热点传感器 台积电取得数字传感器与识别和映射数字传感器网络中的热点的方法专利,实现识别和映射集成电路的区域内的热点
台积电取得数字传感器与识别和映射数字传感器网络中的热点的方法专利,实现识别和映射集成电路的区域内的热点
金融界2024年4月8日消息,据国家知识产权局公告,台湾积体电路制造股份有限公司取得一项名为“数字传感器与识别和映射数字传感器网络中的热点的方法“,授权公告号CN113260091B,申请日期为2020年11月。
专利摘要显示,数字传感器网络覆盖在集成电路上,用于识别和映射集成电路中的热点。该数字传感器网络可以包括分布在集成电路的集成电路组件的区域内的多个数字传感器。多个数字传感器中的每个可以包括环形振荡器,并且可以配置为输出在指定时间段内计数的环形振荡器的计数值。可以提供传感器网络控制单元,该传感器网络控制单元经由通信电路通信地连接至多个数字传感器。传感器网络控制单元可以配置为从多个数字传感器中的每个接收包括计数值在内的多个计数值,并且识别集成电路的区域内的热点。本发明的实施例还涉及识别和映射数字传感器网络中的热点的方法。
本文源自金融界
影驰RTX 4080 16GB 星曜OC评测 千重镜面光影美学
自NVIDIA RTX 4080发布以来,各AIC品牌也相继推出了自家的不同系列显卡,今天为大家带来的是影驰 GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC显卡的评测。
说起星曜,大家的印象一定是白色、透明,以及星耀娘。在RTX 40系显卡中,影驰延续了上一代产品的精髓并在细节处做了较大的改动,尤其是系列IP星耀娘……也更吸引眼球了。
1 影驰 GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC 概览
本次影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC在包装上与上一代有较大的差别,由于RTX 40系显卡尺寸的增加以及内部配件更丰富,所以整体尺寸更大,全新设计的星耀娘更好看。
在配件方面,除了辅助供电转换线,和5V的灯光同步线,还有星曜专属的 ARGB 支撑架,支持炫彩光效并可自由调节高度。
影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC依然采用了该系列标志性的钻石切割透明外壳设计,与上一代相比外壳的贴合性更好,想表达的水晶透明质感也更强。
本代星曜同样支持DIY设计,的采用可拆卸的上盖,内部全白设计方便用户打造个人专属外观。这张显卡的整体尺寸为338×139×69(不含挡板)。
影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC采用星卓III散热系统,主动散热部分为3个直径100mm、厚度20mm风扇,每个风扇拥有11篇静霜扇叶,可加大进风量,实现更出色的散热效果。并且在RTX 40系中,星耀系列着重在风扇四周设计了大量钻石切割设计,水晶质感更强。
影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC侧面的系列logo采用千层镜光效,犹如千层镜面。搭配正面三个透明ARGB风扇更能提升电竞氛围。
影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC采用一体压铸的金属背板,白色喷涂搭配星曜系列的logo标志,简洁美观。另外非公版同样采用较短的PCB板,尾部能够看到大面积镂空设计,更进一步保证散热性能。
星卓III内部的散热系统拥有4根直径8mm和5根直径6mm的镀镍复合热管以及大面积高效能均热板和鳍片组成,结合回流焊接工艺,带来更强的散热性能,合金加强件也能有效防止显卡变形。
视频输出接口上,依旧采用了HDMI 2.1 + DP 1.4a*3的四接口设计。HDMI 2.1可支持4K 120Hz HDR、8K 60Hz HDR,对于目前阶段的产品来说完全够用。另外从标准的挡板尺寸,也能够看出本代RTX 40系显卡尺寸的增加。
本次影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC的整卡功耗为320W,采用单16pin的辅助供电。目前已有部分电源厂商发布了最新的ATX 3.0标准高端电源,自带12VHPWR的16pin供电接口,最高可支持600W供电。所以不出意外的话,或许下一代显卡也将采用这样的单16pin来供电。
