玩轉戰地 V RTX ON 你需要什麼？

戰地系列雖然最早可以追溯到使用Refractor引擎的《代號飛鷹》(Codename:Eagle)，但正統的《戰地1942》是始於2002年9月，較比《拉力錦標賽》稍晚，引擎方面《戰地1942》則是採用的是改良的Refractor 2引擎，得益於引擎的強大，戰地系列在初作就基本奠定了戰地系列開闊地形、多兵種配合、豐富載具的基本風格，遊戲憑藉良好的多人模式的遊戲性而大獲成功，並且這個風格一直被延續下來。

而之後真正成就DICE的則是《戰地2》(Battlefield 2)，其憑藉現實武器設定的號召力、優秀的畫面和多人遊戲性而大獲成功，引擎方面《戰地2》還是繼續沿用之前的Refractor 2引擎，但在技術方面做了大幅改進，使得其在DX9時代，畫面也大放異彩，並且其引擎執行效能很高，在當時主流級別的6600GT就能很好應付，因此也同時獲得了大量玩家的支持。

戰地1942代表顯卡 華碩V3800 TNT2

戰地2代表顯卡 6800GTX

《戰地2142》就是BF2之後的科幻版，當年國內還有正版，是CCTV背景的中視網元代理，引擎技術方面小有改進，不過由於是科幻題材在國內不溫不火。2142引入了航母突襲模式，這個模式為之後大紅大紫的Rush和行動模式奠定了根基。

《戰地：叛逆連隊》是針對Xbox 360和PS3的主機開發的「次世代」遊戲，DICE在叛逆連隊首先採用了Frostbite寒霜引擎,寒霜引擎的基本特點是大範圍的開闊場景，可破壞環境，生動的角色動作捕捉，這幾點恰好能夠很好的滿足沙盤多人FPS遊戲的需求，也奠定了BF後繼遊戲的基調，因此DICE光輝的寒霜歷程從叛逆連隊開始真正的歷程。但BFBC僅僅是針對家用機平台，寒霜首次登陸PC要是2年之後的叛逆連隊2了。

叛逆連隊2對於我而言，是一段頗為難忘的愉悅時光，雖然其畫面引擎相比叛逆連隊變化不大，但系統大幅完善，Destruction 2.0徹底的可破壞場景，設計精巧的Rush模式地圖，娛樂化快對戰節奏，良好的地圖和武器平衡，使得遊戲的娛樂性可以說是歷代最強。

叛逆連隊2代表顯卡 GTX470/480

戰地3是採用的寒霜2，相比叛逆連隊2的寒霜1引擎技術大幅提升，更為真實的地形和光照系統使得遊戲畫面大幅提升。

戰地3代表顯卡GTX680

戰地4平台採用更新一代的寒霜4引擎，主力發售平台也遷移到PS4/Xbox One上，但在畫質上相比戰地3並沒有明顯提高。可破壞場景也升級到Destruction 3.0,但這個Destruction 3.0僅僅是地圖上固定景物依據預設腳本崩塌，實際整體的可破壞程度還不如叛逆連隊2，特別是載具的物理模型存在比較嚴重的問題。另外戰地4在地圖設計和多人遊戲機制上也存在一些問題，因此戰地4的整體評價略差於戰地3。但即使如此戰地4依然還是有一些亮點，如波濤澎湃的西沙戰場，還有可以用iPad遊戲的指揮官系統都還是讓人覺得驚艷。

戰地4代表顯卡GTX980

戰地1重新回歸一戰，應該是算對系列起源代號飛鷹的致敬。在畫面表現上戰地1相比3/4也沒有明顯提升。但在遊戲性上引入了大行動模式和戰爭巨獸，使得多人遊戲更具史詩感。戰地1讓玩家最為不滿的是在反作弊上不作為，經常多人遊戲就是雙方作弊者的個人表現，被其他備受蹂躪玩家吐槽為「諸神之戰」。

戰地1代表顯卡GTX1080/1080TI

從光柵化到光線追蹤的光與影的進化

前面吹了這樣長篇幅的戰地情懷，現在就要拉回來說說正題，就是RTX和戰地V。但在具體說RTX之前，需要再先說下光緒追蹤和光緒追蹤之前的光照系統。

2002年DOOM III的泄露版雖然在我當年Geforce MX上運行慘不忍睹，但廁所里搖曳的吊燈動態光源，和隨之擺動的巨獸和小便池的動態光影依然讓我終身難忘，這種震撼讓我感受到計算機圖形世界的美妙，並讓我在之後的十幾年裡沉迷於此而不可自拔。

