Czy nowe procesory graficzne NVIDIA Maxwell zrewolucjonizują gry komputerowe?

Jeśli obserwujesz rynek GPU, być może zobaczyłeś wyskakujące nowe karty, a nawet słyszałeś szum o czymś zwanym Maxwell. Maxwell to nowa architektura procesorów graficznych NVIDIA i podstawa najnowszych kart NVIDIA. Maxwell jest następcą architektury „Kepler”, która wcześniej obejmowała najpotężniejsze karty na rynku (w tym bardzo chwalony Titan od NVIDII). Cztery nowe karty są oparte na architekturze, w tym GTX 750, GTX 750 Ti, GTX 970 i GTX 980.

Maxwell jest dość znaczącym odejściem od wcześniejszych układów GPU na kilka interesujących sposobów - a nowe karty zawierają kilka ekscytujących nowych funkcji, w tym poprawki wydajności VR i wysoce wydajną formę ray tracingu. Dzisiaj zajmiemy się działaniem Maxwella, jego zaletami i znaczeniem dla graczy na PC, którzy chcą uaktualnić, czy to w przypadku gier 4K. Gry na PC w 4K: Czy warto? Gry na PC w 4K: czy warto? Zbliża się rewolucja rozdzielczości. Telewizory i monitory Ultra HD wreszcie zaczynają spadać do rozsądnych cen. Czy dojrzał Ultra HD, czy też to wciąż za dużo pieniędzy za mało korzyści? , wirtualna rzeczywistość lub po prostu pragnienie lepszego wyglądu Dota 2.

Chodzi przede wszystkim o wydajność

Historycznie większość nowych architektur zbiegła się w czasie z kurczeniem się matryc. Kurczenie się matrycy to zmiana w sposobie wytwarzania wiórów, która umożliwia ich trawienie mniejszymi i bardziej precyzyjnymi, umożliwiając pakowanie większej ich liczby na centymetr kwadratowy krzemu. W tym przypadku to nieprawda: Maxwell jest grawerowany przy użyciu tego samego procesu litografii o rozdzielczości 28 nanometrów, co poprzednia architektura Keplera, chociaż NVIDIA kontynuuje prace nad nowym procesem 20 nanometrów. Postępy Maxwell skupiły się na wydajności procesora, czerpiąc wskazówki z procesorów mobilnych.

Oto (z grubsza), co się dzieje:

Ze swojego doświadczenia w tworzeniu Keplera, NVIDIA zdała sobie sprawę, że podczas normalnej pracy karty nie wszystkie rdzenie CUDA (setki małych równoległych procesorów wykonujących renderowanie grafiki) były aktywne przez cały czas - znaczna część z nich była w ogóle bezczynna cykl zegara. Jednak nawet bezczynne rdzenie zużywały energię i wytwarzały ciepło, ponieważ tak naprawdę nie można było ich indywidualnie wyłączyć. Aby pomóc rozwiązać ten problem, NVIDIA podzieliła rdzenie CUDA na wiele mniejszych bloków, każdy z własną logiką poleceń. Umożliwia to całkowite wyłączenie poszczególnych rdzeni w stanie bezczynności, podwajając wydajność urządzenia na wat mocy i dramatycznie ograniczając produkcję ciepła - schemat już używany w linii mobilnych procesorów Tegra firmy NVIDIA.

Jedną konsekwencją tego jest to, że dolne układy 750 i 750Ti mogą być zasilane całkowicie z zasilania PCI, bez potrzeby stosowania sześciostykowych złączy zasilania, co pozwala na umieszczenie ich w istniejących komputerach konsumenckich klasy niskiej, bez potrzeby dodatkowego sprzętu ulepszenia. Oznacza to również, że karty mogą cicho uruchamiać niewymagające aplikacje (gry z niższej półki, dekodowanie wideo itp.), “bez wentylatora” tryb bez przegrzania, w wielu przypadkach.