需要注意的是,目前适用于RTX 30系列的12pin接口和电源转接器与RTX 40系列显卡不兼容。
2 NVIDIA GeForce RTX 4080 架构浅析
本次发布的GeForce RTX 40系显卡由全新的NVIDIA Ada Lovelace架构打造,TSMC 4N NVIDIA定制工艺,旗舰核心AD102达到了恐怖的760亿 个晶体管,而在RTX 30系显卡中为280亿个。
与上一代NVIDIA Ampere相比,NVIDIA Ada Lovelace在相同功率下,具有2倍以上 的性能提升,最高可达到90-TFLOPS 的着色器数据吞吐量。
本次发布的GeForce RTX 4080达到49-TFLOPS ,而不久前发布的RTX 4090则为83-TFLOPs, 相比上一代NVIDIA Ampere则只有40-TFOPs,提升还是非常大的。
完整AD102核心
完整AD103核心
完整的AD103共有7个GPC(其中1个包含4组TPC);40个TPC、80个SM单元。从AD102和AD103两个完整芯片来看,中间的差距还是不小的。
本次NVIDIA GeForce RTX 4080使用了削减后的AD103芯片,可以看到相比完整的总GPC没变,但少了2组TPC,并且NVENC单元也从6个削减到3个。
其中不难看出完整的AD103核心日后必有他用,或许RTX 4080 Ti将采用满血版的配置。
其实根据完整的架构图就能看出,此次Ada架构整体结构性的改动并不大,这一点从SM单元便能清晰印证,同样的FP32 CUDA核心,同样的FP32/INT32混合CUDA核心,同样的L1级缓存等等。当然,每个SM单元内部的Tensor Core升级为第四代。
不过变化最为显著的,则是第三代光追核心,我们结合两代架构来看。在第二代光追核心中,包含负责边界交叉测试的Box Intersection Engine引擎,和负责三角形交叉测试的Triangle Intersection Engine引擎。
而在第三代光追核心中,还增加了两个新的引擎:Opacity Micro-Map Engines(OMM) 和Displaced Micro-Mesh Engines(DMM), 这两个新的硬件单元可以极大地提升光追性能(具体原理后文详细介绍)。
至此,每2个SM单元组成一个TPC单元,每6组TPC单元组成一个完整的GPC顶层单元(在部分核心中,会出现5组TPC组成一个GPC单元的情况)。
而每个GPC单元又搭载一个独立的光栅引擎、两组ROP分区(每组包含8个ROP单元)。
由于整体架构分析篇幅较长,关于NVIDIA Ada架构的其他新特性就不在这里介绍了,将在文章末尾以附录的形式展开说明,有兴趣的用户可翻至最后。
3 测试平台简介
首先介绍一下测试平台,为了保障影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC的性能发挥,我们的平台也再次进行了全面更新。
本次测试平台的处理器采用了Intel最新的13代i9-13900K,性能强悍,并且电源进行了着重升级。
首先看一下GPU-Z的参数,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC采用AD103核心,芯片面积为379m㎡,相比老大哥RTX 4090小了不少。
拥有9728个CUDA,相比RTX 3080 Ti的10240少5%,不过不同架构下仅用数量来说并不准确,如果数量少性能反而提升,那证明NVIDIA Ada Lovelace的确带来了相当大的优势。
影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC的Boost频率为2580MHz,对比公版的2505MHz有较大提升。
采用16GB GDDR6X Micron显存,位宽为2560bit,显存带宽达到了716.8 GB/s,光栅单元和纹理单元为112和304。
4 理论性能测试
下面先进行的是用来衡量显卡DX11理论性能的3DMARKFS套装:FS,FSE,FSU三者分别对应显卡在1080P、2K、4K的理论性能,取显卡分数实际测试结果如下:
这里着重说明一下,i9-13900K在测试3DMARK FS成绩中存在BUG,GPU占用不足,导致分数较低;这里的FS成绩为i9-13900K处理器关闭小核心测试所得。