而再次讓人真正感動的就是2007年的Crysis了。

實現DOOM III這美妙動態光影的就是都是傳統的光柵化的光照系統，光柵化會把3D的場景坐標轉換成2D坐標，在2D坐標上判斷三角形的相對位置關係和色彩，生成輸出圖像。這樣的方式性能消耗低，但在效果上有缺陷，如無光的區域就是死黑。

這個問題開發者也找到一些辦法來改善，如2005年的F.E.A.R的柔和陰影Soft Shadow就可以使得陰影邊緣部分有個過渡。

而漸進百分比陰影Cascade shadow map我印象中最早出現在2006年首發的DX10遊戲Callof Juarez和英雄連，他可以產生有深淺層次感的陰影，上面的對比是DIVISION的NFTS，是漸進百分比陰影進階版，具體的動態對比圖可以參看這裡。

SSAO和後續改進的HBAO可以用極低的性能代價生成邊緣部分的自投影，雖然這個自投影並不一定符合現實。SSAO最早是出現在2007年的劃時代巨作Crysis。上面的AO對比同樣出自DIVISION，具體的動態對比圖可以參看這裡。

雖然在光影方面開發者對於傳統光柵化做了不少改進，但還是讓人感覺違和。想要獲得真實的觀感，就需要從物理的算數層面模擬真實光照的特性，用射線的方式確認不同像素的可見關係。

當然完全依照現實，應該是從主動光源發出射線，通過折射反射回到視角處，但這樣的方式實現的系統代價太大，會有太多的無用功，因此現在的光線追蹤都是從視角處發出，走的逆光路，這樣雖然不符合邏輯，但實現效果一樣，系統消耗資源更低。在PC上的實現方式就是從攝影機位置發射出無數道的光線軌跡，通過蒙特卡羅的概率演算法對真實光路進行模擬：首先投射出一道光路，照射到目標表面，判斷是不是在期望區域，這是一個概率性事件，需要大量的重複工作，而這樣的重複工作就合適並行度極高的RT Cores來完成。

但這種方法也有問題就是容易出現噪點，噪點的問題有兩個辦法解決，第一個就是繼續提高光線追蹤的採樣數(如上圖的採樣數逐步增加，噪點控制就逐漸變好)，第二個辦法就是通過後處理降噪，而後處理降噪可以用Tensor Cores來完成。

再來看來由光線追蹤可以實現什麼樣的效果？這個是光線追蹤實現的AO。之前傳統演算法的AO只能作用於極近距離的投影。

這是光纖追蹤的反射，雖然用貼圖方式也可以做到，但在動態效果上還是有明顯的差距，光線追蹤的反射也更為符合物理規律。

這是光線追蹤的陰影，相比前面的死黑截然不同，相比漸變百分比陰影也更為自然，可以同背景材質的反射率混合形成更為真實的效果。

DXR是微軟在今年3月舉行的GDC遊戲開發者大會上公布的，NVIDIA也同步公布了RTX的支持方案。不是RTX么？怎麼又說是DXR？RTX和DXR是什麼關係？

RTX是NVIDIA的技術，其是在Volta和Turing上面實現,但實現具體可以有三個軟體途徑，第一個是偏向專業領域的CUDA OptiX，第二個是Vulkan的Raytracing，而DXR的全稱是DirectXRaytracing，這是微軟的DX12的光線追蹤的子集，一般遊戲都是使用DX12，因此一般的遊戲RTX實現方式就是DXR。在DXR之上還有Gameworks，這是基於DXR和Vulkan的中間件，讓開發者可以更為容易使用RTX特性。

雖然在RTX的發布會上黃仁勛畫了個大餅，說有XX個遊戲「將」支持RTX，但這些遊戲大多在近期都很難看到。而戰地V能夠成為第一個正式發布的RTX商業化遊戲，也是得益於DICE對於DXR的前期探索。

早在Titan V發售之後，DICE就用1080TI+Titan V來做預烘培，1080TI用來跑寒霜引擎，而Titan V用來跑光線追蹤和降噪，雖然Volta沒有獨立的RTCore，但還是大幅提升了開發效率。也是由於DICE在前期的經驗積累，使得其在戰地V的DXR開發上駕輕就熟。

當然現在的RTX性能並不足以實現完全的DXR，所有遊戲都還是使用光柵化和光線追蹤結合的方式，並且不同的DXR遊戲選擇的結合方式又有不同側重。

如古墓麗影暗影使用DXR進行陰影繪製。雖然之前的遊戲通過很多演算法改進陰影的真實性，如F.E.A.R的柔和陰影，英雄連的漸進百分比陰影，Crysis的SSAO，但這些的陰影依然生硬，而DXR的陰影更為真實，也更為生動，特別是上圖人物疊影過渡的地方，差別十分明顯。

