GTX 20系列“煤气灶”实测，NVIDIA：高分辨率的未来市场在VR上

    2018年8月21日，英伟达在德国科隆发布了新一代基于Turing架构的显卡：GeForce RTX 2080／2080Ti。预购RTX 2080及RTX 2080TI的朋友基本已经收到实物了，不知道各位对这一新的“煤气灶”是否满意？火力够不够旺？玩笑归玩笑。回到VR行业中，相信有不少观众对新显卡会有疑问，这新显卡对VR能有多大的作用？
    
    借此契机，陀螺菌在广州天河NVIDIA RTX沟通会上采访到NVIDIA中国区技术市场经理朱亮，探讨GeForce RTX 20系列对VR开发带来的可能性。
    “4K基本满足游戏竞技对屏幕的要求，分辨率（高分辨率的使用场景）的未来市场在VR上”，朱亮说道。
    实时光线追踪＋深度学习，把CG电影的效果用在游戏上
    此处推出的新旗舰为GeForce RTX 2080Ti，次旗舰为GeForce RTX 2080，出人意料的是新显卡并没有使用坊间猜测的GTX 1180这一名称。此次的新品，NVIDIA不但将系列名称直接升到GeForce 20，而且舍去了延用十代的GTX这一前置，取而代之的是RTX。
    
    RTX的名称的是由光线追踪Ray Tracing的两个首字母R和T组成，NVIDIA RTX所指的便是实时光线追踪技术。虽然名字听上去很厉害，但相较于全新的Turing架构，其名称的改动就显得微不足道。
    由于Turing架构涉及过多专业性的技术，网上技术论坛已经有较为详细的分析，陀螺菌在此便不做过多的赘述，下文主要以新架构带来的功能和开发可能性进行分析。
    Turing架构其实并不是完全陌生的，去年NVIDIA发布了TITAN V时就已展示过这项架构，这次NVIDIA换了一种方式用Turing架构来构建游戏产品线。按照NVIDIA以往的显卡展示习惯，每一代旗舰游戏显卡都脱胎于该架构的首款TITAN。
    实时光线追踪
    新显卡的测评首先带来刷新率和画面效果的提升。新的两款显卡RTX 2080与GTX 1080Ti在实测中，展示了不俗的成绩，在4K画质下都能稳定流畅地运行游戏。且比GTX 1080Ti高出15左右的帧。有同行的小伙伴使用两款显卡对《使命召唤》进行了测试，RTX 2080达到了的93fps，接近破百。
    
