Testasimme DirectX Raytracing -säteenseurantaa Battlefield V -pelissä NVIDIAn GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjaimilla.

NVIDIAn uuden sukupolven GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjaimet eli 2070-, 2080- ja 2080 Ti -mallit tuovat mukanaan uudet RT-ytimet, jotka mahdollistavat rautakiihdytetyn reaaliaikaisen säteenseurannan käytön tietokonepeleissä. Tutustumme tässä artikkelissa pintapuolisesti siihen, mitä säteenseuranta käytännössä tarkoittaa ja millaiseen suorituskykyyn RTX 20 -sarjan näytönohjaimet pystyvät Electronic Artsin ja DICEn marraskuussa julkaistussa Battlefield V-pelissä, kun säteenseuranta on käytössä.

Säteenseurantateknologiaa on käytetty jo pitkään muun muassa elokuvateollisuudessa erikoisefektien ja muun tietokoneella tuotetun sisällön elävöittämisessä. Peleissä käytettävä reaaliaikainen säteenseuranta vaatii tietokoneelta niin paljon laskentatehoa, että tähän asti sen sijasta on käytetty rasterointitekniikkaa. Säteenseurannassa yksittäisten pikselien väri lasketaan jäljittämällä kuvitteellisen valon kulkema reitti katsojan silmistä läpi virtuaalisen 3D-ympäristön. Valon kulkiessa ympäristön läpi se voi heijastua objektista toiseen, luoda varjoja törmätessään objektiin tai taittua kulkiessaan läpikuultavien objektien lävitse.

Microsoft esitteli maaliskuussa uuden osan DirectX 12 -rajapintaperheeseen: DirectX Raytracingin. DirectX Raytracing eli DXR on nimensä mukaisesti säteenseurantaan perustuva rajapinta. DXR on tarkoitettu ensisijaisesti täydentämään nykyisiä Direct3D- ja DirectCompute-rajapintoja, eikä korvaamaan niitä täysin. Microsoft kohtelee DXR:ää laskentatyyppisenä (Compute) tehtävänä, jota voidaan suorittaa sekä DirectX 12:n grafiikka- että laskentamoottorilla (DirectX 12 jakaa näytönohjaimen resurssit grafiikka-, laskenta- ja kopiointimoottoreiksi, esimerkiksi asynkroninen laskenta hyödyntää grafikka- ja laskentamoottoreita samanaikaisesti). Kyseessä on yksi neljästä tällä hetkellä olemassa olevista rajapinnoista säteenseurannalle. Muut rajapinnat ovat Vulkan sekä NVIDIAn oma OptiX ja AMD:n oma Radeon-Rays.

DirectX Raytracingin hyödyntäminen ei välttämättä vaadi tietokoneen tai näytönohjaimen päivittämistä sillä rajapintaan sisältyy ns. fallback-kerros, joka varmistaa, että rajapinta tulee toimimaan sellaisenaan millä tahansa DirectX 12 -rajapintaa tukevalla näytönohjaimella. Käytännössä ominaisuuden käyttäminen on laskennallisesti niin raskasta, että sen hyödyntäminen peleissä vaatii kuitenkin rautakiihdytetyn tuen, joka jää näytönohjainvalmistajien harteille.

Battlefield V sai kunnian olla ensimmäinen DirectX Raytracing -rajapinnalla rautakiihdytettyä säteenseurantaa hyödyntävä peli. Ominaisuus on kehitetty yhteistyössä NVIDIAn kanssa, joka itse kutsuu näytönohjaimillaan hyödynnettävää tekniikkaa RTX:ksi.  Jotta DXR voidaan kytkeä pelissä päälle, koneesta on löydyttävä GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjain sekä Windows 10 versio 1809 tai uudempi, GeForce 416.94-näytönohjainajurit tai uudempi sekä 14. marraskuuta julkaistu päivitys Battlefield V:lle tai uudempi.

Säteenseurannan laatua voidaan säätää erikseen pelin Advanced-kuvanlaatuasetuksista välillä Low, Medium, High ja Ultra. Käytännössä heijastavien pintojen määrää tiputetaan, mitä alemmas tämä arvo asetetaan. Otimme kuvaruutukaappauksia eri laatuasetuksilla ja selkeimmän eron huomaa mentäessä High-asetukselta Mediumille tai alemmas.

