GeForce RTX 全新顯示卡世代強在哪裡？先來理解兩大關鍵技術

顯示卡晶片大廠 NVIDIA 在去年中推出了最新世代的顯示卡 NVIDIA GeForce RTX 系列，採用第八代圖靈（Turing）架構，不僅運算速度比上個世代的顯示卡提升，更加入了兩大關鍵技術：「即時光線追蹤」（Real-Time Ray Tracing）與「深度學習超高取樣」（Deep Learning Super-Sampling, DLSS），將家用電腦的繪圖能力帶到新境界。

要了解 GeForce RTX，就得先從架構開始說起。NVIDIA 在最新的圖靈架構中，為 GeForce RTX 顯示卡配置了 RT Core 與 Tensor Core 兩個運算單元，分別負責不同的任務。

RT Core 專責運算光線追蹤

圖靈架構中的 RT Core，負責運算「追蹤光線」的任務，但光線追蹤它並非新技術，只是過去無法在家用領域中普及，原因是它會消耗太多 GPU 資源，所以現今遊戲若要渲染光影效果，多半採用了光柵化（Rasterization）技術來達成，但效果就是比光線追蹤來得差。

所謂光線追蹤，即是運算光線碰到不同材質的物體時，所折射、反射出的不同型態，並且透過顯示卡渲染忠實呈現出來，達到接近真實世界的影像。RT Core 的任務非常單一，就是耗費全力使用 Bounding Volume Hierarchy（BVH）演算法，以計算光線的折射與反射。正因為專責運算光線，所以其效率比起純用 GPU 運算來得更好。

簡單來說，NVIDIA 透過新增的 RT Core 來解決光影呈現兩大難題：效率與真實性，大大提升了繪圖場景中，運算光線結構的速度，也因此讓原本只能「離線」運算的光影變動效果，可以被「即時」呈現出來。只要遊戲引擎支援對應的 API，光線追蹤將可以大幅提升遊戲中的光影真實度，而且基本上不會影響到原本畫面流暢性。

Tensor Core 讓反鋸齒更省資源

至於在 Volta 架構上就已經出現的深度學習核心 Tensor Core，NVIDIA 也在 GeForce RTX 顯示卡中，為它賦予新的任務，那就是用人工智慧演算法，實現「深度學習超高取樣」（DLSS），帶來效率更好的反鋸齒效果。

反鋸齒相對於光線追蹤，玩家應該更為熟悉。在過去，為了讓 GPU 渲染出來的畫面更加平滑，都會透過 MSAA、MFAA 或 TXAA 等反鋸齒技術，透過採樣來獲得不失真的畫面。但是，增加採樣點也意味著更嚴重的 GPU 資源消耗，對此 NVIDIA 拿出的對策，就是用 AI 人工智慧與超級電腦來解決這個問題。

簡單來說，DLSS 就是透過 NVIDIA 的 NeuralGraphics Framework 超級電腦，先蒐集眾多遊戲中，一組數千張 64 倍超高取樣的完美圖像，以及另一組未開啟反鋸齒的圖像，一併交給神經網路進行訓練，看看 AI 如何用較低的效能，模擬出 64 倍取樣的畫面品質，最後就會形成一個通用模型。

接著，NVIDIA 再為上述的通用模型，加入某款遊戲的完美圖像，利用同樣的方法進行針對化訓練後，就可以取得某款遊戲專用的模型。當玩家開始遊玩擁有 DLSS 模型的遊戲後，GeForce RTX 顯示卡中 Tensor Core，就會利用先前的學習成果，渲染出一個接近 64 倍取樣的畫面濾鏡，套用到玩家的遊戲畫面中，同時降低遊戲內部的渲染解析度，讓玩家在擁有超高反鋸齒畫面之餘，也能兼顧遊戲順暢運行所需的效能。

兩大技術造就 GeForce RTX 平台

「即時光線追蹤」與「深度學習超高取樣」，是 GeForce RTX 顯示卡最關鍵的兩大技術，並且都是針對遊戲而來。NVIDIA 強調，透過 GeForce RTX 平台，玩家可以體驗到更上一層樓的畫面表現，並兼具遊玩過程的流暢性能。

第八代圖靈架構的 GeForce RTX 顯示卡，不再只是一昧的追求運算速度，而是透過為專門任務打造的 RT Core 與 Tensor Core，帶來電腦繪圖領域的重大突破，用不同思路打造次世代的高效能顯示卡。

