GTX 20系列「煤氣灶」實測，NVIDIA：高解析度的未來市場在VR上

原標題：GTX 20系列「煤氣灶」實測，NVIDIA：高解析度的未來市場在VR上

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文 | VR陀螺 鍋灶

2018年8月21日，英偉達在德國科隆發布了新一代基於Turing架構的顯卡：GeForce RTX 2080/2080Ti。預購RTX 2080及RTX 2080TI的朋友基本已經收到實物了，不知道各位對這一新的「煤氣灶」是否滿意？火力夠不夠旺？玩笑歸玩笑。回到VR行業中，相信有不少觀眾對新顯卡會有疑問，這新顯卡對VR能有多大的作用？

藉此契機，陀螺菌在廣州天河NVIDIA RTX溝通會上採訪到NVIDIA中國區技術市場經理朱亮，探討GeForce RTX 20系列對VR開發帶來的可能性。

「4K基本滿足遊戲競技對屏幕的要求，解析度（高解析度的使用場景）的未來市場在VR上」，朱亮說道。

實時光線追蹤+深度學習，把CG電影的效果用在遊戲上

此處推出的新旗艦為GeForce RTX 2080Ti，次旗艦為GeForce RTX 2080，出人意料的是新顯卡並沒有使用坊間猜測的GTX 1180這一名稱。此次的新品，NVIDIA不但將系列名稱直接升到GeForce 20，而且捨去了延用十代的GTX這一前置，取而代之的是RTX。

RTX的名稱的是由光線追蹤Ray Tracing的兩個首字母R和T組成，NVIDIA RTX所指的便是實時光線追蹤技術。雖然名字聽上去很厲害，但相較於全新的Turing架構，其名稱的改動就顯得微不足道。

由於Turing架構涉及過多專業性的技術，網上技術論壇已經有較為詳細的分析，陀螺菌在此便不做過多的贅述，下文主要以新架構帶來的功能和開發可能性進行分析。

Turing架構其實並不是完全陌生的，去年NVIDIA發布了TITAN V時就已展示過這項架構，這次NVIDIA換了一種方式用Turing架構來構建遊戲產品線。按照NVIDIA以往的顯卡展示習慣，每一代旗艦遊戲顯卡都脫胎於該架構的首款TITAN。

實時光線追蹤

新顯卡的測評首先帶來刷新率和畫面效果的提升。新的兩款顯卡RTX 2080與GTX 1080Ti在實測中，展示了不俗的成績，在4K畫質下都能穩定流暢地運行遊戲。且比GTX 1080Ti高出15左右的幀。有同行的小夥伴使用兩款顯卡對《使命召喚》進行了測試，RTX 2080達到了的93fps，接近破百。

不僅如此，新顯卡提供了新的遊戲設計方向，且大大提高玩家的遊戲真實度——實時光線追蹤。

傳統的3D渲染一直使用一種叫做光柵化技術。這項技術多年來一直是實時渲染的常規技術，長期使用在遊戲中。但是這個技術存在一定的缺陷，如光柵化的陰影經常出現混淆和光泄漏，導致程序員需要去進行BUG修復，且真實感弱。而光線追蹤技術長期以來被用於非實時繪製，它通過模擬光的物理行為來提供逼真的光照。

光線追蹤通過跟蹤光從觀看者的眼睛穿過虛擬3D場景時的路徑來計算像素的顏色。當它穿越場景時，光可以從一個物體引起反射至其他物體，被物體阻擋會產生陰影，或者穿過透明或半透明物體。所有這些相互作用被組合以產生然後在屏幕上顯示的像素的最終顏色。這一種計算工作十分繁重且高負荷的渲染技術，對硬體的要求較高，所以更多的用於製作CG和電影。

新的GeForce 20在Turing架構的每個SM中新增RT Core是邁向實時光線追蹤的關鍵，硬體加速是實現這一目標的唯一途徑。將CG電影的技術用於遊戲中，獲得更流暢、更好的遊戲體驗，提高沉浸感。