    不仅如此，新显卡提供了新的游戏设计方向，且大大提高玩家的游戏真实度——实时光线追踪。
    传统的3D渲染一直使用一种叫做光栅化技术。这项技术多年来一直是实时渲染的常规技术，长期使用在游戏中。但是这个技术存在一定的缺陷，如光栅化的阴影经常出现混淆和光泄漏，导致程序员需要去进行BUG修复，且真实感弱。而光线追踪技术长期以来被用于非实时绘制，它通过模拟光的物理行为来提供逼真的光照。
    光线追踪通过跟踪光从观看者的眼睛穿过虚拟3D场景时的路径来计算像素的颜色。当它穿越场景时，光可以从一个物体引起反射至其他物体，被物体阻挡会产生阴影，或者穿过透明或半透明物体。所有这些相互作用被组合以产生然后在屏幕上显示的像素的最终颜色。这一种计算工作十分繁重且高负荷的渲染技术，对硬件的要求较高，所以更多的用于制作CG和电影。
    新的GeForce 20在Turing架构的每个SM中新增RT Core是迈向实时光线追踪的关键，硬件加速是实现这一目标的唯一途径。将CG电影的技术用于游戏中，获得更流畅、更好的游戏体验，提高沉浸感。
    在技术的探讨中，朱亮说出了一句：“4K基本满足游戏竞技对屏幕的要求，分辨率（高分辨率的使用场景）的未来市场在VR上。”
    人工智能
    在之前的Volta GV100中，英伟达首次引入的张量核心Tensor Core，而此次的Turing架构中的张量核心是前者的增强版本。它设计增加了INT8和INT4精确模式来测算可接受的工作负载，FP16也完全支持这种工作负载的精确测算。
    在基于Turing的GeForce游戏核心中引入张量内核，将AI实时深度学习引入游戏应用程序。Turing张量核心加速了NVIDIA NGX神经服务的基于AI的特性，增强了图形、渲染和其他类型的客户端应用程序的效率。对此朱亮举了一个例子：“之前的AI学习例如阿尔法狗，它的学习行为就像司机叫新手上路，但是不同的路况就要有指导，这导致有太多的人工干预。Turing张量核心加速和提高了AI的学习过程及能力，现在老司机只要带他开一次，他就可以自己学习了，这可以大大减轻开发者的开发难度和精力。”
    新的NGX神经图形框架将AI集成到整个图形管线中，使AI算法能够执行惊人的图像增强和生成。采用可变速率着色的新图灵着色器架构允许着色器将处理能力集中在细节丰富的区域，从而提高整体性能。例如游戏过程中，AI会着重渲染游玩的画面，对不需要渲染的地方进行适当舍弃。在VR游戏、应用中，游戏的特殊性会出现许多画面渲染上的问题，而人工智能的学习，可以很大程度的减少游戏运行负荷，提高渲染效率。
    Virtual Link接口
    从外观来看，GeForce 20对VR带来的最大的变化就是VirtualLink，现阶段的VR头显与PC的连接需要2－3条线，以HTC为例，需要一个USB接口、一个HDMI接口及另一个充电线。这对终端用户来说会导致线条繁杂的情况，一定情况会限制了玩家在戴着头盔时四处走动的能力。
    
    相信有不少小伙伴尝试过玩到一半，其中一个接口脱落的情况。为了解决这个问题，NVIDIA将其中一个视讯输出端口设计为USB－C并得到SudialLink的硬件支持，叫做VirtualLink。VirtualLink能将VR头盔的供电、显示和回传数据整合到一个USB－C连接上。
    Turing 引入的 USB－C 输出可以支持 HBR3 四信道 DP 支持或者 HBR3 双信道 DP＋ 双信道 SuperSpeed USB3 支持。而 VirtualLink 则跟更一步，在提供 HBR3 四信道 DP 的同时还支持 SuperSpeed USB 3 用于传输反馈控制信号。USB－C 和 VirtualLink 都能为头盔供电，其中 USB－C 提供了 100 瓦的可选供电支持，而 VirtualLink 则是强制 5 瓦、可选 27瓦。如果头盔的耗电在 27 瓦内，使用一根 VirtualLink 就能满足包括供电、显示、控制反馈，比目前的三根线要简单多了，而它的接口同样是 USB－C。
    
    目前，VirtualLink 获得了 NVIDIA、AMD、微软、Oculus、Valve 的支持。据朱亮透露国内已经有三家头显设计厂商在进行基于VirtualLink接口的头显设计，而HTC目前并没有与英伟达有技术交流。
    在接口设计上，陀螺菌咨询了VirtualLink转接外设技术的相关问题（通过转接器将之前的USB线和HDMI线转换成VirtualLink），朱亮表示：“在理论上是可行的。”开发者们对此有没有一些新的想法呢？

    VR游戏开发空间扩大，更宽的视域，更沉浸的音效
    以上便是GeForce 20带来新的技术进步，对于VR而言，能在4K的分辨率下，保持60Fps以上的游戏体验，就能有流畅且不会晕眩的游戏体验。但是4K的VR头显，技术还不太完善。VR体验现阶段最大的限制有两个，其一是头显硬件，其二是主机硬件能否保证优质画面及流畅性。
    