在针对显卡DX11性能的3DMARKFS套装测试中,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC主要对比上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti,其中FS提升了48% ;FSE提升了45% ;FSU提升了42% ,综合来看相比RTX 3080 Ti的性能提升约为45% 。而对比刚刚发布的老大哥RTX 4090,综合成绩相差23% 左右。
而在针对DX12环境下的Time Spy和Time Spy Extreme测试中,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相较RTX 3080 Ti的提升分别为:TS提升50% ;TSE提升45% ,综合下来约为48%。
PortRoyal是3DMARK中专门针对光追性能的测试项,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相较RTX 3080 Ti的提升约为42% 。
综合来看,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC的理论性能相较GeForce RTX 3080 Ti的提升约为45% 。
Speed Way测试是3DMARK最新更新的用于测试DirectX12 Ultimate 性能的显卡基准测试。要运行此测试,显卡必须支持 DirectX 12 Ultimate 并包含 6GB 及以上显存。
这项测试结合了实时光线追踪和传统渲染技术来测量显卡性能。场景含有光线追踪反射、实时全局光照、网格着色器、体积照明、粒子和后处理效果。并且有意思的是,Speed Way测试支持自由探索场景,可查看光照及摄像机设置的改变如何影响视觉效果。
在该项测试中,我们对比了刚刚发布的RTX 4090显卡,从1080p分辨率到8K的差距依次为:39%/39%/42%/48%,可以看到在越高的分辨率下RTX 4090大显存的优势越明显,尤其8K分辨率。
另外我们使用3DMARK刚刚更新的DLSS 3进行了相关性能测试。
由于该项测试类别较多,仅展示影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC显卡自身成绩,其实可以看到在DLSS 3的加持下,分辨率越高提升越明显,尤其在8K分辨率,是从无法运行到流畅的标准。
5 常规游戏 性能测试
由于本次RTX 40系加入了DLSS 3新技术,所以后面会进行单独测试,这里依然选择主流的几款3A大作进行游戏性能对比。
首先在《地平线5》中,可以明显看到,虽然我们使用了i9-13900K处理器,但在1080p分辨率下依然能感受到帧数瓶颈。
性能方面,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升48%;2K提升64%;4K提升62%,综合提升58% 。
在《刺客信条:英灵殿》中,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升75%;2K提升74%;4K提升50%,综合提升66% 。
在《无主之地3》中,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升56%;2K提升39%;4K提升27%,综合提升41% 。
《光明记忆:无限》的光追测试软件是独立于游戏的测试工具,比游戏中用到的光线追踪技术更多,测试条件为“RTX最高/DLSS质量”。所以测试帧数相对较低,但实际游戏配置相当亲民。
性能方面,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升43%;2K提升43%;4K提升41%,综合提升42% 。
在另外一款国产游戏《边境》的跑分软件中,情况基本与《光明记忆:无限》相同,测试条件均在“RTX最高/DLSS质量”下进行。
在《边境》中,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相比GeForce RTX 3080 Ti的提升分别为:1080p提升48%;2K提升54%;4K提升49%,综合提升50% 。
6 DLSS 3性能测试
由于本次新技术DLSS 3的推出,将有35款游戏将于近期推出全新的DLSS 3功能,本次我们也拿到了部分游戏的测试版。
其中11月15日已有10款加入DLSS 3的游戏,包括《逆水寒》、《微软模拟飞行》、《毁灭全人类2:重新探测》、《瘟疫传说:安魂曲》、《光明记忆:无限》、《暗影火炬城》、《F1 22》、《生死轮回》、《漫威蜘蛛侠:重制版》、《超级人类》。