而本文主角戰地V這是使用RTX繪製反射面。如路面積水的倒影，車輛漆面的倒影，路邊櫥窗的周圍景物的映射。

但現在遊戲很多都有反射，如Forza的銀色鏡面車身。

再久遠點的半條命2的水面倒影，這是CubeMaps方式實現,建立個六面的立方體計算反射，但這種方式由於只是在六面立方體上貼圖，位置精度有很大的問題。更早的反射我們甚至可以追溯到1998年的極品飛車3的蘭博基尼DabiloSV車身上的楓葉林倒影,那就是純疊加貼圖了。

再先進一點，如Screen Space Reflection 屏幕空間反射，最早實現SSR效果的是Cry engine 3的Crysis2。SSR是重用屏幕空間數據來計算反射，其問題在於性能消耗較高，並且屏幕顯示範圍之外的東西它就沒辦法生產倒影了。

上面的對比就是Division的SSR，其基本就是SSR的最高水平。具體的動態對比圖可以參看這裡。

雖然SSR更為先進，但又很多遊戲機平台的獨佔依然採用Cube Maps，如神秘海域4和地平線，得益於出色美工，就算用Cube Maps也可以做出很棒的效果。

但這些倒影和戰地V的DXR倒影是有本質差別的。戰地V之前遊戲倒影僅僅是反射貼圖，而不是真正的依據光路實時生成的真正倒影。玩Forza的時候經常會出現跑車在進入橋洞的瞬間，車身上還有天空的反射。那麼RTX的反射到底可以實現怎麼樣的效果，就讓我們來看看下文的RTX ON和OFF對比部分。

DXR 到底有何區別？

DXR的主要體現是反射，特別是鏡面反射，而充分體現這些場景的是多人遊戲的鹿特丹地圖，各種地面積水，櫥窗玻璃，大理石和汽車漆面都是RTX的絕佳反射面，這個場景在單人遊戲之中是不存在的，因此需要在多人遊戲中進行。但多人遊戲敵人不可能讓你安安心心的截圖和跑圖，因此我們本次測試的截圖對比和Benchmark都是用觀察飛行模式進行。

首先是畫質對比部分，截圖都是使用的2560x1440解析度，Ultra畫質，使用ROG STRIX RTX 2080 TI GAMING OC截取。開啟DXR的情況下，修改DXR的畫質可以實時生效，但關閉或者開啟DXR就需要重啟遊戲，再進入遊戲就基本不可能保持畫面選取完全一致。在畫質對比部分我們使用遊戲控制台關閉了UI顯示，以避免不必要的干擾。

左邊的DXR OFF的SSR冰面倒影更為明顯，但這個倒影是不正確的，房屋在背光面，但冰面的倒影看上去像是順光面。並且DXR OFF冰面並沒有動態火焰的倒影。除開低檔，中、高在畫質上沒有明顯區別，性能上High大概只比Ultra高1FPS，因此後續主要都集中分析OFF/LOW和Ultra的DXR設置。

鹿特丹的這個大廳是DXR體現最為極致場景，光滑的大理石地面幾乎就如鏡子一般，上面就是這個場景的DXR OFF和ON的對比。和大多人想像不一樣的是DXR OFF大多靜物都有倒影，甚至DXR OFF的看上去細節更為豐富。如DXR Ultra門外建築的紅門和藍色路牌在倒影裡面甚至消失了。性能方面DXRUltra的FPS從OFF的97 FPS下降到了42FPS，下降幅度超過了一半。

看到這裡有人會說既然不用DXR也有反射，那為什麼還要用DXR呢？在這裡我就來說說DXR相對於SSR的優勢。第一個是DXR對於動態物體表現更好，左邊DXR OFF的人物映像不僅是不存在，而且還破壞了外部建築在大理石的映射。第二個要從SSR的特性說起，SSR的全稱是屏幕空間反射，其只能反射屏幕上有的內容，，左圖建築上部被遮擋，其反射就不能正確顯示了，這樣使得SSR的動態表現差，而DXR就沒這樣的問題，這就是DXR相當SSR的優勢所在。

現在的3D設計師在做場景SSR的時候就需要有很多的顧慮，盡量避免出現動態物體出現在SSR之上，也需要注意不要產生屏幕顯示範圍之外的倒影，設計師在處理這些事情的時候需要反覆調試，而使用DXR，一切都是遵循真實的物理特性，反而在一定程度上是解放了遊戲設計師。

