DirectX-raytracing op GTX-kaarten
Rond april heeft Nvidia een driverupdate uitgebracht waarmee het raytracing naar een groter publiek brengt. Met driverversie 425.31 is de mogelijkheid tot raytracing niet meer voorbehouden aan Nvidia's RTX-videokaarten, maar krijgen ook de meeste GTX-kaarten van de huidige en vorige generatie ondersteuning hiervoor via DXR. Die kaarten moeten het uiteraard wel stellen zonder de speciale raytracingcores die in de RTX-kaarten zitten.
Niet alle kaarten krijgen ondersteuning voor raytracing. Alleen Pascal-kaarten vanaf de GTX 1060 6GB en de RTX-varianten van de Turing-kaarten ondersteunen belichting met raytracing in plaats van traditionele methodes. Volgens Nvidia zijn oudere videokaarten en Pascal-kaarten uit lagere segmenten te traag om nog zinvol voor raytracing te worden ingezet.
Om de proef op de som te nemen, hebben we alle Pascal GTX-kaarten die voor raytracing in aanmerking komen, getest en vergeleken met de prestaties van Nvidia's RTX-kaarten. We doen dat met de games die raytracing ondersteunen en kijken daarnaast naar enkele techdemo's die gemaakt zijn om de effecten van raytracing te illustreren. Een visuele vergelijking van het effect van raytracing in de geteste games hebben we in een eerdere review getoond.
Vergelijking van raytracing in- en uitgeschakeld in techdemo Justice
Verschillende soorten raytracing en tests
Raytracing is een verzamelnaam voor allerlei belichtingstechnieken waarbij realistische belichting van objecten en omgevingen kan worden gerealiseerd. Het is al vele jaren de standaardmethode waarmee afzonderlijke beelden van computergegenereerd videomateriaal worden gerenderd, maar voor realtimetoepassingen kostte dat tot dusver veel te veel rekenkracht. Daarin is met de komst van Nvidia's RTX-videokaarten uit de Turing-generatie verbetering gekomen. Die kaarten hebben speciale raytracingcores aan boord om de benodigde berekeningen uit te voeren.
Dat betekent niet dat een frame van een videogame volledig met raytracing kan worden gerenderd; daarvoor is de techniek nog steeds te rekenintensief. Daarom wordt raytracing selectief toegepast op effecten waarbij het visueel de grootste impact heeft. Het gros van de scène wordt dus nog via traditionele rasterized graphics gerenderd, maar sommige reflecties, schaduwen en globale belichting kunnen met raytracing ten minste ten dele worden berekend.
Omdat elke pixel met lichtstralen moet worden 'beschoten', en elke lichtstraal een of meer keren en in meer of mindere mate kan reflecteren, is het raytracen van een compleet frame bijzonder arbeidsintensief. Om een idee te geven van de hoeveelheid stralen die nodig zijn voor zelfs gedeeltelijke raytracing van een game: de Turing-kaarten kunnen dankzij de RT-cores miljarden stralen per seconde 'afvuren' en de reflecties ervan volgen. De Pascal-kaarten, en de Turing-kaarten zonder RT-cores, moeten dit allemaal in software op de gewone streamprocessors doen en zijn dus stukken trager met raytracing.
Er zijn inmiddels diverse games die raytracing ondersteunen, waarbij het zwaartepunt van de raytracing-implementatie kan variëren. Zo ligt dat zwaartepunt bij Shadow of the Tomb Raider, toevallig zoals de naam doet vermoeden, bij schaduwen. In Battlefield V kun je de effecten van raytraced reflecties goed zien en in Metro Exodus is het effect vooral bij globale belichting goed zichtbaar.

Inmiddels heeft Nvidia ook enkele techdemo's vrijgegeven die aspecten van raytracing nog wat nadrukkelijker belichten. De bekende demo die het bij de aankondiging van de Turing-kaarten liet zien, met de Star Wars Stormtroopers, heet Reflections. Zoals de naam aangeeft, worden daarin vooral reflecties 'geraytraced' in het glimmende pantser van de Stormtroopers en Phasma. Twee andere demo's, Justice en Atomic Heart, illustreren vooral reflecties en schaduwen.
Reflections heeft een maximale framerate van 24fps, dus die kunnen we niet gebruiken voor benchmarks, maar we hebben Atomic Heart en Justice wel op de GTX- en RTX-kaarten gedraaid. Daarnaast hebben we Futuremarks Port Royal uit 3DMark getest, evenals de eerder genoemde games met de kaarten die hard- danwel softwarematige raytracing ondersteunen. De GTX-kaarten ondersteunen overigens in geen geval dlss, ofwel deep learning super sampling. Deze neurale net-implementatie van anti-aliasing met supersampling van Nvidia zou te rekenintensief zijn op gpu's zonder tensorcores.