另外还有《WRC Generations》、《极品飞车:不羁》、《战锤40K:暗潮》将在RTX 4080推出后不久相继发布,在圣诞前都可以玩上这些包含DLSS 3的游戏。
下面就让我们来实际测试,拥有全新的DLSS 3的游戏,能达到何种帧率。
本次DLSS 3的测试图表比较繁琐,并且增加了1% Low FPS和延迟的测试,普通的FPS好理解,那么这个1% Low FPS是什么意思。
首先,游戏benchmark通常测试的FPS即为,一段时间内的游戏平均帧。而1% Low FPS则是将一段时间内的帧数从大到小排列,取最小的1%出来,再对这1%的数求平均值。
其实简单来说,这两个数值都不能代表我们在游玩时,具体哪一刻的感受,但FPS更注重整体,而1% Low FPS则是从最差的里面求平均,更谨慎一些。
看懂了1% Low FPS,我们再来看这张图表,在坐标轴左侧的为延迟(越低越好) ,坐标轴右侧的均为帧数(越高越好) ,并且由于牵扯到正负坐标,所以两侧的值有可能会不同。
在《微软模拟飞行》中,对于处理器的要求异常高,不过本次我们使用了旗舰级的13900k可以明显感受到性能的强大,在4K分辨率下关闭DLSS不会出现与DLSS 2分数相同的情况。
而在DLSS 3中,我们能够明显看到帧数再次大幅提升,要知道我们所有DLSS 3的测试均在4K分辨率下进行。看来利用帧生成来突破CPU瓶颈限制,实际表现确实如宣传的那样神奇。
不过帧生成并不是毫无弊端,这也是为什么此次测试加入了延迟。并且在开启DLSS 3后,NVIDIA Reflex是捆绑开启的。但相对于DLSS 2增加的这点延迟,在实际体验中的感受并不强。
《幻塔》是本次新增的DLSS 3测试,作为一款移动端和PC端多平台的游戏,在PC端中已经加入了光线追踪以及DLSS,并且相当耗费性能。
我们使用影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC在关闭DLSS后,预设最高画质仅有45帧,延迟也达到了100毫秒。不过在开启DLSS 2后有明显改善,而DLSS 3则让这款游戏在4K分辨率开启光追后达到了电竞级帧数。
在《赛博朋克2077》中的数据反映比较真实稳定,可以看到在DLSS关的光线追踪最高的情况下,即便影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC显卡也只有29帧,并且延迟达到了127.6毫秒。
而在开启DLSS 3后,帧数为108,提升了272%。虽然相比DLSS 2的延迟高了13毫秒左右,但依然维持在较低的水平。
《瘟疫传说:安魂曲》目前已经发布,相信不少玩家都感受到了其精美的画面,不过除了显卡需求较高,同屏30万只老鼠对于CPU的要求也异常高。
不过由于DLSS 3的特性便是无视CPU BUNDLE,强行提高帧数。影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC在DLSS 3和DLSS关之间的帧数提升达到了145%。可以看到虽然DLSS 3的延迟有所增加,但仍然比DLSS关闭后要低。
目前《F1 22》的数据测试同样有问题,在DLSS关和DLSS 2中均没有延迟数据。这一组主要看帧数的提升。其中DLSS 3相比DLSS关的帧数提升了160%,DLSS 2的提升也达到了130%。
在国产游戏《逆水寒》的光追测试中,本次我们选择的测试demo采用了真正的全局光照。所以在我尝试关闭DLSS运行后,电脑直接崩溃。
所以关闭DLSS测试行不通,这组数据主要看开启DLSS后的帧数变化。作为从无法测试到60帧的流畅水准,DLSS 3简单来说是提升了60倍的帧率,但这确实质的飞跃。
《暗影火炬城》也是本次新增的DLSS 3测试,在开启光追后对于性能要求明显提高。其中DLSS 3相比DLSS关的帧数提升了119%,DLSS 2的提升则达到了109%。
《毁灭全人类2》是一款开放世界“爽游”,玩家将扮演外星人入侵地球。在开启DLSS 3后不仅帧数相较关闭有84%的提升。
在Unity的测试软件中,将会自动播放一段即时演算视频,我们通过FrameView记录全程。不过由于程序仅提供关闭和开启DLSS 3的操作,所以我们取两组分数。
可以看到在关闭DLSS 3后不仅平均FPS只有23帧,延迟也高达189.5ms。而开启DLSS 3后提升非常大,性能提升达到了249%,演示效果肉眼可见的流畅。
在UE5提供的测试游戏中,方便的给出了DLSS的快捷测试,这里分为DLSS关(超分辨率关+帧生成关+Reflex关);DLSS 2(超分辨率性能+帧生成关+Reflex开);DLSS 3(超分辨率性能+帧生成开+Reflex开)三档测试。