Karty można również podkręcać znacznie dalej za pomocą prostego radiatora, bez konieczności chłodzenia cieczą. Stąd pochodzi większość usprawnień tej generacji procesorów graficznych, w porównaniu do ostatniego - chociaż NVIDIA twierdzi również, że ulepszenia architektoniczne sprzętu logicznego oferują 35% wzrost wydajności na rdzeń przy danej częstotliwości taktowania.

Poprawiona wydajność

Jak się okazuje, najnowsza seria procesorów graficznych radzi sobie całkiem dobrze, szczególnie pod względem kosztów. Akcyjne GTX 980 (~ 550 $) i 970 (~ 350 $) zajmują pozycje pierwsze i trzecie G3D Mark Benchmark, obydwa pokonując Titan Black o wartości ~ 1300 $ (ulepszenie dobrze przyjętego najbardziej interesującego sprzętu z 2013 roku najbardziej Interesting Hardware Of 2013 Titan) - i oba z nich prawdopodobnie przekroczą te wyniki o godziwą marżę dzięki przetaktowaniu dostawcy.

Niższe karty również dobrze sobie radzą, ponieważ zarówno 750 (~ 120 $), jak i 750 Ti (~ 130 $) znajdują się na szczycie listy wskaźników cena / wydajność. Zdobycie solidnej, średniej klasy karty za mniej niż 150 USD to wielka sprawa dla wciągnięcia ludzi w grę komputerową, szczególnie gdy ta karta nie wymaga aktualizacji zasilacza.

Nowe funkcje

Nie chodzi tylko o testy porównawcze! Wraz z Maxwell, NVIDIA wprowadza nowe funkcje, które są bardzo ekscytujące w grach komputerowych. Trzy duże obszary wymagające poprawy to wygładzanie krawędzi, ray tracing i obsługa wirtualnej rzeczywistości. Nie wszystkie z tych funkcji są jeszcze dostępne, ale są one w przygotowaniu, a wiele z nich znacząco zmieni sposób, w jaki gramy w gry.

MFAA

Antyaliasing jest terminem określającym zbiór technik używanych do eliminacji artefaktów spowodowanych dyskretną naturą grafiki komputerowej. Jeśli renderujesz do piksela na krawędzi obiektu, algorytm rastrowy zgłasza, że ​​znajduje się na krawędzi lub poza nią. Rezultatem jest ostra, postrzępiona krawędź. Rozwiązaniem jest próbkowanie każdego piksela kilka razy z niewielkimi przesunięciami. W rezultacie na krawędzi obiektu niektóre próbki kończą się na krawędzi obiektu, a niektóre nie - to zapewnia znacznie czystsze mieszanie między krawędziami obiektów, a także sprawia, że ​​teksturowane powierzchnie wyglądają bardziej spójnie od ramki do ramki rama. Ostatecznie większość rodzajów antyaliasingu sprowadza się do próbkowania niektórych pikseli więcej niż raz.

MFAA jest stosunkowo nowym rodzajem antyaliasingu, który wynika z obserwacji, że większość pikseli po prostu nie zmienia tak bardzo między klatkami. Innymi słowy, po co renderować ten sam piksel więcej niż jeden raz, jeśli renderowano prawie ten sam piksel jedną klatkę temu? MFAA przechowuje ostatnią renderowaną ramkę i łączy ją z bieżącą ramką, upuszczając nowe informacje, gdy jest ona w znacznym stopniu sprzeczna (ponieważ obiekt znacznie się poruszył). Daje to lepszy efekt wizualny przy minimalnym dodatkowym koszcie obliczeniowym. To podejście działa najlepiej, gdy szybkość klatek w grze jest wysoka, aby zminimalizować różnicę między klatkami.

Maxwell obsługuje teraz MFAA, oferując wysokowydajny tryb antyaliasingu, który pomaga podnieść poprzeczkę pod względem jakości wizualnej dostępnej na konsolach i komputerach klasy wyższej..