在技術的探討中，朱亮說出了一句：「4K基本滿足遊戲競技對屏幕的要求，解析度（高解析度的使用場景）的未來市場在VR上。」

人工智慧

在之前的Volta GV100中，英偉達首次引入的張量核心Tensor Core，而此次的Turing架構中的張量核心是前者的增強版本。它設計增加了INT8和INT4精確模式來測算可接受的工作負載，FP16也完全支持這種工作負載的精確測算。

在基於Turing的GeForce遊戲核心中引入張量內核，將AI實時深度學習引入遊戲應用程序。Turing張量核心加速了NVIDIA NGX神經服務的基於AI的特性，增強了圖形、渲染和其他類型的客戶端應用程序的效率。對此朱亮舉了一個例子：「之前的AI學習例如阿爾法狗，它的學習行為就像司機叫新手上路，但是不同的路況就要有指導，這導致有太多的人工干預。Turing張量核心加速和提高了AI的學習過程及能力，現在老司機只要帶他開一次，他就可以自己學習了，這可以大大減輕開發者的開發難度和精力。」

新的NGX神經圖形框架將AI集成到整個圖形管線中，使AI演算法能夠執行驚人的圖像增強和生成。採用可變速率著色的新圖靈著色器架構允許著色器將處理能力集中在細節豐富的區域，從而提高整體性能。例如遊戲過程中，AI會著重渲染遊玩的畫面，對不需要渲染的地方進行適當捨棄。在VR遊戲、應用中，遊戲的特殊性會出現許多畫面渲染上的問題，而人工智慧的學習，可以很大程度的減少遊戲運行負荷，提高渲染效率。

Virtual Link介面

從外觀來看，GeForce 20對VR帶來的最大的變化就是VirtualLink，現階段的VR頭顯與PC的連接需要2-3條線，以HTC為例，需要一個USB介面、一個HTMI介面及另一個充電線。這對終端用戶來說會導致線條繁雜的情況，一定情況會限制了玩家在戴著頭盔時四處走動的能力。

相信有不少小夥伴嘗試過玩到一半，其中一個介面脫落的情況。為了解決這個問題，NVIDIA將其中一個視訊輸出埠設計為USB-C並得到SudialLink的硬體支持，叫做VirtualLink。VirtualLink能將VR頭盔的供電、顯示和回傳數據整合到一個USB-C連接上。

Turing 引入的 USB-C 輸出可以支持 HBR3 四信道 DP 支持或者 HBR3 雙信道 DP+ 雙信道 SuperSpeed USB3 支持。而 VirtualLink 則跟更一步，在提供 HBR3 四信道 DP 的同時還支持 SuperSpeed USB 3 用於傳輸反饋控制信號。USB-C 和 VirtualLink 都能為頭盔供電，其中 USB-C 提供了 100 瓦的可選供電支持，而 VirtualLink 則是強制 5 瓦、可選 27瓦。如果頭盔的耗電在 27 瓦內，使用一根 VirtualLink 就能滿足包括供電、顯示、控制反饋，比目前的三根線要簡單多了，而它的介面同樣是 USB-C。

目前，VirtualLink 獲得了 NVIDIA、AMD、微軟、Oculus、Valve 的支持。據朱亮透露國內已經有三家頭顯設計廠商在進行基於VirtualLink介面的頭顯設計，而HTC目前並沒有與英偉達有技術交流。

在介面設計上，陀螺菌諮詢了VirtualLink轉接外設技術的相關問題（通過轉接器將之前的USB線和HTMI線轉換成VirtualLink），朱亮表示：「在理論上是可行的。」開發者們對此有沒有一些新的想法呢？

VR遊戲開發空間擴大，更寬的視域，更沉浸的音效

以上便是GeForce 20帶來新的技術進步，對於VR而言，能在4K的解析度下，保持60Fps以上的遊戲體驗，就能有流暢且不會暈眩的遊戲體驗。但是4K的VR頭顯，技術還不太完善。VR體驗現階段最大的限制有兩個，其一是頭顯硬體，其二是主機硬體能否保證優質畫面及流暢性。

「在VR遊戲體驗中，更多的是注重沉浸感和真實度，傳統的顯卡是沒法達到實時光線追蹤，且此次顯卡帶的HW-Accelerated RT Audio（聲學模擬）和Variable Rate Shading（可變速率著色）。能更好的達到模擬現實，讓遊戲體驗更加真實。」朱亮說道。