Yllä olevissa kuvissa kaikki liekkien heijastukset on toteutettu säteenseurannalla. Medium- ja Low-asetuksilla tiiliseinän heijastavat pinnat on pudotettu pois ja aseen heijastukset ovat vähintäänkin maltilliset Ultra- ja High-asetuksiin verrattuna. Vertailussa on mukana myös sama seinä niin, ettei DXR ole käytössä, jolloin ikkunoihinkaan ei heijastu mitään.

Pelienkehittäjät ovat tehneet heijastus- ja valaistusefektejä vanhalla rasterointitekniikalla vuosikausia ja ovat siinä todella hyviä. Tästä johtuen monissa tilanteissa reaaliaikaisen säteenseurannan eroja vaikea välillä löytää.

Säteenseurannan tuomat visuaaliset hyödyt on helpommin todettavissa videosta, jossa ajetaan sama skenaario rinnakkain DXR päällä ja poissa päältä Ultra-kuvanlaatuasetuksin.

 

Suorituskykytestit

NVIDIA ja DICE julkaisivat muutama viikko sitten yhteistyössä päivityksen, joka mahdollistaa reaaliaikaisen säteenseurannan Battlefield V -pelissä. Tämä kyseinen lanseeraus meni valitettavan penkin alle, sillä säteenseurannan päälle kytkeminen pudotti ruudunpäivitysnopeutta yli puolella, jolloin jopa noin 1400 euroa maksavalla GeForce RTX 2080 Ti:llä ruudunpäivitysnopeus saattoi tippua yli 100 FPS:stä 30 FPS:n tietämille. Joulukuussa julkaistu uusi päivitys lupaa parantaa DXR-suorituskykyä yli 50 prosentilla.

Ajoimme suorituskykytestit 3840×2160-, 2560×1440- ja 1920×1080-resoluutioilla Ultra-kuvanlaatuasetuksilla Tirailleur-yksinpelikamppaniassa kaikilla kolmella GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjaimella sekä DXR-säteenseurannalla, että ilman.

  • Gigabyte GeForce RTX 2080 Ti
  • MSI GeForce RTX 2080 Gaming X Trio
  • MSI GeForce RTX 2070 Gaming Z

Muu testikokoonpano:

  • Intel Core i7-8700K (6/12 ydintä/säiettä, Turbo 4,7 GHz)
  • ASRock Z370 Taichi (Intel Z370)
  • 16 Gt AORUS RGB Memory 3200 MHz (16-18-18-36)
  • Kingston 480 Gt HyperX Predator PCIe M.2 SSD
  • Kingston 960 Gt HyperX Savage SSD
  • Cooler Master COSMOS C700P -kotelo
  • Cooler Master MasterLiquid Maker 240 -vesiijäähdytys prosessorille
  • Corsair HX1000 (1000W)
  • Microsoft Windows 10 Pro 64-bit

 

DXR On vs Off

Battlefield V on visuaalisesti hyvin näyttävä peli erityisesti Ultra-kuvanlaatuasetuksilla. Testasimme ensimmäiseksi kaikkien kolmen GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjaimen suorituskykyä kaikilla kolmella resoluutiolla Ultra-kuvanlaatuasetuksilla ja DXR:n Ultra-asetuksella ja ilman DXR-ominaisuutta.

 

4K UHD -resoluutiolla DXR:n päälle kytkeminen tiputti kaikilla korteilla suorityskykyä noin 45 prosenttia, eikä millään kortilla päästy yli 60 FPS:n tai edes lähelle.

 

Myös 1440p-resoluutiolla kaikkien näytönohjaimien suorituskyky tippuu noin 45 prosenttia. Kalleimmalla GeForce RTX 2080 Ti:llä päästiin kuitenkin jo siedettäviin ruudunpäivityslukemiin keskimääräisen ruudunpäivitysnopeuden ollessa 63 FPS ja 99. persentiilin ollessa 54 FPS.