GeForce RTX 真實用或只是炫技？探討「即時光線追蹤」對遊戲而言的必要性！

在 NVIDIA 推出 GeForce RTX 系列顯示卡之後，號稱革新遊戲界的「即時光線追蹤」（Real-Time Ray Tracing）與「深度學習超高取樣」（Deep Learning Super-Sampling, DLSS）這兩項功能，獲得了非常大的關注。

大部分的玩家對於「即時光線追蹤」和「深度學習超高取樣」能夠進一步提升遊戲體驗，並沒有太多的質疑，畢竟就演示畫面來說，其效果好到令人嘆為觀止。但是就遊戲開發業界，甚至於競爭對手 AMD 來說，他們卻發出了與終端消費者不太一樣的聲音。

其中最大的質疑，在於「即時光線追蹤」功能於遊戲場景應用時的「必要性」。

畫面體驗的提升無庸置疑

無論是玩家或遊戲開發者，追求極致的遊戲畫面，甚至於場景的真實性，是雙方共同的目標。「即時光線追蹤」相較於過去的光線渲染技術，確實大幅提高了遊戲的繪圖表現，使電腦演算出來的影像，更接近現實生活。

在過去，「光線追蹤」這類技術多用於電影工業。為了打造徐徐如生的畫面，許多電影特效團隊會不計成本，透過大量硬體資源，去運算出和真實世界並無二致的動畫特效，使其呈現在電影中時，能夠使觀眾有強烈的代入感，分不清楚虛擬或者現實。

當「光線追蹤」應用到遊戲上，要考慮的事物就遠比電影呈現來得更多，不單單要考量畫面呈現上的「真實」，更重要的是能否對玩家的遊戲體驗有所提升。就現在的「即時光線追蹤」技術而言，畫面品質或許比以前來得更好，但玩家的體驗卻可能因此下降，最明顯困擾就在於畫面幀率（FPS）。

無法保持流暢性成為硬傷

根據 3DMark「Port Royal」測試，以及許多使用者試玩《戰地風雲5》、《古墓奇兵：暗影》等遊戲，開啟「即時光線追蹤」技術後得到的結果，他們發現即便最頂規的 GeForce RTX 1080 Ti 顯示卡，擁有強大的 RT Core 來處理光線追蹤所需的運算效能，4K 解析度遊戲時，畫面幀率依然難以保持在 60 FPS，這對玩家而言是個「硬傷」！

NVIDIA 在日前發表了一篇報告，指出高幀率確實有效提高玩家於遊戲中的表現，更推薦玩家換上最新、最強的硬體，才能於遊戲戰場裡無往不利。但是，GeForce RTX 系列顯示卡主打的「即時光線追蹤」技術，卻反而會讓遊戲的 FPS 下降，如此的矛盾讓玩家一時之間難以於「畫面品質」與「遊戲體驗」中做出取捨。

NVIDIA 的競爭對手 AMD 在先前的報導中，甚至表示「現今 99% 的玩家與光線追蹤無關」，直言目前支援「即時光線追蹤」的遊戲太少，3DMark「Port Royal」基準測試也不夠客觀，簡單來說光線追蹤對「現在的」遊戲玩家來說沒有任何好處。

只不過，雖然 AMD 指出現有的「即時光線追蹤」於遊戲中並沒有絕對的必要性，但它們還是透過 Radeon Pro Render 提出了全套的解決方案，而且在未來的日子一定會對遊戲中的光線追蹤功能做出支援。

開不開「光追」見仁見智

總結以上的看法，筆者認為「即時光線追蹤」並非是一個雞肋的功能，它對於遊戲畫面表現的提升，有著絕對的幫助。但在現今支援的遊戲太少，整體技術成熟度還「差了一點」的情況下，有沒有必要在遊玩時開啟光線追蹤功能，則是見仁見智。

如果你是一個追求即時反應，遊戲體驗優先的玩家，那換上 GeForce RTX 系列顯示卡後，如果遊戲具備「即時光線追蹤」支援，那或許關閉此功能以換得較高的 FPS，是個比較好的決定。但若是休閒玩家，想要感受最極致的畫面呈現，那麼即便 4K 解析度下只有 50 FPS 左右的流暢度，開啟「即時光線追蹤」也算是必要的犧牲。