Globalne oświetlenie firmy Voxel

Trudny problem w grafice komputerowej związany jest z ruchem światła z jednej powierzchni na drugą. Rzucanie twardych cieni jest proste obliczeniowo, ale subtelne efekty mogą być trudniejsze do odtworzenia. Jednym z efektów zaniedbywanych przez większość współczesnych gier jest ruch światła z powierzchni na powierzchnię: kolory krwawią, stykające się ze sobą obiekty tworzą subtelne cienie, które uziemiają je na całym świecie. Te cienie można wypalić, ale nie będą one działać w przypadku obiektów dynamicznych, odblaskowych lub w pobliżu ruchomych świateł.

Niestety, obliczanie tych efektów w czasie rzeczywistym może być bardzo kosztowne. Jednym podejściem do tego problemu jest zastosowanie techniki zwanej wokselizacją w celu wygenerowania uproszczonej wersji sceny, którą można skutecznie przeanalizować za pomocą algorytmu. Ta uproszczona wersja może szybko zapewnić realistyczne oświetlenie sceny w czasie rzeczywistym. Maxwell oferuje wsparcie sprzętowe dla tego procesu.

Specyficzna funkcjonalność VR

Rzeczywistość wirtualna jest jedną z najbardziej ekscytujących technologii gier Dlaczego technologia rzeczywistości wirtualnej zaskoczy Cię za 5 lat Dlaczego technologia rzeczywistości wirtualnej zaskoczy Cię za 5 lat Przyszłość rzeczywistości wirtualnej obejmuje śledzenie głowy, oczu i ekspresji, symulację dotyku i wiele innych więcej. Te niesamowite technologie będą dostępne za 5 lat lub krócej. , a NVIDIA ogłosiła w pracach szereg funkcji specyficznych dla VR, w tym tryb niskiego opóźnienia, renderowanie SLI z jednym GPU na oko oraz asynchroniczne dopasowanie czasowe. Tryb niskiego opóźnienia ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia płynnego zmieniania obrazu przed twarzą wraz z ruchem głowy.

SLI na oko pozwala korzystać z mocy wielu procesorów graficznych bez opóźnień normalnie wprowadzanych przez proces SLI.

Asynchroniczne dopasowanie czasowe, pierwotnie jedno z mózgowych dzieci Johna Carmacka, jest techniką, która umożliwia ponowne rzutowanie renderowanej ramki z poziomu sterownika na nową perspektywę (wykorzystując mapę głębokości utworzoną przez renderer jako podstawę do transformacji). Innymi słowy, asynchroniczne dopasowanie czasu pozwala użytkownikowi “rozejrzeć się” wewnątrz pojedynczej renderowanej ramki, nawet jeśli renderowanie nie wytworzyło jeszcze świeżego obrazu. To uniezależnia ruch głowy od renderowania, pozwalając mu zachować płynność niezależnie od tego, jak nisko spada ilość klatek na sekundę, co ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia choroby VR podczas spadania klatek. Te funkcje nie są jeszcze dostępne, ale NVIDIA zapewnia, że ​​sterowniki są w trakcie pracy.

Ewolucyjny skok - na razie

Najwyższej klasy układ GPU Maxwell przewyższa wykresy wydajności - ale niewiele. Większość osiągnięć, które pokazuje, to subtelniejsze ulepszenia wydajności. Nadal mogą być bardzo cenne i mogą dostarczyć gry o wysokiej wydajności w ręce szerszej bazy użytkowników. Poza tym nowe funkcje VR i renderowania są bardzo fajne i warte omówienia. To powiedziawszy, skok wydajności w stosunku do poprzedniego stanu techniki nie jest aż tak duży: tak naprawdę nie mówimy o podnoszeniu tego, co jest możliwe, obliczeniowo. Będzie to musiało poczekać na przetaktowanie dużego dostawcy lub ewentualnie (jeśli mamy szczęście) wersję Maxnella 20 nm w późniejszym terminie. Tak czy inaczej, przyszłość technologii GPU jest ekscytująca i istnieje duże zainteresowanie tym, dokąd zmierza.

Zdjęcia dzięki uprzejmości NVIDIA