另外,在DLSS关闭状态下,FrameView软件无法监测延迟。这组对比中,由于场景受限,我们选择固定镜头测试,所以三组数据1% Low帧数相对较高。
当然针对画质方面,我们也进行了测试,在上图中我们截取《赛博朋克2077》中的一角,可以看到在两种DLSS模式下,相较原画质几乎没有明显变化,只在栅栏处的光影效果有所不同,但对于如此大幅度的帧数提升,这点瑕疵几乎可以忽略不计。
7 生产力工具测试
虽然本次评测显卡为80级别产品,但16GB的大显存对于内容创作者同样是有很大帮主。首先我们使用SPECviewperf 13这款工业、专业软件跑分测试。
对比显卡为RTX 4090显卡以及上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti显卡。
SPECviewperf 13
在SPECviewperf 13的软件测试中,可以看到部分软件对比上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti的提升非常明显,其中3DS MAX的提升幅度达到86%。不过由于我们为1080p下的软件环境测试,RTX 4090在显存方面的优势并不明显。
由于影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC的高频高功耗,相比RTX 4080公版成绩也有非常大的提升,甚至在CREO中超越了RTX 4090。
Blender
Blender是一款专业的三维渲染软件,本次推出了固定的benchmark跑分软件,省去了安装软件下载素材的麻烦。这款跑分软件只需下载好启动程序,软件会自动渲染测试monster/junkshop/classroom共三个场景。
上图为GeForce RTX 4090显卡得分,分别为6504/2982/3034分,平均4173分;下图为影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC显卡得分,分别为4881/2243/2330分,平均3151分。
两张显卡的性能差距在32%左右,相比3DMARK的纯理论分数差距较大,毕竟90级显卡曾经是过去的TITAN,地位不容撼动。
DaVinci_Resolve_18.0.2
下面我们通过达芬奇来对NVIDIA AV1编码进行实测,对比输出为H.264编码。输出尺寸为4K UHD,质量选择最好,来看看两组成品有何区别。
由于我们没有固定码率,而选择了相同的画面质量,可以看到在同质量下,AV1所生成的视频码率更低,几乎为H.264的三分之一。
而低码率也就意味着视频体积越小,该段视频采用AV1编码的大小为H.264编码的四分之一,对于硬盘的空间节省非常明显,下面再来看看两段视频的画质表现如何。
左H264 右AV1
我们选择NVIDIA的ICAT软件进行分屏对比,将这段4K视频放大500%后查看噪点情况。可以看到使用AV1编码远处房屋的像素过度更平滑,几乎没有很明显的颗粒感,从而使场景看起来更干净。
当然AV1也不是没有遗憾,就是目前很多播放器还不支持AV1解码,泛用性没有那么高,但随着越来越多的产品支持AV1编码,相信流通起来还是很快的。
8 温度及功耗测试
功耗测试中,我们选择FurMark软件进行拷机测试,并采用GPU-Z检测温度,功耗仅计算显卡自身。
可以看到影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC这张显卡在45分钟左右的拷机中,峰值温度一直在61℃左右,热点温度也仅有70℃左右,温度控制的非常好。
另外新版本的GPUZ还新增了对16pin电源接口的监控功能,让用户可以通过传感器获取功率输入信息,从而及时发现一些异常情况。
游戏
1080p
1440p
4K
Control
212 W
288 W
297 W
Cyberpunk 2077
224 W
275 W
287 W
Forza Horizon 5
172 W
197 W
238 W
Guardians of the Galaxy
177 W
233 W
266 W
Metro Exodus
205 W
262 W
295 W
值得一提的是,本次我们在拷机测试中最大板载功耗为320W左右,TDP达到了99%。但在实际游戏测试中,大部分3A游戏能够在260W左右,一些非常耗费性能的3A游戏才能够到达290-300W左右,远低于额定功耗。
