RTX 3090再战8K分辨率3A游戏：纤毫毕现清晰锐利新视界

  在今年9月份的发布会上，NVIDIA首席执行官黄仁勋先生曾激动的向玩家介绍一张猛兽显卡“RTX 3090”，并且表示这张卡的出现让8K游戏成为可能。为了在8K游戏时提高玩家的流畅度，NVIDIA专门为RTX 3090定制了24GB的GDDR6X显存，再配合上全新的DLSS超级性能模式，让AI张量单元在游戏中尽全力提升RTX 3090在8K分辨率下的表现。不过老话说得好，耳听为虚眼见为实，这种超高分辨率的体验能给玩家带来多少震撼？现阶段8K游戏能有多好的体验？8K开光追还能玩吗？为了解答这些疑问，我决定亲自体验8K游戏，看看游戏画面到底有没有传说中的那样锐不可当。

  我们在开始今天的8K体验之前要先了解一下8K好在哪，8K也就是“7680*4320”分辨率的简称，这个分辨率相当于16个1080P（1920*1080）分辨率，或者是4个显示器标准的4K（3840*2160）分辨率的组合。我再打个比方，如果8K是一张“全开”纸的线开”纸，它们能显示的信息都没有8K这张“全开”纸多。当然了这也就同时意味着显卡在输出8K信号时，承担的计算压力相当于16倍的1080P或者是4倍的4K分辨率，这对如今的显卡来说都是一个不小的挑战。

  同时由于画面分辨率的提升，如果显示器的尺寸不发生明显的变化的话，那么每英寸的像素数量就更多了，也就是PPI（Pixel Per Inch）得到了提升。这样一个时间段我们人眼看上去就会感觉8K游戏画面更的细腻、线K分辨率像素爆炸式的增多，每个游戏物体的边缘占用的实际像素点也越多，更接近圆形，而不是之前的正方形锯齿，画面看上去就更舒服了，实际观感的画面锯齿也会更少，在8K分辨率下，锯齿的影响几乎能忽略不计。

  我们选择了两款游戏进行截图对比，首先是在游戏中默认开启TAA的《死亡搁浅》截图测试，这款由“小岛工作室”创作的游戏作品在PC端的优化可以说是很出色，对于玩家们来说是一款很友好的游戏。我们会对1080P、1440P、4K 2160P以及8K 4320P进行截图放大对比看看，主流分辨率与8K这种超高清分辨率的差距到底有多大。

  首先再放大之后我们明显看到屏幕左侧的1080P分辨率游戏画面非常的模糊，是因为TAA虽然消除了锯齿但是带来的模糊副作用的效果，同时低分辨率有没有足够多的像素去还原游戏作者本来的意图，游戏结果只能是模糊。右侧的1440P画面就会好上一些，但依旧谈不上清晰。

  再来看4K与8K的对决，两者的清晰度明显比上方的两个低分辨率图像要清晰很多，这其中8K分辨率的清晰度比4K还要更上一层楼，在放大的时候依旧可以经受住考验，画面放大放大再放大的结果还是锐不可当，确实让人眼前一亮。

  最后是最直观的对比，我们把1080P与8K分辨率的游戏画面直接放置在一起作对比，老实说这个清晰度差距已能让人怀疑这是不是一个时代的游戏了，一个像经典版，另一个则像高清重置版，两者差距十分明显。

  《极限竞速：地平线》是微软旗下知名休闲赛车游戏，如今它的第四代产品《极限竞速：地平线》来到了英国伦敦，精美的画面以及出色的优化让他成为8K测试的不二选择，在8K分辨率下这款游戏真实感爆棚，仿佛自己真的置身伦敦“极限竞速”。我们同样进行截图放大对比，这款游戏默认没有开启TAA，所以低分辨率的锯齿是显而易见的。

  我们这里以这辆粉红色法拉利为例，这里对比的是1080P与1440P的情况。我们把截图放大一些，并将关注点移动到车尾灯处，看看各个分辨率的表现如何。上图中从左侧向右滑动的图像为1080P分辨率，从右边向右边滑动的为1440P分辨率。这两个分辨率也是现阶段玩家群体中占用率最高的两大分辨率，能够正常的看到1080P下的法拉利车尾灯锯齿非常的明显，放大之后简直是锯齿满天飞。而右侧的1440P分辨率就能强不少，但锯齿依然比较明显。

  我们再来看两个高分辨率之间的对比，4K 2160P下的法拉利尾灯锯齿情况相比上面的低分辨率有了很大的改善，但细微之处依旧不难发现锯齿。而右侧的8K分辨率就不同了，因为它拥有着4倍于4K分辨率的解析度，锯齿基本消失，整个画面清晰锐利，看起来非常的舒服。

  再来一个最直观的对比，1080P VS 8K 4320P，由于两者有着16倍的差距，对比起来简直别太明显，1080P下的锯齿在8K分辨率下直接无影无踪，这就是8K分辨率的魅力所在。