Gamebenchmarks
We hebben de prestaties van de GTX-videokaarten in drie games met raytracingondersteuning getest. Daarbij hebben we ons beperkt tot een resolutie van 1920 bij 1080 pixels, aangezien het onrealistisch is de GTX-kaarten meer pixels met raytracing te laten renderen. De GTX-kaarten hebben namelijk al genoeg moeite om speelbare framerates op full hd te halen.
We hebben steeds de raytracinginstellingen op High gezet; alle games hebben deze instelling en dat maakt het vergelijken iets gemakkelijker. In alle gevallen* staat dlss uit, omdat de GTX-kaarten deze techniek niet ondersteunen door hun gebrek aan tensorcores. Van sommige kaarten ontbreken de scores van raytracing; de 2080 Ti heeft geen Battlefield-score, en van de 2080 Ti en 2080 ontbreekt een raytracingscore van Tomb Raider en Metro. De oorzaak hiervan is een onbekende bug.
We vergelijken de scores met en zonder raytracing ingeschakeld: in de grafieken geven we, wegens technische beperkingen, de raytracingscores als minimale framerates weer en de scores zonder raytracing als gemiddelde framerates. Edit 25 april: we hebben tabellen met de framerates met en zonder RTX en de procentuele verschillen tussen beide toegevoegd.
*In Battlefield V is het voor de RTX-kaarten niet mogelijk om RTX in te schakelen zonder ook dlss in te schakelen.
Battlefield V
Kaart |
RTX aan |
RTX uit |
Prestatieverlies RTX |
RTX 2080 Ti |
nnb |
160,5fps |
nvt |
RTX 2080 |
83,4fps |
144,4fps |
-42,2% |
RTX 2070 |
82,3fps |
122,2fps |
-32,7% |
RTX 2060 |
72,2fps |
108,8fps |
-33.,6% |
GTX 1660 Ti |
46,4fps |
97,1fps |
-52,2% |
GTX 1660 |
43,5fps |
80,6fps |
-46% |
GTX 1080 Ti |
67,2fps |
139,5fps |
-51,8% |
GTX 1080 |
54,8fps |
116fps |
-52,8% |
GTX 1070 Ti |
50,3fps |
105,3fps |
-52,2% |
GTX 1070 |
44,8fps |
100fps |
-55,2% |
GTX 1060 |
29,5fps |
63,1fps |
-53,3% |
Met een GTX 1060 kun je raytracing maar beter uit laten staan, maar met de overige GTX-kaarten haal je geen onverdienstelijke framerates in Battlefield V. We hebben de raytracingsettings hierbij op High staan. Op lagere instellingen haal je weliswaar hogere framerates, maar is het raytracingeffect minder duidelijk. Raytracing trekt wel een zwaardere wissel op de GTX-kaarten dan op de RTX-kaarten. Dat is logisch, want de streamprocessors moeten bij de GTX-kaarten alles berekenen, terwijl bij de RTX-kaarten de RT-cores ten minste een deel van de last op zich nemen.
Metro Exodus
Kaart |
RTX aan |
RTX uit |
Prestatieverlies RTX |
RTX 2080 Ti |
nnb |
101fps |
nvt |
RTX 2080 |
nnb |
81fps |
nvt |
RTX 2070 |
55fps |
64fps |
-14,1% |
RTX 2060 |
45fps |
55fps |
-18,2% |
GTX 1660 Ti |
20fps |
45,6fps |
-56,1% |
GTX 1660 |
17fps |
40fps |
-57,5% |
GTX 1080 Ti |
37fps |
73fps |
-49,3% |
GTX 1080 |
26fps |
64fps |
-59,4% |
GTX 1070 Ti |
26fps |
55,3fps |
-53% |
GTX 1070 |
22fps |
49fps |
-55,1% |
GTX 1060 |
15fps |
35fps |
-57,1% |
Metro: Exodus is veel zwaarder dan Battlefield V en eigenlijk kun je alleen als je een 1080 Ti in je systeem hebt met een gerust hart raytracing aanzetten. Sterker nog: ook de RTX-kaarten halen nauwelijks leuke framerates in Metro. Tevens valt op dat de GTX-kaarten procentueel nog veel lager scoren met raytracing aan dan de RTX-kaarten. De framerates worden meer dan gehalveerd bij de GTX-kaarten.
