11款显卡光线追踪测试对比 区别有多大

NVIDIA新一代的图灵显卡发布已经尘埃落定，而图灵显卡最大的两个卖点就是光线追踪（DXR）和DLSS。

其中DLSS对画面存在劣化，所以首先忽略，光线追踪是对游戏画质有正向提升的，但是由于实时计算光线追踪对现有显卡产生了极大的计算压力，导致显卡出现比较大的性能损失。

那么到底要什么样的显卡才能体验DXR？今天就将目前可支持DXR的显卡尽量搜集齐全，包括RTX 20系列、GTX 16系列、GTX 10系列，总计11款，并进行测试。

首先我们来简单整理一下关于光线追踪的已知情报：

光线追踪（DXR）是微软主导开发的一种光线计算特效接口，与之前的特效相比，最大的区别在于大量引入实时追踪计算，让单一光源尽可能真实的去还原其效果。

最早发布实用化的显卡是NVIDIA RTX 20系列，今年5月，图灵架构的GTX 16系列和上一代的10系列显卡也通过驱动更新支持，最低为GTX 1060 6GB。

这就带来一个争论，DXR技术是否需要强制硬件支持？通过分析微软提供的资料，DXR的硬件支持可以分为三个等级。

一是兼容性支持，通过DX12的一个后备层可以让大部分显卡支持DXR特效，但是效率较低（对应10系列）。

二是无RT模块的图灵架构，可以通过图灵架构比较强的32位整数性能来提高DXR的运行效率（对应16系列）。

三是有RT模块的图灵架构，通过RT CORE和32位整数性能来大幅优化DXR特效的运行效率（对应20系列）。

所以硬件效率上来排列，理论上是这样20系列》16系列》10系列。

目前已经发布的DXR特效游戏有三个《战地5》、《古墓丽影：暗影》、《地铁：逃离》，即将发布一款《雷神之锤2重制版》，计划发布两款。

现阶段已经应用的DXR特效有三种，刚好对应现在的三个游戏：《战地5》》——反射、《古墓丽影：暗影》——动态阴影、《地铁：逃离》——全局光照。

然后来说一下测试平台和对比的显卡。测试平台仍然是采用平时测试显卡的那套i7-8700K，显卡则囊括了所有的桌面级显卡，10系列从GTX 1066到GTX 1080 Ti，图灵架构从GTX 1660到RTX 2080 Ti。TITAN等特殊系列不包含在里面。测试显卡全部为非公版，型号我就不一一罗列了。

其实测试GTX 1650测试之后就准备做了，但是NV 430.39的驱动出现了占用CPU的问题，所以等到修复版的430.64之后才开始测试。

主板是Z370-GAMING 5。

内存是金士顿的DDR4 8G*4。实际运行频率是2666C15。

SSD是三块INTEL，系统盘用的是比较主流的535，以保证测试更接近一般用户。240G用作系统盘，480G*2主要是拿来放测试游戏。

散热器是酷冷的冰神G360RGB。

电源是酷冷至尊的V1000。

测试平台是Streacom的BC1。

测试项目与分析：

测试相对来说比较简单，一共就一款基准测试和三款游戏。这次的测试会包含画质的对比和性能测试。

3DMARK的PORT ROYAL测试：

3DMARK的画质表现还是很好的，PORT ROYAL这个项目大量运用的反射的效果。

DXR的反射优势主要是两点，第一是反射可以做的比较准确，这点其实会有些难体会到，因为传统方式也能做，玩游戏的时候你未必知道正确的影像应该是什么。

第二项比较重要，就是对半透明材质的表达，比方说透明玻璃上的反射投影，这个是明显拉开与传统方式的区别，不仅半透明材质的质感会更自然真实，还能通过透明玻璃观察拐角敌人之类的。

这个测试中20系列显卡与10系列和16系列有巨大的性能差。RTX 2060可以达到GTX 1080 Ti的两倍，而GTX 1660和GTX 1660 Ti会介于GTX 1070 Ti和GTX 1080之间，高于正常游戏下16系列显卡的性能定位。

《战地5》：

《战地5》是第一款支持DXR特效的游戏，他采用的特效方式是反射。好处在3DMARK这边已经说过了。《战地5》总体做的不够理想，为了加强画质的差异，游戏中大量去添加反光的面，导致画面中反而出现了很多奇怪的高光或过亮的部分。

上图是发布初期的测试截图，可以发现很多不自然的地方，官方后续更新中还宣布撤掉了一部分不够自然的反光面，但是同样也有做的比较好的，比方说下图车厢上的玻璃反光，就显得颇为真实。

