盡管每一代新顯卡由於架構和制程工藝的雙重改良,相對於上一代的同檔位顯卡都會有巨大的提升,土豪玩傢當然是每當一代新顯卡問世時都直接升級最新一代顯卡就行,但是對於大多數玩傢來說,一張顯卡的價格畢竟是個不少的數目,所以多數玩傢還是會理性的選擇隔代升級,於是,顯卡的“三代同堂較量”就成瞭一個熱門話題。
在以往,大多數評測對於顯卡的三代同堂較量多是選擇進行幀數對比的方式,看看同樣的畫質設置下,新一代顯卡能以多大的增幅更流暢的進行遊戲。而這次,我們打算另取一個方向,看看在同幀率的情況下,新一代顯卡能在畫質的體驗上帶給我們什麼樣的提升。
這次“三代同堂較量”的顯卡選擇,選擇的是尤為具有代表性的英偉達60檔顯卡。
為何選擇60檔顯卡
曾於2016年發佈的GTX 1060顯卡創造瞭一代銷量神話,時至今日仍是Steam硬件調查數據庫中市場保有量第一的顯卡,並且幾乎是第二名和第三名加起來的總和,可以說GTX 1060是名副其實的一代釘子戶顯卡瞭。
而英偉達最近發佈的RTX 3060顯卡則在發佈會上直接指出它的目標就是去替代GTX 1060的位置,表示盡管GTX 1060是它們歷史上最成功的60系列顯卡,但在2021年的今天它已經不能良好的完成遊戲任務瞭,尤其是光線追蹤以及DLSS技術的缺失,英偉達很有信心具有光線追蹤以及DLSS技術的RTX 3060可以拔掉GTX 1060這個釘子戶,成為新一代主流玩傢的顯卡選擇。
這其中重要的光線追蹤以及DLSS技術可以說都是提升遊戲畫質方面的技術,特別是光線追蹤,英偉達通過在GPU中添加專門的專用的RT Core核心,讓顯卡可以實時渲染出類似現實生活中的各種光影效果成為現實,讓遊戲畫面體驗躍上一個新的紀元,於是這次我們就同時拿出GTX 1060、RTX 2060和RTX 3060這近三代的英偉達60檔顯卡,在遊戲保持相同幀數的情況下,看看更先進的顯卡可以在畫面上帶來什麼樣的區別,是否足夠讓老玩傢足夠有升級顯卡的動力。
三代60檔顯卡規格對比
GTX 1060、RTX 2060和RTX 3060的規格對比如下:
三代60檔顯卡的主要區別
RTX 2060相比GTX 1060的主要區別就是在硬件方面新增加瞭Tensor Cores和RT Cores,這是分別專門用於AI計算和光線追蹤計算的專用核心,而RTX 3060相比RTX 2060的主要區別就是Tensor Cores和RT Cores分別升級到第三代和第二代,這裡簡單回顧一下Tensor Cores和RT Cores。
RT Cores
RT Cores是顯卡實現計算機圖形學的一大突破,讓Real-Time Ray Tracing實時光線追蹤成為瞭可能。在沒有RT Core幫助下,顯卡也能實現光線追蹤,但效率奇低,而RT Cores是專門為光線追蹤計算服務的,實質上它是一條特異化的專用流水線,用於加速計算包圍盒層級(BVH)遍歷以及光線和三角求交。
RTX 2060上的RT Cores是第一代RT Cores,而到瞭采用安培架構打造的RTX 3060,則搭載上瞭第二代RT Cores,第二代RT Core中加入瞭NVIDIA設計的插值算法,在保證動態模糊精確性的同時提高瞭該情況下的實時光線追蹤效率,官方稱最高可以實現8倍於前代的速度。另外,在基礎的BVH計算上面,新一代RT Core也能夠快上2倍。
Tensor Cores
再就是Tensor Cores,Tensor中文裡面就是張量,區別於我們常見的標量(0維)、矢量(1維)、矩陣(2維),張量擁有3維或者更高維,本質核心上就是一個數據容器,可以包含更多維度數據。而目前深度學習就是通過極大量數據運算計算出最終結果,通常會用到矩陣融合乘加(FMA)運算,而Tensor Core區別於ALU整數運算,天生就是為這種矩陣數學運算服務。