Shadow of the Tomb Raider
Kaart |
RTX aan |
RTX uit |
Prestatieverlies RTX |
RTX 2080 Ti |
nnb |
146fps |
nvt |
RTX 2080 |
nnb |
127fps |
nvt |
RTX 2070 |
68fps |
99fps |
-31,3% |
RTX 2060 |
56fps |
90fps |
-37,8% |
GTX 1660 Ti |
38fps |
83fps |
-54,2% |
GTX 1660 |
34fps |
75fps |
-54,7% |
GTX 1080 Ti |
54fps |
112fps |
-51,8% |
GTX 1080 |
46fps |
98fps |
-53,1% |
GTX 1070 Ti |
38fps |
82fps |
-53,7% |
GTX 1070 |
32fps |
81fps |
-60,5% |
GTX 1060 |
21fps |
53fps |
-60,4% |
In Tomb Raider haalt de 1080 Ti prima framerates en is de kaart ongeveer even snel als de RTX 2070. Kaarten onder de GTX 1080, inclusief de GTX 1660, halen wel erg lage framerates, maar alleen de 1060 duikt onder de 30fps. Ook in Tomb Raider belast raytracing de GTX-kaarten veel meer dan de RTX-kaarten. Er blijft net als in Metro minder dan de helft van de framerate over, tegenover ruwweg tweederde bij de RTX-kaarten.
Synthetische benchmarks
We kunnen de techdemo's niet draaien op systemen zonder raytracing. Zoals we eerder aanhaalden, hebben we Star Wars-demo Reflections niet meegenomen in de benchmarks, omdat die op 24fps is gecapped. Van Justice hebben we een vergelijkende video opgenomen, want in die demo kun je raytracing in- en uitschakelen. Zo kunnen we mooi het, voor demodoeleinden behoorlijk over-the-top-, effect van reflecties laten zien.
Justice
De techdemo's zijn uiteraard gemaakt om zoveel mogelijk het effect van raytracing te laten zien. Het is dan ook niet vreemd dat Nvidia's RTX-kaarten extreem goed scoren en de GTX-kaarten ver achterblijven.
Atomic Heart
Wat voor Justice geldt, gaat ook voor Atomic Heart op. Waar de RTX-kaarten in Justice ongeveer drie keer zo snel zijn als de GTX-kaarten, zijn die kaarten in Atomic Heart 'nog maar' ongeveer twee keer zo snel.
Port Royal
- 3DMark Port Royal
- 3DMark Port Royal - FPS
Ook in Port Royal, waar de test is gemaakt om raytracing te benchmarken, zijn de prestaties van de RTX-kaarten twee tot vier keer zo goed als die van de GTX-kaarten. De GTX 1080 is echter ongeveer even rap als de 1660 Ti. In Justice is een GTX 1080 Ti nodig om de 1660 Ti te evenaren.
Conclusie
Raytracing voor een groter publiek toegankelijk maken klinkt als een goed plan, maar de bruikbaarheid is beperkt. Dat komt deels doordat Nvidia DXR via zijn 425.31-driver alleen voor kaarten vanaf de GTX 1060 6GB ontsluit en deels doordat het raytracen op de gewone streamprocessors een behoorlijke wissel op de prestaties trekt. Dat neemt niet weg dat in de paar games waarin raytracing momenteel wordt ondersteund, toch nog aardige prestaties overblijven als je raytracing op GTX-kaarten inschakelt. Dat geldt niet voor alle games noch voor alle Pascal-kaarten.
Zware games als Metro worden al snel een diashow op minder krachtige kaarten. Een game als Battlefield V blijft echter, in ieder geval op 1080p, nog aardig speelbaar als je raytracing inschakelt. Of je dat op de minst krachtige ondersteunde kaart, de GTX 1060, moet doen, kun je je afvragen, want de framerate duikt net onder de 30fps met raytracing op High. Desondanks trekt het inschakelen van raytracing een buitensporige wissel op de prestaties van de GTX-kaarten. Bij de RTX-kaarten, met RT-cores, was de extra belasting al flink en zakken de framerates met ruwweg een derde in, maar bij de GTX-kaarten worden de framerates minstens gehalveerd. Bij de GTX-kaarten van de Turing-generatie zou dat, dankzij de verbeterde architectuur, beter moeten zijn, maar ook daar zien we enorm prestatieverlies door raytracing.
Games als Battlefield maken maar voorzichtig gebruik van raytracing, want als we naar Nvidia's techdemo's kijken, zien we een heel ander beeld. De RTX-kaarten scoren veel beter in de synthetische benchmarks, waar de nadruk sterk op raytracing ligt. Dat zou in de toekomst slecht nieuws kunnen zijn voor de GTX-kaarten, die nu nog aardig meekomen in games met raytracingondersteuning.
Vooralsnog wordt de soep niet zo heet gegeten als ze wordt opgediend. Zeker de krachtigere GTX-kaarten kunnen nog aardig meekomen in games als Battlefield. Zo wordt het leven van je Pascal-kaart weer iets verlengd en kun je toch proeven van raytraced games. Dat kan alleen maar goed zijn voor de toekomst, want een grotere doelgroep voor games met raytracing is een prima reden voor developers om dat in nieuwe games te ondersteunen.