所以在实际的使用过程中,由于不同游戏负载不同,GPU的实际功耗是动态变化的,类似于 FPS 随时间的变化, RTX 40系列很难触及功耗墙。
所以从这一点来看,上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti整卡功耗为350W,而在RTX 4080中,即便是耗费性能最高的《Control 》,也未达到300W。并且RTX 4080的综合性能提升44%左右,是一款能耗比非常出色的次世代显卡。
9 千重镜面 光影美学
在RTX 40系显卡中,影驰的星曜系列在设计理念上沿袭了RTX 30系的水晶切割、纯白、透明等关键词,但细节方面的进步更加明显。透明外壳整体的贴合度更高,并大量减少了切割面的数量,转而集中在风扇周围,水晶质感更强。
作为目前为数不多,以纯白配色为主题的显卡,星曜系列也深知玩家的诉求:纯白胜雪;光影美学,对于想要打造纯白整机的用户是非常不错的选择。
性能方面,影驰GeForce RTX 4080 16GB 星曜 OC相比较上一代游戏旗舰RTX 3080 Ti的理论性能,综合提升约为45% ,相应的对比RTX 3080提升约为56% 左右。
目前这张RTX 4080在4K分辨率下,3A大作基本都可以达到百帧,所以显示器是目前更换显卡的主要瓶颈,因为相信在此之前即便拥有4K显示器的用户,大部分也是60Hz。但如果你拥有一张RTX 4080,仍然使用60Hz的显示器,会浪费掉大部分显卡性能。
10 附录1-NVIDIA Ada Lovelace架构解析
Shader Execution Reordering (SER)着色器执行重排序
SER主要的作用是提升着色器性能,它可以将效率低下的工作负载,动态重组为更高效的工作负载。主要针对光线追踪的性能提升非常大。
简单地说,GPU在执行类似工作的时候效率最高。但随着光追效果越来越强大,每个场景可能有数百万条光线照射在不同材质上,而我们知道不同材质的反射率,以及反射效果也是不同的。所以这样就为着色器创建了大量的、发散的,效率低下的工作负载。
SER则可以将这些杂乱的指令重新分门别类,动态重组为更高效的工作负载。根据NVIDIA的说法,SER可将着色器性能最多提升2倍,并将游戏帧率最高提升25%。
举个简单的例子,当光线第一次从发射端到碰撞端是非常有规律的射线,而碰撞到物体后的二次光追,则会出现大量发散的、无规律的反射,这对于光追负载是非常高的。而从图中便能看到,SER可以将这些指令进行二次排序,以发挥出着色器的最大性能。
不过好在这么实用的功能并不是RTX 40系的专利,它是一个易于集成的SDK,目前需要游戏开发商集成在游戏中。另外由于它是一个通用的逻辑,后续也有可能直接集成在Windows的API中,这样游戏开发者就无需特意引用,直接调用系统API即可。
可以说SER对于手持RTX 20系及以上(能够开启光线追踪)的N卡用户来说,是极大地福音。毕竟免费提升的光追性能,谁不喜欢呢。
第三代 RT Cores
RT Core的作用在于更快的光线追踪计算能力,如果说在RTX 30系显卡中,想要畅享4K高帧率游戏有点吃力,那么RTX 40系显卡中,将显得轻而易举。
在GeForce RTX 4090这张显卡上,达到了191 RT-TFLOPs的处理能力,而RTX 30系显卡最快处理能力为78 RT-TFLOPs,足足为2.4倍。并且根据NVIDIA的官方说法,第三代RT Core的峰值RT-TFLOPs相比于前代提高了2.8倍。而这只能说明,这张4090并非Ada Lovelace架构的最终形态。
Opacity Micro-Map Engines
在第三代RT Cores中引入了两个重要的硬件单元,首先是Opacity Micro-Map Engines,可以理解为微映射透明度引擎,它主要的作用是优化光线追踪渲染,可大幅减轻着色器的工作负担。
比如树叶之类的复杂物体,不同的光线都会影响它的表现状态,以及树叶之间的光线反弹,所以对于光线追踪的计算量是巨大的。
不过Opacity Micro-Map Engines可以将光线追踪特性烘焙到不透明蒙版中,所以那些不规则形状和半透明的对象,也就能够更快更精准的渲染出来,从而极大减轻着色器的工作负担。
Displaced Micro-Mesh Engines(DMM)
Displaced Micro-Mesh Engines可理解为微网格置换引擎,它构建光线追踪的BVH(Bounding volume hierarchy)的速度提高了10倍!所使用的的显存减少了20倍!