並且,NVIDIA利用Tensor Core開發出瞭DLSS,一種新的抗鋸齒技術,可以實現在較低的輸入樣本數下更快地渲染,輸出渲染畫面與TAA質量相似。
RTX 2060上的Tensor Cores是第二代Tensor Cores,RTX 3060則搭載上瞭第三代Tensor Cores,第三代Tensor Core除瞭在效能方面有提升之外,還對稀疏矩陣運算提供瞭支持,整體效能有很大提升。
測試平臺及說明
具體的測試顯卡方面,GTX 1060和RTX 2060是有英偉達公版的,故而采用瞭官方的公版顯卡,而這一代的RTX 3060隻有非公版顯卡,這裡拿來參加測試的是華碩的ROG STRIX RTX 3060 O12G GAMING。
處理器為AMD的銳龍9 5950X,主板是ROG CROSSHAIR VIII FORMULA主板,內存是2條8GB的Tt ToughRAM DDR4-3600內存組成的16GB雙通道配置,並且在BIOS中打開XMP讓內存運行在3600MHz的頻率,電源是ROG的1200W雷神電源,其他各方面配置也是足夠高的,盡量排除瞭系統瓶頸。顯卡驅動使用的GeForce Driver 461.72,操作系統則為Windows 10 64位 Build 20H2。
遊戲方面我們選擇瞭《賽博朋克2077》這款時下大熱的新一代單機大作,這款遊戲采用瞭眾多新的技術來打造精美的遊戲畫面,包括光線追蹤反射、環境光遮蔽、陰影、漫射照明、全局照明和 DLSS等,除瞭支持眾多最新的圖形技術之外,選擇這款遊戲還有一個原因是它可以隨時在遊戲進程中調節畫質選項而不必重新從存檔點載入遊戲,這樣在不同畫質下的對比截圖可以盡量保持在同一視角方便我們對比畫面的區別。
首先,我們在各張顯卡的平臺上面將《賽博朋克2077》的幾種預設畫質都跑一遍,得出不同畫質下的遊戲幀率。GTX 1060在當年有著非常好的1080p分辨率下的遊戲表現,這次也是在1080p分辨率運行《賽博朋克2077》,看看面對如今的最新3A大作,GTX 1060尚能飯否呢?
在GTX 1060平臺上,《賽博朋克2077》隻有四種預設畫質選項,分別為低、中等、高、超級,並沒有開啟光追的預設畫質選項。從這四種畫質下的遊戲幀數來看,即使是最低的畫質,GTX 1060也並不能達到60幀的流暢線,而對於30幀的及格線來說,也僅在低和中等這兩種預設畫質下可以達到。
接著是RTX 2060平臺,由於我們是要在“同幀率下比較遊戲畫面區別”,所以參考前面GTX 1060的幀率數值和我們之前對於《賽博朋克2077》的配置需求測試,為瞭滿足幀率近似,在RTX 2060平臺上,我們首先將遊戲分辨率設為2K,然後得到不同預設畫質下的遊戲幀數如下:
然後是RTX 3060平臺,同樣是將遊戲分辨率設為2K,然後得到不同預設畫質下的遊戲幀數如下:
本次是在“同幀率下比較遊戲畫面區別”,理論上保持完全一致的幀率來對比畫面是最嚴謹的,不過在預設畫質下其實也很難保持完全一致的幀率,而如果再細微調節各個具體的畫質選項則每個玩傢的調節方式又不一樣,並且多數玩傢還是通過預設畫質進行遊戲的。
經過討論,本次打算以GTX 1060平臺27.6幀時的畫面(1080p,高畫質),對比RTX 2060平臺31.8幀時的畫面(2K,光線追蹤:中等)和RTX 3060平臺36.5幀時的畫面(2K,光線追蹤:超級)的區別。也就是來看看更新一代的60檔顯卡,在幀數微微升高的情況下,還能在畫面體驗上帶來哪些提升。
同幀率下的遊戲畫面對比
GTX 1060遊戲畫面對比RTX 2060遊戲畫面
首先我們對比GTX 1060和RTX 2060的遊戲畫面,如下:
GTX 1060對比RTX 2060,組一
GTX 1060
RTX 2060
