokklusion

Umgebungsokklusion ist ein Effekt, der häufig in Spielen verwendet wird, um Bereiche realistisch abzudunkeln, die das Licht aufgrund von Objekten in der Nähe nicht erreichen kann. Die lokalisierte Natur dieses Effekts, erklärt Walker, ermöglicht eine relativ geringe Nachfrage. Es erfordert zwar viele Strahlen, dies jedoch auf sehr kleinem Raum. Diese kurzen Strahlen sind weniger rechenintensiv und sollten daher die geringsten Auswirkungen auf Pascal-Grafikkarten haben.

'Die Umgebungsokklusion wird nur durch die nahegelegene Geometrie beeinflusst, oder?' Sagt Walker. 'Wenn die Geometrie weiter entfernt ist, hat dies keinen Einfluss auf die Schattierung in diesem bestimmten Bereich. Wir müssen also nicht den ganzen Weg zurückverfolgen, bis es auf ein anderes Stück Geometrie trifft - wir können sehr kurze Strahlen haben. '

Ein anwendbarer Benchmark wäre die Reflections-Demo, bei der die Raytrace-Umgebungsokklusion gut genutzt wird. Während die Umgebungsokklusion innerhalb der Szene nur geringe Auswirkungen hat, wird sie durch komplexe Reflexionen ergänzt, die zwischen vielen Oberflächen abprallen. Infolgedessen kämpft Pascal heftig und schafft es, im Durchschnitt nur einstellige fps zu erreichen.

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Es ist auch erwähnenswert, dass in der Reflections-Demo DLSS verwendet wird, das aufgrund des Fehlens von Tensorkernen nicht auf Grafikkarten der GTX 10- und 16-Serie ausgeführt werden kann. Nvidia hat sogar gesagt, dass dies in diesen Fällen die Leistung beeinträchtigen könnte.

Die Umgebungsokklusion kann jedoch eine Verwendung für die Strahlverfolgung sein, die Pascal gerade noch verarbeiten kann. Obwohl es für DXR auch nicht die visuell aufregendste Verwendung ist.

Shadow of the Tomb Raider DLSS und Raytracing

Schatten

Dieser besondere Raytracing-Effekt kann zu realistischen und dynamischen Schatten führen, unabhängig von der Beleuchtungsmenge oder -art. Durch die Verfolgung des Lichtweges in einer Szene und der Interaktion mit Objekten kann eine realistische Abschattung auf eine Weise erreicht werden, die mit vorgebackenen Lichtszenen bisher unmöglich war.

Und während die Berechnung für eine GPU sehr teuer sein kann, gibt es für Pascal vielleicht einen Silberstreifen. Es kommt alles auf Spielentwickler an, da die Auswirkungen der Raytrace-Beleuchtung auf die Leistung von der Menge und Form der in der Spielwelt verwendeten Beleuchtung abhängen.

Wenn Sie die Anzahl der Lichter oder Objekte in einer Szene verringern oder wie viele einen Schatten beeinflussen, können Sie die Anzahl der Strahlen, die zum Rendern dieser Szene in Echtzeit erforderlich sind, drastisch reduzieren.

'Wenn es nur ein Objekt in der Szene gibt, müssen Sie nicht viel Raytracing durchführen, um herauszufinden, wie es schattiert wird', sagt Walker. 'Aber wenn Sie mehrere Objekte haben, haben Sie eine sehr komplexe Geometrie, und Sie werden natürlich viel mehr Strahlen benötigen, um herauszufinden, wo sich alle Schatten in der Szene befinden werden.'

Shadow of the Tomb Raider ist die beste Wahl für eine akzeptable Leistung in der heutigen begrenzten DXR-fähigen Bibliothek. Die Raytracing-Funktion wird nur für Schatten verwendet. Dank der Granularität im Einstellungsmenü kann sogar eine GTX 1060 mit der Hitze umgehen. Aber solche Pascal-freundlichen Schatten sind auch ziemlich schwer zu erkennen. Möglicherweise schalten Sie DXR wieder aus, um stattdessen niedrigere Bildzeiten zu erzielen.

Battlefield 5 Ray Pfützen

Reflexionen

Raytrace-Reflexionen können sich sehr nachteilig auf die Frameraten im Spiel auswirken, wie die Leistung von Battlefield V beim Start zeigt. Zunächst versuchte DICE, Raytracing über jede Oberfläche zu nutzen, was eine sehr rechenintensive Aufgabe ist. Bei der Arbeit mit Nvidia DICE hat eine Lösung gefunden . Anstatt Strahlen von jeder Oberfläche im Spiel abzuprallen, würde dies nur bei besonders glänzenden oder reflektierenden Oberflächen wie Pfützen, Fenstern und Metall versucht.

Das Ergebnis ist etwas wesentlich weniger anspruchsvolles. Eine Battlefield V-Szene wird in Bereichen bewertet, in denen Raytracing erforderlich ist, und in Bereichen, in denen dies nicht der Fall ist. Dieser Ansatz könnte weiter in Spiele implementiert werden, um die Belastung des herkömmlichen GPU-Siliziums ohne RT-Kerne zu verringern.