    “在VR游戏体验中，更多的是注重沉浸感和真实度，传统的显卡是没法达到实时光线追踪，且此次显卡带的HW－Accelerated RT Audio（声学模拟）和Variable Rate Shading（可变速率着色）。能更好的达到模拟现实，让游戏体验更加真实。”朱亮说道。
    除了上文所写的功能外，新的显卡在VR方面还带来声音的效果渲染的功能——HW－Accelerated RT Audio（声学模拟）。这个功能能让游戏的声音效果与环境的画面重合，让声更加真实，让游戏的沉浸感受更强。
    
    另一方面人工智能芯片还带来一项新功能——可变速率着色（VRS， Variable Rate Shading） 。这个功能能够优化渲染。主要方法是在场景的细节区域中应用更多着色性能，并在拥有较少可感知细节的场景中限制性能。这可以降低场景外围区域（用户不太可能留意的区域，尤其是当与眼动追踪相结合时）的着色率，从而用于焦点渲染。这使得大场景的VR世界有更好渲染效果，减少渲染功耗。
    在英伟达的VR技术，有一个名为Multi－View Rendering（超宽视域）的功能，这项功能支持头显开发者在设计VR头显时，更进一步扩充视域面积。在现阶段的VR头显中，不难发现会存在边缘视觉死角的问题。玩过Oculus Go的小伙伴都知道，由于头显模型的设计的影响，不少东方人在使用时出现漏光的问题，这会导致游戏体验很“出戏”。要解决这个问题，提高玩家沉浸感，需要让头显的视域大于眼睛的视域。让眼睛的视域重合在游戏世界当中。
    考虑到有的观众是游戏玩家，陀螺菌也查找了相关的性能资料。在性能提升方面，国内的游戏网站Game234对2080TI在SteamVR进行基准测试。RTX 2080TI的性能几乎是GTX 2080的两倍，2080也要比1080好上大约50％。这也比使用DX11、DX12进行测试得到的结果差距更大，在这些环境下，2080会比1080强大约30％－40％。2080TI比1080TI快大约30％，但要注意的是，未来那些使用RT或者Tensor核心的游戏将会得到更好的优化。
    从测试结果来看，新一代英伟达显卡对于VR程序的图形显示优化有了大幅度的提升。对于Vive Pro、三星玄龙或者StarVR这些高分辨率的VR头显来说，2080或者2080 TI提升的图形处理性能将会大大提升显示效果。
    英伟达为代表的巨头都在不停的推动行业的发展
    除了上面所提的功能之外，在很多细节方面也有设计了不少新的功能，以用于方便开发者进行开发。从2016年GTX10系列到现在的RTX20系列，我们能看到英伟达在不断的在画面、刷新率、优化等领域刺激和推动着VR硬件的发展，且以十分前沿的思想去推动VR行业的发展。
    
    上面所提的很多功能中，在现阶段很难找到相关的硬件进行配置，以4K头显为例，现在市场上的单眼4K头显仅有小派和Star VR两家。且这些设备都是今年发布的产品。虽然产品少而且还不能达到理想的状态，但是我们还是能从中看到VR行业的发展。VR产业的发展不是仅靠一家就可以推动的，电脑配置、头显终端、芯片等都是其发展的要素缺一不可。
    今年VR行业虽然整体较为偏冷，但是我们还是能看到不少大厂在用实际行动在为这一个行业的发展打基础。
    NVIDIA 全球副总裁、中国区总经理张建中在之前的采访中也多次提到：“VR 是非常有前景的行业，我非常看好 VR 的发展，在今后很多年的发展当中，VR 将会一直引导整个计算行业跟图形行业的发展。在过去几年当中，我们发现整个行业生态系统已经慢慢建立起来了。＂
    而英伟达，则正是给VR构建生态的重要一员。
    虽然在投资领域英伟达没有的太多动向，但其在 VR领域却有着不少的研究，在今年3月份英伟达与无人驾驶汽车平台DRIVE进行虚拟远程控制汽车；在今年4月份英伟达Holodesk将IKinema动捕技术整合到其体系之中，并进行相关技术研发；在今年9月份英伟达为开发者推出VRWorks SDK 3．0版本等。我们能看到其在VR领域的耕耘。