上面的對比圖中可以看到,在同樣30幀左右的及格線附近,用能開啟光線追蹤效果的RTX 2060玩遊戲與GTX 1060平臺是完全不一樣的感受,GTX 1060平臺對畫面還是傳統的光柵化處理方式,可以看到地面上的倒影有很清晰的邊界,似乎光源是一個很強的點光源,明顯與遊戲場景中的世界設定矛盾。而RTX 2060平臺采用光線追蹤技術處理的畫面則更加像真實的生活中我們看到的樣子,地上的倒影在邊緣處逐漸模糊。
這裡需要說明一點的是,對於一些小白玩傢來說,第一眼看到會覺得GTX 1060的畫面更清楚,會認為GTX 1060的畫面更好,但其實“更清楚的畫面就等於更好的畫面”這個觀念隻適用於對比都是傳統光柵化的遊戲環境,就拿倒影來說,傳統光柵化的處理隻是對它做簡單的線條處理,是很容易將畫面渲染的邊邊角角都非常清楚,但其實這樣的畫面非常不像現實。
而采用光線追蹤技術處理的畫面首先是要貼近於真實,所以在算力一定的情況下,“貼近真實世界的畫風”這一點是大於“畫面細膩程度的”,至少從《賽博朋克2077》看來,這款遊戲是基於這樣的理念設計的,那麼如何在貼近真實世界的畫風的前提下增加畫面細膩程度呢,一個簡單的方向就是以更高分辨率運行,而自然的,這對顯卡性能的要求又要增加不少,不過這就是後話瞭。
再需要說的一點是,這裡RTX 2060平臺的畫面看起來更模糊一些還有一個原因是DLSS,在《賽博朋克2077》預設的“光線追蹤:中等”畫質下,DLSS是開啟的,DLSS會使畫面鋸齒感更低,但是也會更模糊一點。而對於非遊戲世界畫面的UI界面來說,可以看到RTX 2060平臺由於是2K分辨率,所以UI界面是更清晰的。
簡單來說,從傳統的光柵化到光線追蹤,這個畫面變化是一個質變而非量變,不再沿著追求畫面細膩程度的路線進化,而是轉而先讓畫面貼近現實生活的樣子,再通過性能的提升,運行更高的分辨率,來讓畫面變得更細膩,這樣才能出現同時貼近真實世界又細膩的畫面,而不是傳統光柵化那種細膩但是不真實的畫面。
理解瞭這一點,才能從這些畫面對比圖中領略光線追蹤技術的魅力,對如今的遊戲畫面有準確的理解角度,同時,對於DLSS對於畫面的影響下面的對比過程中也不在每個對比圖上再做贅述,我們隻看最終這些幀率相近的畫面它們的區別就行。
GTX 1060對比RTX 2060,組二
GTX 1060
RTX 2060
這組對比圖中,除瞭RTX 2060平臺采用光線追蹤技術處理的陰影邊緣逐漸模糊,更貼近真實之外,還要註意到右下角的這個石塊與地面之間的陰影,在RTX 2060的畫面中,由於啟用瞭環境光遮蔽,可以看到這個石塊與地面之間的陰影從外到內是逐漸加深的,更有層次感,而GTX 1060的畫面則達不到這樣的感覺。
GTX 1060對比RTX 2060,組三
GTX 1060
RTX 2060
這組對比圖中,註意看這個店鋪陳列架上最上面一排陳列物,在GTX 1060平臺的畫面中,最上面一排陳列物在中間出現瞭攔腰的陰影,而RTX 2060平臺的畫面則將光影效果修正的更加自然,並且陳列架從上到下出現很好的層次感,比如最上面一層最接近燈管的部分有些微過曝,而越遠的地方則亮度逐漸降低。
GTX 1060對比RTX 2060,組四
GTX 1060
RTX 2060
這組對比圖中,一個顯著的差異是右上角血條上面的路燈,盡管RTX 2060平臺的畫面看起來更模糊,但是這個遠處的路燈還是正確的渲染出來瞭,呈現出細條的亮光,而GTX 1060平臺的畫面中則完全是模糊不清的。
RTX 2060遊戲畫面對比RTX 3060遊戲畫面
RTX 2060對比RTX 3060,組一
RTX 2060
RTX 3060
這組對比圖中,從RTX 2060平臺到RTX 3060平臺,可以看到地面中間的這部分倒影愈加彌散,對於漫反射的計算量變得更大。
RTX 2060對比RTX 3060,組二
RTX 2060
RTX 3060
這組對比圖中,除瞭陰影與光亮地面之間的界限層次感更明顯之外,還可以註意到右上角的紅色霓虹燈在光滑的門柱表面的倒影也不一樣,RTX 2060平臺隻有少量的倒影,而RTX 3060平臺的門柱上則出現明顯的紅色霓虹燈的倒影。