Sci-Fi FPS Atomic Heart ist jedoch ein perfekter Kontrapunkt zu den Reflexionen von Battlefield V mit geringen Auswirkungen. Es verwendet weitaus komplexere Reflexionen, die Reflexionen voneinander abprallen lassen, um einer Szene mehr Realismus und Tiefe zu verleihen. Dies tötet jedoch die Pascal-GPU.

'In Atomic Heart ist es also interessant', fährt Walker fort, 'weil es einen viel fortgeschritteneren Reflexionseffekt gibt. Hinzu kommt ein Schatteneffekt. Also deutlich mehr Raytracing und deutlich mehr Raytracing-Anforderungen an die GPU. “

Über die Leistung der GTX 1660 in Atomic Heart ist jedoch etwas zu sagen. Sicher, es ist immer noch totaler Müll für Spiele, aber die Optimierungen innerhalb der Turing-Architektur, wie die gleichzeitige Ausführung, ermöglichen es der GTX 1660, die Punktzahl der GTX 1060 fast zu verdoppeln.

Sowohl die neu veröffentlichte Justice RTX-Tech-Demo als auch 3DMark Port Royal verwenden erweiterte Reflexionen. Von beiden wird nicht erwartet, dass sie mit Grafikkarten der 10er-Serie gut abschneiden.

Metro Exodus

Globale Beleuchtung

Am anspruchsvollsten ist die globale Beleuchtung. Es ist irgendwie im Namen, nicht wahr? Während die meisten Techniken auf die eine oder andere Weise lokalisiert werden können, ist die globale Beleuchtung überall und jederzeit sehr viel und in der Darstellung sehr teuer.

Jeder Strahl ist dafür verantwortlich, ein Pixel basierend auf seiner umgebenden Geometrie und Beleuchtung zu schattieren, wodurch eine variable und realistisch beleuchtete Szene entsteht. Die für den Betrieb erforderliche Menge an Strahlen ist jedoch enorm, wobei für jedes Pixel mindestens ein einzelner Strahl erforderlich ist, der um die Szene herum reflektiert wird.

Globale Beleuchtung wird häufig in einen Titel vorgebacken, wodurch das Rendern einer Szene vom Client-PC entfernt wird. Die resultierende Szene ist jedoch statisch und kann nicht auf die Umgebung reagieren. Um dies zu erreichen, müssen Sie bereit sein, wertvolle GPU-Ressourcen auszugeben, idealerweise gleichzeitig mit dediziertem Silizium.

Wie Sie in Metro Exodus sehen können, sind all diese Strahlen für Pascal zu groß. Selbst die Optimierungen von Turing bieten keinen greifbaren Vorteil für die Leistung der GTX 1660, da beide Karten Schwierigkeiten haben, 20 fps zu erreichen.

Nvidia RTX und GTX Turing SM

Von den vier Implementierungen kann Pascal nur wenige verwalten. Und sie sind dabei erheblich abgeschwächt. In Shadow of the Tomb Raider und Battlefield V ist mindestens ein Mindestmaß an Leistung zu erzielen, wobei nur minimale Strahlverfolgung aktiviert ist.

Auch wenn in Zukunft ein Hoffnungsschimmer für eine wirkungsarme, granulare DXR besteht, möchten Sie Ihre Grafikeinstellungen nicht zu stark reduzieren, um mit aktivierter Raytracing-Funktion spielbare Bildraten zu erreichen. Ohne dediziertes Silizium ist es wirkungsvoll und die meisten Effekte sind teuer zu rendern. Es ist auch eine Grafikverbesserung, die oft so realistisch ist, dass Ihr Gehirn sie vollständig ignoriert, sobald Sie in das Gameplay eingetaucht sind. Auffällig ist jedoch, dass Sie Ihre Grafikeinstellungen von Ultra auf Mittel / Niedrig umstellen. Und Raytracing ist den Verlust an Wiedergabetreue und Qualität nicht wert, wenn es auf Kosten der herkömmlichen Leistung geht.

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Ohne Tensorkerne auf dem Würfel verliert das neuronale Netzwerk von Nvidia alle seine Intelligenz. Daher kann auch DLSS nicht wie die RTX 20-Serie pascal GTX-Karten retten.

Vielleicht können Sie die gleichzeitigen Gleitkomma- und Ganzzahloptimierungen in der Turing 20-Serie besser nutzenundKarten der Serie 16 werden in den nächsten Jahren von größtem Interesse sein. Aber dieser Wendepunkt könnte noch weit entfernt sein. Es gibt immer noch nur eine Handvoll Spiele auf dem Markt, die DXR, RT Cores verwenden können oder nicht.

Können Sie Raytracing auf einer GTX 1060 verwenden? Nein, oder zumindest solltest du nicht. Die Kosten für Raytracing sind einfach zu hoch, und Sie sollten Ihre eingeschränkte Verarbeitung möglicherweise an anderer Stelle im Prozess nutzen.