  我们通过上面的对比已经知道了8K分辨率的优点，这里再来谈谈8K分辨率的缺点，那就是“对显卡要求极高”。是的，之前的显卡连4K游戏运行起来都很吃力，更不要谈什么8K游戏了，简直是天方夜谭。这种情况直到RTX 3090的出现才有了转机，那么RTX 3090到底有什么过人之处能让它鹤立鸡群，脱颖而出呢？我们大家一起来看一下RTX 3090为8K游戏做出了哪些努力。

  光线追踪现在慢慢的变成了一个游戏热门技术，它可以使游戏虚拟世界的光影更加的线K超高的分辨率，虚拟世界的沉浸感从未如此浓厚。追光溯影，逼近真实，在NVIDIA Turing架构上，NVIDIA首次引入了能够针对实时光线追踪运算进行加速的RT Core。在执行实时光线追踪相关的计算时，现代的基于SIMD的CUDA核心在进行光线和物体表现碰撞点等计算时反映出来的效率太低，反而是基于MIMD架构的特定用途计算模块更高效。NVIDIA的RT Core就是这样一种专门为实时光线追踪计算进行加速处理的专用硬件单元。

  安培GPU上的RT Core主要是增加了对动态模糊的加速运算支持。在非光追情况下的动态模糊往往只是对画面套用后处理滤镜，其效果并不真实。在实时光追情况下，动态模糊则是通过实时计算物体与光线的交互情况所产生的，其运算很复杂，就算是Turing上面的RT Core也难以承载。到了英伟达安培架构，其第二代RT Core中加入了NVIDIA设计的插值算法，在保证动态模糊精确性的同时提高了该情况下的实时光线追踪效率，官方称最高能轻松实现8倍于前代的速度。另外，在基础的BVH计算上面，新一代RT Core也能够快上2倍。正是第二代RT Core显著的性能提升，才让8K光追游戏成为可能。

  当然，我们大家都知道如果只靠传统的SM运算单元，现阶段解决8K光追游戏是不现实的，从NVIDIA Volta架构开始，NVIDIA就在SM单元中引入为AI计算优化的Tensor Core，这些张量计算单元可提升显卡在机器学习计算上的效率。在英伟达安培架构上，Tensor Core已经进化到了第三代，之前发布的A100计算卡上已经用上了新的第三代Tensor Core，它可提供比第二代Tensor Core高出4倍的效能。不过游戏卡上面的Tensor Core进行了一定的精简，其FP16 FMA计算的吞吐量只有GA100核心中的Tensor Core的一半。

  第三代Tensor Core除了在效能方面有提升之外，还对稀疏矩阵运算提供了支持，详细的介绍可以看我们之前对计算卡方向的英伟达安培架构的解析：《NVIDIA新一代Ampere架构简单解读：一次有改良有革命的架构升级》。总的来说，即便是面向游戏的英伟达安培架构将每SM的Tensor Core数量从8个减到了4个，它的整体效能仍然是有很大提升。AI张量单元的性能提升将直接助力RTX 3090开启8K游戏的大门。

  新的Tensor Core带来的更强劲的AI算力将会为DLSS助力，在今年早一点的时候，NVIDIA开始全面推广DLSS 2.0技术，相比起初代DLSS，DLSS 2.0不管是在画面质量还是在渲染效率上都有很大的提升，已不再是所谓的鸡肋功能，而是可以有明显效果地地让中端显卡在3A大作中跑出4K60这样的表现。安培GPU并没有带来更新的“DLSS 3.0”，不过仍然是将这项技术往前推了一步——DLSS 8K，顾名思义，它是通过深度学习技术将画面分辨率拉伸至8K的新版DLSS。

  虽然NVIDIA并没有用DLSS 3.0这样的命名，但是DLSS 8K在技术上仍然有一定的突破，具体一点就是它将会使用1440p分辨率的实际渲染图像，去推导8K分辨率的输出图像，其像素数量跨越了整整9倍（2560x1440=7680x4320）。此前在DLSS上面，最高也就是实现4倍的画面拉伸（1920x1080=3840x2160），现在这一数字直接跳至9倍，显示了AI升频技术那巨大的潜力。

  将不同类型的计算交给不同的单元去处理是从NVIDIA Volta架构就开始采纳的一种理念，当时引入的Tensor Core分流了很多AI相关的运算，而在其后引入的RT Core又将实时光线追踪相关的计算给分流了。那么它们能并行执行吗？可以，但并不是全部运算都能够并行执行。

  如上图所示，Turing GPU在开启实时光追和DLSS时，其RT Core和Tensor Core并不是并行工作的，Tensor Core被调用的时间点已经接近整个渲染流程的末尾，它没有和RT Core同时运行。

  在英伟达安培架构上，NVIDIA提升了GPU内部各种单元之间的并行性，现在传统计算单元、RT Core和Tensor Core这三大单元可以同时工作，在原本基础上继续缩短帧渲染时间。