 

Full HD -resoluutiolla ruudunpäivitysnopeus laski suhteessa hieman vähemmän ja kaikilla näytönohjaimilla päästiin keskimääräisen ruudunpäivitysnopeuden osalta yli 60 FPS:ään ja 99. persentiilin yli 50 FPS:ään.

 

DXR-kuvanlaadun vaikutus suorituskykyyn

Testasimme myös miten eri DXR-kuvanlaatuasetukset vaikuttavat suorituskykyyn. Ajoimme saman testirutiinin GeForce RTX 2080 Ti:llä Ultra-kuvanlaadulla ja kaikilla neljällä DXR:n eri asetuksella.

 

Kuten jo aiemmin todettiin, DXR:n Ultra- ja High-kuvanlaatuasetuksissa heijastuksia on käytössä huomattavasti enemmän kuin Medium- ja Low-asetuksilla ja se näkyy myös suorituskyvyssä. Low-asetuksella saavutettiin noin 17 % parempi suorituskyky kuin Ultra-asetuksella.

NVIDIAn ja DICEn kertoman mukaan uuden joulukuisen päivityksen mukanaan tuoma suorityskykyparannus pitäisi mahdollistaa yli 60 FPS:n keskimääräinen ruudunpäivitysnopeus seuraavilla asetuksilla:

  • GeForce RTX 2080 Ti:llä 1440p -resoluutiolla ja Ultra DXR-asetuksella
  • GeForce RTX 2080:llä 1440p -resoluutiolla ja Medium DXR-asetuksella
  • GeForce RTX 2070:llä 1080p -resoluutiolla ja Medium DXR-asetuksella

Testasimme kyseiset asetukset ja oman testirutiinimme perusteella tämä väittämä osoittautui todeksi. GeForce RTX 2080 Ti:llä lukemaksi tuli 63 FPS, RTX 2080:llä 64 FPS ja RTX 2070:llä 70 FPS, joskin jokaisen testin 99. persentiili jäi alle 60 FPS:ään.

Moninpelikartoissa suorituskyky ei kyykännyt aivan niin pahasti kuin yksinpelikartoissa, koska niissä on käytössä huomattavasti vähemmän heijastavia pintoja. Moninpelien sujuvuuden kannalta mahdollisimman korkealla ruudunpäivitysnopeudella on silti niin suuri merkitys, ettei välttämättä ole kannattavaa pudottaa kymmenillä prosenteilla muutaman heijastuksen takia.

 

Loppuyhteenveto

Reaaliaikainen säteenseuranta peleissä on GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjaimien RT-ytimien ansiosta viimein todellisuutta, vaikkakin Battlefield V -pelissä se ilmenee tällä hetkellä vain heijastuksina. Alun kankeuksien jälkeen NVIDIA ja DICE saivat säteenseurannan suorituskyvyn Battlefield V:ssä ainakin siedettävälle tasolle, ainakin jos on valmis hieman karsimaan resoluutiosta tai kuvanlaatuasetuksista. Yli 500 euroa tai jopa 1500 euroa uuteen näytönohjaimeen sijoittanut pelaaja ei välttämättä halua ensimmäiseksi lähteä karsimaan kuvanlaatuasetuksia tai tiputtamaan resoluutiota nähdäkseen liekkien heijastuksia ikkunoissa.

Jäämme kuitenkin mielenkiinnolla odottamaan, miten pelinkehittäjät tulevat jatkossa tekniikkaa hyödyntämään ja miten näytönohjaimet kehittyvät säteenseurannan rautakiihdytyksen osalta seuraavien sukupolvien osalta. Seuraavaksi DirectX Raytracing -tukea eli RTX On -leimaa odotetaan päivityksen muodossa Shadow of the Tomb Raideriin ja helmikuussa julkaistavaan Metro Exodukseen. Ennemmin tai myöhemmin säteenseurannan tuoma lisäarvo ja negatiivinen vaikutus suorituskykyyn kohtaavat niin, että RTX ON & FPS OFF -meemit jäävät historiaan. Nähtäväksi jää myös, mikä on AMD:n vastaus rautakiihdytettyyn säteenseurantaan, kun se valmistautuu julkaisemaan ensi vuonna seuraavan sukupolven 7 nanometrin Navi-grafiikkapiirit.

 

This site uses XenWord.