再來看看不同等級的DXR畫質差別。DXR反射質量設定決定由多少光線被用於當前場景，也決定物品表面會接收到多少光線，質量設置越高，場景需要計算的RTX光線也就越多。Ultra相比Low在大理石反射上遠距離看沒什麼明顯差別，但在燈下支柱，房梁的鍍金裝飾反光上還是有明顯的差別，Ultra的大門部分也有正確的反光。性能方面在2K解析度，2080TI的性能從LOW的60FPS降到Ultra的42FPS，性能損失高達30%。另外一點需要提及，DXR從系統消耗角度考慮，反射計算也有類似LOD的機制，但這個機制還是存在問題，如上圖門外的紅門和藍色標牌倒影都丟失了，稍微變動角度又會回來。

這是張上面場景的DXR的細節對比圖：Ultra和LOW 外面地磚和木門的反光差別明顯，而大理石的倒影差別不大，只不過Ultra的細節更好，鋸齒控制更好。性能方面RTX2080TI的性能從LOW的61FPS跌倒48FPS,性能損失21.3%。之前我還擔心光線追蹤的噪點問題，因為之前玩VRay或者Keyshot這些渲染器的時候，光線追蹤噪點很明顯，但戰地V的噪點控制實際表現很好。

DXR Ready?

非DXR戰地5的推薦系統要求是1300X/4790+GTX1066或者588，相對於這樣優秀的畫面，這樣的系統要求可以說十分的良心，寒霜引擎一直有很高的執行效率。要知道在Beta時候，由於我等RTX新卡，把老GTX賣掉，用GTX950亮機卡的時候，玩BFV Beta全LOW畫質也有接近60FPS，並且這個全LOW畫質還是好於95%遊戲最高特效，就可以看出瑞典蠢驢的良心和寒霜的高效能。如果不是我這樣的畫面黨+強迫症，能夠Ultra的都Ultra，一塊GTX1060或者GTX970就可以在高畫質玩的很高興了，這叫知足常樂。

但到RTX最低要求就是RTX2070+6核心起步，而推薦要求更是到了RTX2080+i7/Ryzen 7。

為了應對戰地V RTX的苛刻要求，我們也準備了幾乎最為頂級的遊戲測試平台，具體的測試平台如上

本次戰地V的測試平台是9900k+ROGMAXIMUS XI FORMULA+ROG STRIX RTX 2080 TI GAMING OC,可以說是最強的遊戲平台。

ROG STRIX RTX 2080 TI GAMING OC雖然延續了之前ROG STRIX GTX 1080 TI GAMING 的ID設計，但在細節上也做了不少的改進。如風扇增加了外部邊框，這樣不僅可以降低風扇扇葉的抖動，也可以使得風向更集中，有更好的散熱表現。

ROG STRIX RTX 2080 TI GAMING OC採用的是躍肩的PCB設計，相比Founder Edition更為高大。

顯卡前端 有一組12V AURA介面，可以用來同步外部的RGB設備。配合支持AURA的主板，可以實現整體可控的RGB氛圍照明，低調奢華有內涵，而不是殺馬特的髮廊風。

ROG STRIX RTX 2080 TI GAMING OC散熱器的規模也大幅擴大，雖然還是六熱管，但散熱器的表面積增加了20%，無論是低負載停轉還是高負載主動散熱情況下都有更好的散熱效能。

巨大的TU102-300A-K1-A1是歷史上最大的消費級晶元，晶元四角有點膠加固，這樣可以有效降低晶元脫焊導致的故障。在晶元周圍圍繞的是11顆鎂光的GDDR6顯存。

超頻除了看核心體質，供電規模和TDP策略也對超頻性能也有明顯影響。ROG-STRIX-RTX2080TI-O11G-GAMING採用16相供電，相比Founder Edition的13相規模更大，因此是採用的躍肩式PCB設計。另外ROG-STRIX-RTX2080TI-O11G-GAMING的BIOS TDP限制策略可以拉到125%，相比其他110%限制的更高，這樣GPU就可以Boost到更高的頻率。

在規模方面，無論是傳統的CUDA Cores還是新的RT Cores和Tensor Cores，TU102(RTX2080TI)的規模都是TU104（RTX2080）的147.83%，但由於TU102的頻率更低，默認頻率的理論性能的差距大概只有30-34%。不過TU102和104的超頻極限基本一樣，都在2050MHz左右，在超頻以後的性能差別基本就是規模的差距。

另外測試平台在軟體方面，採用的是DXR必須的Windows 10 x64 x1809系統，配合最新的416.81驅動(沒有安裝GFE)，電源模式設置為高性能。

到底什麼硬體才搞得定DXR?