除了上文所寫的功能外，新的顯卡在VR方面還帶來聲音的效果渲染的功能——HW-Accelerated RT Audio（聲學模擬）。這個功能能讓遊戲的聲音效果與環境的畫面重合，讓聲更加真實，讓遊戲的沉浸感受更強。

另一方面人工智慧晶元還帶來一項新功能——可變速率著色(VRS, Variable Rate Shading) 。這個功能能夠優化渲染。主要方法是在場景的細節區域中應用更多著色性能，並在擁有較少可感知細節的場景中限制性能。這可以降低場景外圍區域（用戶不太可能留意的區域，尤其是當與眼動追蹤相結合時）的著色率，從而用於焦點渲染。這使得大場景的VR世界有更好渲染效果，減少渲染功耗。

在英偉達的VR技術，有一個名為Multi-View Rendering（超寬視域）的功能，這項功能支持頭顯開發者在設計VR頭顯時，更進一步擴充視域面積。在現階段的VR頭顯中，不難發現會存在邊緣視覺死角的問題。玩過Oculus Go的小夥伴都知道，由於頭顯模型的設計的影響，不少東方人在使用時出現漏光的問題，這會導致遊戲體驗很「齣戲」。要解決這個問題，提高玩家沉浸感，需要讓頭顯的視域大於眼睛的視域。讓眼睛的視域重合在遊戲世界當中。

考慮到有的觀眾是遊戲玩家，陀螺菌也查找了相關的性能資料。在性能提升方面，國內的遊戲網站Game234對2080TI在SteamVR進行基準測試。RTX 2080TI的性能幾乎是GTX 2080的兩倍，2080也要比1080好上大約50%。這也比使用DX11、DX12進行測試得到的結果差距更大，在這些環境下，2080會比1080強大約30%-40%。2080TI比1080TI快大約30%，但要注意的是，未來那些使用RT或者Tensor核心的遊戲將會得到更好的優化。

從測試結果來看，新一代英偉達顯卡對於VR程序的圖形顯示優化有了大幅度的提升。對於Vive Pro、三星玄龍或者StarVR這些高解析度的VR頭顯來說，2080或者2080 TI提升的圖形處理性能將會大大提升顯示效果。

英偉達為代表的巨頭都在不停的推動行業的發展

除了上面所提的功能之外，在很多細節方面也有設計了不少新的功能，以用於方便開發者進行開發。從2016年GTX10系列到現在的RTX20系列，我們能看到英偉達在不斷的在畫面、刷新率、優化等領域刺激和推動著VR硬體的發展，且以十分前沿的思想去推動VR行業的發展。

上面所提的很多功能中，在現階段很難找到相關的硬體進行配置，以4K頭顯為例，現在市場上的單眼4K頭顯僅有小派和Star VR兩家。且這些設備都是今年發布的產品。雖然產品少而且還不能達到理想的狀態，但是我們還是能從中看到VR行業的發展。VR產業的發展不是僅靠一家就可以推動的，電腦配置、頭顯終端、晶元等都是其發展的要素缺一不可。

今年VR行業雖然整體較為偏冷，但是我們還是能看到不少大廠在用實際行動在為這一個行業的發展打基礎。

NVIDIA 全球副總裁、中國區總經理張建中在之前的採訪中也多次提到：「VR 是非常有前景的行業，我非常看好 VR 的發展，在今後很多年的發展當中，VR 將會一直引導整個計算行業跟圖形行業的發展。在過去幾年當中，我們發現整個行業生態系統已經慢慢建立起來了。"

而英偉達，則正是給VR構建生態的重要一員。

雖然在投資領域英偉達沒有的太多動向，但其在 VR領域卻有著不少的研究，在今年3月份英偉達與無人駕駛汽車平台DRIVE進行虛擬遠程控制汽車；在今年4月份英偉達Holodesk將IKinema動捕技術整合到其體系之中，並進行相關技術研發；在今年9月份英偉達為開發者推出VRWorks SDK 3.0版本等。我們能看到其在VR領域的耕耘。

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