RTX 2060對比RTX 3060,組三
RTX 2060
RTX 3060
這組對比圖中,RTX 2060平臺到RTX 3060平臺最明顯的區別在於畫面中間偏右的那個封閉陳列櫃,在RTX 2060平臺的畫面中這部分陳列櫃有明顯的反光,看不清裡面的商品,而RTX 3060平臺的畫面則是能很好的看清裡面的商品。同時,由於右上角大面積的藍色霓虹燈照射,地面也顯得偏藍,這也隻在RTX 3060平臺的畫面可以看到。
RTX 2060對比RTX 3060,組四
RTX 2060
RTX 3060
這組對比圖中,可以顯著的看到地面這灘水中的景象有明顯的區別,在RTX 3060平臺的畫面可以看到水中多瞭遠處的大樓的倒影,而在RTX 2060平臺的畫面中隻有近處強光的倒影。
GTX 1060遊戲畫面對比RTX 3060遊戲畫面
接下來再通過GTX 1060與RTX 3060平臺的畫面對比來領略這種巨大的畫面差異,可以看到相比GTX 1060平臺,RTX 3060平臺可以很好的處理各種光線交互的結果,使得遊戲畫面更加貼近現實生活的原理,而不是簡簡單單的直楞楞的遊戲畫面。
GTX 1060對比RTX 3060,組一
GTX 1060
RTX 3060
GTX 1060對比RTX 3060,組二
GTX 1060
RTX 3060
GTX 1060對比RTX 3060,組三
GTX 1060
RTX 3060
GTX 1060對比RTX 3060,組四
GTX 1060
RTX 3060
總結
對於RTX 3060來說,通過之前的評測可以知道,這一代安培架構的RTX 3060相比上代同檔位的圖靈架構RTX 2060在傳統光柵化性能方面提升幅度算不上很大,但是由於RTX 3060升級到第二代RT Core以及第三代Tensor Core,在光線追蹤性能和DLSS技術方面提升是非常明顯的。
而通過本次的遊戲畫面對比也可以看到,在這種次時代的光追大作中,RTX 3060能在相比RTX 2060幀數更高的情況下還在遊戲畫面方面有巨大的進步,可以體會到更加真實和豐富的遊戲畫面,遊戲體驗自然大增。
而對比GTX 1060來說,這已經完全是兩個世界瞭,用GTX 1060在《賽博朋克2077》中甚至不能開啟預設帶有光追的畫質選項,而通過對比可以看到RTX 3060采用光線追蹤技術渲染的遊戲畫面相比GTX 1060傳統光柵化的遊戲畫面,在場景真實度上是明顯的質變,前者畫面中的光影效果非常接近於真實世界的規律,而GTX 1060平臺的光影則顯得非常的假瞭。
從代表著傳統光柵化渲染時代的基於帕斯卡架構打造的GTX 1060,到代表著開創革命性的實時光線追蹤渲染時代的基於圖靈架構打造的RTX 2060,再到大幅提升光線追蹤渲染效率的基於安培架構打造的RTX 3060,我們可以看到英偉達實現瞭華麗的兩連跳。
在圖靈架構時代,要用搭載著第一代RT Cores和第二代Tensor Cores的RTX顯卡比較好的體驗光追遊戲的話,還是需要定位在高端的RTX 2070 SUPER、RTX 2080 SUPER這些顯卡的,用RTX 2060隻能說嘗個新鮮,勉強能玩,但是到瞭RTX 3060,則真的是將光線追蹤普及的一代,通過第二代RT Cores和第三代Tensor Cores,主流價位的RTX 3060也能有很好的光線追蹤遊戲體驗。
最終,對於英偉達在RTX 3060顯卡發佈會上表示的“替代GTX 1060”的定位,個人覺得這樣的定位是非常精準的,如此巨大的遊戲畫面體驗的差距,確實值得升級,相信這一代的RTX 3060能贏得不少GTX 1060用戶的喜愛。而對於RTX 2060的用戶,則總的來說升級意義不大,要升級的話起碼建議RTX 3070起步吧。
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