DMM由第三代RT core本地处理,与前几代相比,它只使用基本三角形渲染复杂几何图形,极大减少了存储和处理需求。
具体的工作原理从图中一目了然,新的DMM可以将面数非常多的复杂图形做简化,创造出简单的模型,但整体的光线追踪效果不变。
通过一些模型数据我们可以具体看到,新的DMM将模型简化了多少。原本1100万三角面的模型,经过简化后,只有15万左右的微网格,BVH的构建速度提升了8.5倍,小了6.5倍。
而这还不是最夸张的,越复杂的模型往往优化的效果越好,在官方展示的这几组对比示例中,最快可提升大于15倍的速度,容量简化20倍的模型。
第四代 Tensor Cores
除了光追单元的升级外,第四代张量核心的升级更加恐怖。它采用了新的FP8张量引擎,在GeForce RTX 4090这张显卡上,吞吐量达到了1.32 Tensor petaFLOPs,提高了5倍。
注意这里的单位——petaFLOPs。以往的TFLOPs为万亿次浮点运算,而petaFLOPs则为千万亿次浮点运算。
DLSS 3
本次推出的DLSS 3也是RTX 40系一大卖点,从DLSS 2.3直接迈入了DLSS 3版本,也能看出此次的升级之大。而DLSS 3也被NVIDIA官方称为神经网络渲染新时代。
全新的DLSS 3在原有的DLSS超分辨率的基础上,添加了光学多帧生成技术,以生成全新的帧,而不像原来只能生成像素。
DLSS 3结合了DLSS超分辨率、DLSS帧生成和NVIDIA Reflex这三大技术,能够重建八分之七的像素,极大提高性能。
在GPU受限的游戏中,比如2K分辨率及以上的更高分辨率,DLSS 2能够将帧率提高2倍,DLSS 3则能够提升4倍。
本次DLSS 3跨越了一个大版本,从想法和原理上也再度升级,完全“猜想”1帧的技术,我们解释起来简单,但实施起来需要大量的推理与演算,以及绝对超前的想法。
不过“凭空”生成的1帧,在延迟上绝对要比DLSS 2高。所以此次完整的DLSS 3中,捆绑了NVIDIA Reflex,可以有效帮助减小延迟。
这也不负NVIDIA给它起了个“神经网络渲染新时代”的名号。纵观目前市面上的XeSS、FSR技术,DLSS绝对称得上“巨人的肩膀”。当然,连年的创新,苦的是手持上一代显卡的玩家,想体验DLSS 3的帧生成,目前唯一的办法就是购入一张RTX 40系显卡。
New Optical Flow Accelerator
New Optical Flow Accelerator光流加速器是在第四代Tensor Cores中最新引入的,这也是为何DLSS 3中的帧生成为RTX 40系显卡独享。
光流加速器在原本DLSS 2的基础上,还可以计算两个连续帧内的光流场,能够捕捉游戏画面从第1帧到第2帧的方向和速度,从中捕捉粒子、反射和光照等像素信息。并分别计算运动矢量和光流来获得精准的阴影重建效果。
以《赛博朋克2077》为例,在第一帧,光流加速器会捕捉到每一个像素中的粒子、反射和光照等信息。并在第二帧中查找匹配的像素区域,计算帧之间的差值。
如果说原来DLSS 2能够“猜”出一张图剩下的像素,那么DLSS 3除了这些,还能够“猜”出下一帧的画面。