这个是我对单机模式的画面截图，场景都来自猛虎末路的章节中，城市被认为是《战地5》中DXR特效应用比较多的，所以我选择这个章节。

上图为“竭尽全力”这个章节开头的地方，可以看到地上的水潭会有比较明显的差异。而“重要时刻”这个章节开头的部分，因为画面中缺乏反光的材质，则比较难看出明显的差异。

具体的游戏帧数如下，由于《战地5》没有BENCHMARK，我是通过截取三个章节开头的画面整数取平均值得到的，所以帧数会比游戏中的平均帧数更高一些。

测试中GTX 1070和GTX 1660在DXR最高的情况下都可以达到45帧以上，满足游戏基本流畅的30帧不会有太大的问题。

《古墓丽影：暗影》：

《古墓丽影：暗影》主要是采用了动态阴影技术。这是DXR三个技术中相对对游戏画面干扰比较少的，主要是对画面中产生的投影做了优化。

下面两张图可以比较好的囊括《古墓丽影：暗影》中DXR产生的变化。

上图中可以看到开启DXR之后，比较画面中比较暗的部分就变得更暗。下图中则可以看到DXR不同等级直接的区别，DXR开到最高会让阴影更为柔和，较少出现比较硬的投影。

当然，《古墓丽影：暗影》在对待DXR的态度上是力求柔和，也导致了大部分场景下画质变化不够明显。

大家也可以通过视频直接来对比画质差异，画质对比都是用RTX 2080 Ti来录制的。

具体的游戏帧数如下，DXR只开中等对性能影响不算太大，但是要开最高的话需要GTX 1080 Ti和RTX 2060才能保持比较好的流畅效果。

《地铁：逃离》：

《地铁：逃离》采用的是最为复杂的全局光照。与反射和阴影不同的是，反射基本是让画面中的某些部分变亮，或者说不会比材质原本的显得更暗。阴影主要是让画面的某些部分变得更暗，或者说不会让材质比原本显得更亮。

DXR全局光照则可以同时让画面变得更亮和更暗，更类似于改变画面的曲线，使色阶发生了变化。

在环境光源比较多，漫反射不是过于强烈的场景下会有比较舒服的表现，例如下图中的场景就会显得更加自然。

当然问题也是存在的，在光源比较单一的场景中，很容易导致阴影下出现死黑，而遇到反射率比较高的材质则容易导致亮度过曝（例如游戏中大量存在的冰雪）。

例如这张算是极为典型的，图中的冰凌游戏认为没有光源就直接显示为死黑。画面后方的隧洞则相反，因为地面上覆盖了雪，则显得亮度太大过曝。

也可以这么理解，在部分场景下，DXR会让画面的宽容度出现问题，从全幅单反变成手机的既视感。

不过大部分场景下不会有这么严重的问题。主要是别牵涉到光源单一（部分欠爆）和冰雪（部分过曝）。

大家也可以通过视频直接来对比画质差异，画质对比都是用RTX 2080 Ti来录制的。

具体的游戏帧数如下，这边是基于BENCHMARK中DXR项目的设置来进行的，且地铁如果把画质设置的比较极端则会导致比较低端的显卡卡的不行，所以没有把画质调到最极端。

性能上来说，只有20系列和GTX 1080 Ti可以开启DXR后保持比较好的流畅运行。

性能测试总结：

先来看一下绝对性能的部分。

对比开启与关闭DXR特效的情况，20系列几乎已经自成体系，GTX 1080 Ti也只能摸到RTX 2060的尾巴。

16系列的两款显卡GTX 1660和GTX 1660 Ti则让人比较失望，性能损失幅度只是略好于10系列，核心比较强大的32位整数性能没有带来太大的优势，看起来是会有优化的空间。

具体到游戏上来看一下游戏性能损失的比率，图中的百分比代表这张显卡开启DXR特效后的帧数相对于不开的百分比。

同样是比较低级别的DXR特效的话，《古墓丽影：暗影》的性能开销其实不是很大，10系列显卡也能做到80%。《地铁：逃离》则对非RT CORE组很不友好，除了GTX 1080 Ti达到了66%，其他的显卡基本都只剩40%~50%。

而开最高级的DXR特效后，大家都跑不好了。《战地5》下面20系列显卡也就60%的帧数，非RT CORE的显卡倒还好，还有50%+。但是《古墓丽影：暗影》则不同，20系列显卡还可以保持60%左右的性能，而非RT CORE的显卡只有30%~40%，GTX 1066甚至只剩下33%的帧数。

20系列的性能损失比较均等，《古墓丽影：暗影》和《战地5》 DXR开到最高性能损失都大体接近。而10系列和16系列则与核心的规模会有关系，相对来说核心规模越大，性能损失的比率就越小，GTX 1080 Ti的表现是非RT组最好的。

简单总结：

关于光线追踪（DXR）的性能：

就测试结果来看，DXR虽然会吃掉不少的性能，但是如果我们有所节制，只是开比较低的DXR，对于老卡来说也是可以玩的，至少《战地5》和《古墓丽影：暗影》都是没问题，特别是GTX 1080 Ti，开中低的DXR不会有很大的压力，20系列显卡则可以更为放开一些，甚至可以开比较高的DXR特效。

关于光线追踪（DXR）的画质：

DXR对游戏画质还是会起到正向的改善作用，只是受限于现在显卡架构（即使是20系列显卡），还没有达到可以全局大幅应用的程度。

总得来说，我依然保持之前测试RTX 2060时的观点，DXR确实是可以起到改善游戏画质的作用，但是目前还是有两个明显的限制亟需解决：

第一是显卡的性能和架构还不能有效的去应对DXR的性能需求，需要从算力和架构两端同时发力。

第二是游戏引擎还没有真正上路，导致现在游戏对DXR的适配做的并不好，有时候甚至会破坏画面的美感。只要解决了这两个问题，相信光线追踪（DXR）会是游戏画质提升的重要一环。