NVIDIA給出RTX顯卡運行戰地V的推薦設置，統一都是使用的Ultra畫質，RTX2070/2080推薦使用1080P DXR LOW的設置，而RTX2080TI著推薦1440p DXR Low，而並沒有推薦任何卡跑DXR Ultra。

我們依然選擇陸特丹地圖，使用觀察視角順延主幹道在步兵視野高度進行30多秒的Flyby。使用MSI Afterburnner進行Benchmark。這樣的測試方法並不能完全嚴格重複，因為多人遊戲的進程是不可控制和重複的，但鹿特丹場景對於DXR的體現最為充分，64人混戰的多人遊戲負載也更為接近玩家實際遊戲情況,特別是各種爆炸煙霧特性大幅拉低了最低FPS，因此我的測試成績明顯低於其他媒體的性能測試成績，用單機測試是明顯不嚴謹的，沒幾個人會無聊玩戰地的單人劇情。

上圖，深灰色是平均FPS，黃色是最低FPS，對於戰地V這樣一款激烈對抗的多人FPS遊戲，MinFPS>60才能正常遊戲。在不開啟DXR的情況，單卡RTX2080TI就基本可以搞定4K Ultra，而RTX2080基本也可以搞定2K解析度。雖然在劇烈爆炸和煙霧的情況下，還是會跌倒60FPS以下，但整體性能還是可用。

那僅有的RTX2080TI 在1080P解析度下DXR設置為LOW才能滿足最為基本的性能需求。而1080P Ultra和1440P Low雖然平均FPS接近60FPS，但最低FPS都才50或者50以下，是完全不能接受的。

而RTX2080即使在1080P DXRLOW的設定下，其性能也不可用，因此RTX2080對於現在唯一一個DXR遊戲是沒有使用價值的，之前我們有計劃測試RTX2070，但現在看完全沒有測試必要。目前RTX2080雖然平均FPS可以接近60FPS，但依然也不能搞定DXR OFF 2K解析度 ，RTX2080在遊戲充分優化之前，我們建議在1080P Ultra DXR OFF的設定下進行遊戲。

單卡搞不定時候可以多卡？在416.81驅動的時候,驅動是提供了對戰地V SLI的支持，雖然只是支持DX11，我們使用Nvidia inspector可以將416.81的SLI Profile導出到最新的416.94,在DX11路徑，SLI的表現可謂完美，雙卡相比單卡性能提升在90%以上。但在DX12之下,SLI無效，更不用說DXR了。因此你需要一片RTX2080TI才能搞定1080P解析度下的DXR LOW，更高DXR畫質和更高解析度現在是不能搞定的，除非後繼遊戲大幅優化，或者增加DLSS或者對SLI的支持。

內存方面在開啟DXR或者在4K解析度下,16GB的內存容量也不能滿足需求，16GB內存在有時候會瞬卡，導致短時間產生極低的FPS，大大影響遊戲體驗，不過都已經RTX2080TI了，相信各位也應該不差錢上32GB了。CPU方面戰地V可以充分利用9900K 8核心16線程，雖然佔用率不算太高，但佔用不高就不等於對頻率和性能沒有需求。

最後我再曬一些由好友SkyWalker提供的RTX 4K截圖(稍微後期處理加了暗角)，雖然4K DXR Ultra在性能上面完全不可用，但的確美輪美奐。

再重複一次本次測試的結論，RTX對於現在的戰地V而言，僅有使用RTX 2080TI在1080P解析度下選擇LOW DXR才有實用價值，可以穩定在60FPS以上進行遊戲，並且從視覺想過上，DXR的反射相比基於SSR的反射也沒根本性的提升。同時為了實現光線追蹤Turing架構顯卡為了增加RT Core，使得晶元的面積大幅擴大，成本攀高，付出的代價可謂沉重。但即使如此，追求究極真實的電腦圖像，光線追蹤毫無疑問是最為關鍵的一步，雖然現在邁出這一步代價很大，但這一步終究需要邁出，而不能斤斤計較。

在2007年Crysis橫空出世的時候，我使用的旗艦華碩8800GTX在1024x768下僅能跑25FPS,但當時的震撼直到現在依然讓我覺得記憶猶新。只有這樣革新性的遊戲才能觸發玩家的需求，給硬體發展提供足夠的推動力。在若干年之後，人們在回顧遊戲和圖像發展史的時候，也肯定會記住今天的RTX ON的戰地V和RTX顯卡。就如人們會記住2002年的DOOM 3和2007年的Crysis一樣。

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