另外由于DLSS 3的帧生成是在GPU中处理和运行的,所以即使遇到CPU瓶颈的游戏,AI同样能够提升帧率。这也是为什么在此次发布会中说到,DLSS 3能够突破CPU的限制来提升帧数。
双AV1编码器
本次升级的第八代NVENC编码器可以说是直播、视频、后期工作者的极大福音。它首次加入了对AV1编码的支持,最显而易见的效果就是直播。
相比传统的H.264编码,AV1编码的效率平均提升了40%,在同码率下AV1编码的画质将更好。目前大部分直播的分辨率和清晰度,均受限于平台规定的最大比特率。以Twitch限制的8Mbps为例,可以看到在同等带宽下,同为2K 60帧的画面,采用AV1编码的清晰度明显比H.264更高。
说起直播,OBS相信大家都不陌生,在10月份即将发布的补丁中,OBS就加入了对NVENC的AV1编码支持
当然,直播只是我们更容易见到的AV1优势,在视频工作的所有环节,AV1编码都可以带来极大提升。
所以,如图所见。NVIDIA已经为广大用户铺好了一条完整的生态链,从编码API、软件、平台到播放器,将全面支持AV1编码。
另外再说一下NVIDIA一直强调的双AV1编码。顾名思义,即部分显卡内搭载了两个编码器,它所带来的效果也是显而易见的。
首先,根据官方宣传的,在4K H.265的导出速度上,RTX 4090是RTX 3090 Ti的2.2倍;在8K H.265的导出速度上更是达到了2.5倍。这部分的提升,大家常用的剪映同样适用,感兴趣的用户不妨亲自体验一下。
除了导出速度,8K 60帧的视频录制在以前简直难以想象,而双编码器的好处就是可以将图像一分为二,两个编码器分别处理7680×2160的图像信息,最后拼合完整。
关于编码部分,可能大部分用户的感受不深,但当有一天,你想录屏的时候,却发现显卡不支持,才会发觉它的重要性……
随着图像逐渐进入到超清时代,硬件编码和渲染几乎已经成为不可或缺的帮手。虽然论质量,硬件编码仍不及CPU软编,但软编做到了极限画质,也要承受时间的无穷长。甚至在一张8K渲染图中,两种编码方式的时间差距就已经达到了几个小时,遑论一段10秒的CG动画。在不断进步的硬件编码中,质量和时间也在不断地被挑战和刷新。
11 附录2-Ada Lovelace是谁?
Ada Lovelace(1815-1852)是英国数学家、计算机程序创始人,建立了循环和子程序概念,被称为世界上第一位程序员 。
Ada从小对数学有极高天赋,其父称她为“平行四边形公主”,后来的合作伙伴Charles Babbage称她为“数字女巫”。在19岁时Ada嫁给了自己曾经的科学家庭教师,婚后的她对数学热情不减。
1842年到1843年花了9个月时间翻译了Babbage的《分析机概论》的备忘录,写了很多注记,其中给出了用计算机进行Bernoulli数求解的详细说明。由此,Ada被广泛认为是世界上第一个程序员。
而以她名字命名的语言——ada语言,已经成为了美国军方开发战斗机等尖端武器的语言。
从几行简短的生平简介中,不难看出Ada的生命虽然只经历了短暂的37个春秋,但却足以被后人铭记。
这也是为什么此次NVIDIA RTX 40的先行宣传中,用到了“以未来敬传奇”的slogan。
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