  8K分辨率下游戏的贴图数据及显存占用是非常惊人的，3A游戏吃满20G显存简直是家常便饭。同时我们也知道，现阶段的旗舰GPU依旧非常依赖高速缓存，不单单是GPU内部的各种缓存系统，更是对外部作为“仓库”使用的显存系统很有高的要求，在渲染分辨率慢慢的升高的如今，GPU不仅需要更大的显存供它存放各种渲染素材，还需要带宽更大的显存供它实现更快的数据读取。从最早的3D加速卡一路走来，显存从使用与传统DDR区别不大的GDDR2，到使用GDDR3、GDDR5，再到使用专为超高带宽设计的HBM，其类型更换、升级的速度远比传统的DDR内存来的快。

  NVIDIA在2018年的Turing显卡上面首次应用了GDDR6显存，在当时，GDDR6显存可提供比疲态尽显的GDDR5高的多的带宽，也让GDDR5X黯然失色。但在RTX 30系显卡核心规模暴增的情况下，原来的GDDR6显存已经有些不够用了，于是NVIDIA携手美光，推出了GDDR6的升级版——GDDR6X显存。别看它只多了一个X的后缀，但它在底层信号传输方面很有重大的变化，并首次将GDDR系列的显存带宽推高到了1TB/s的高度。

  GDDR6X显存上出现重大变化的地方是它的信号传输机制。原本的GDDR系显存使用的是非常原始的二进制信号，再具体一点，该系列显存使用的是NRZ（Non-Return-to-Zero）调制，这种信号调制方式很简单，它用高电平代表1，低电平代表0。如果要提高它的数据带宽，那么提高显存的时钟频率即可。但现在由于受到制程工艺等各方面因素的影响，显存的时钟频率在现阶段已经非常困难再攀高，那么该怎么去办呢？厂商想到了用新的信号调制机制来提高信号传输的效率，他们选择了已经有比较广泛的PAM4。

  PAM是一种用模拟信号脉冲编码信息的信号调制方式，PAM4是其中较为简单的一种。与NRZ这种仅有高和低两种状态的二进制信号不同的是，PAM4有4种不同的电平值，也就是它有4种不同的状态，而每种状态对应着一种0和1的组合，也就是说，它的每个状态对应了2个bit的数据量，较NRZ是翻倍的。

  如果这么说还有些模糊的线信号类比成MLC闪存存放数据的方式。我们大家都知道，MLC闪存的每个单元可以存放2-bit的数据，在电信号层面上它表现为4种不同的电平，每个电平之间有固定的间隔，主控在读取和写入的时候都按照固定的规则将数据和电信号进行转换。

  那么GDDR6X也是如此，根据NVIDIA公布出来的信息，GDDR6X有四种不同的电平信号，每个电平信号之间的电压差为250mV。另外NVIDIA还配套引入了MTA编码，在信号传输层面上减少损耗，保证稳定性。RTX 3090拥有24GB的GDDR6X显存，显存带宽为936GB/s，已经接近1000GB/s大关，高带宽为RTX 3090开启8K游戏提供了必要的条件。

  要想带动8K，只有一张RTX 3090显卡还是不够的，我这里专门搭建了一套现阶段的旗舰游戏平台，使用的CPU是Ryzen 9 5950X处理器，搭配的主板也是用料扎实的X570 ROG CROSSHAIR VIII Formula，其余配件也是一应俱全。需要非常说明的是本次的显示器是来自戴尔的Dell UltraSharp UP3218K，这是一款8K显示器，可以完美的完成我们的8K显示任务。

  在传统光栅化游戏中，我们最终选择了几款优化不错的游戏进行了8K分辨率测试，同时对支持DLSS2.0技术的还进行了超级性能的对比测试，看看这一个模式在8K模式下能给RTX 3090显卡带来多少增益。

  通过上面的测试结果你们可以看到RTX 3090在8K分辨率下在优化较好的游戏中可以提供60帧左右的游戏体验，而在一些非常吃配置的大作中帧数就只有20、30帧了。这个时候我们可以开启游戏中的DLSS超级性能模式进一步提升帧数，能够正常的看到大部分3A游戏通过DLSS超级性能的帮助可以达到60帧流畅游玩的体验。

  只不过有玩家怀疑，开启DLSS超级性能模式之后，游戏的锐度会有多少损失？为此，我专门进行了下面的对比测试：

  在对比测试中我们看到开启DLSS超级性能模式之后，《死亡搁浅》的游戏画面几乎没有太大的损失，可能在一些细节上会模糊一点，但我认为这点损失是可以接受的。这样一个时间段游戏帧数从8K原生的32帧直接增加到88帧，这个流畅度的提升是显而易见的，可见DLSS技术在8K游戏中的重要性，它能让很多无法60帧的游戏稳住甚至超过60帧，给玩家一个流畅的游戏体验。

  光追游戏现在已经成为一个非常热门的话题，越来越多的玩家开始对光追感兴趣了。《控制》是光追效果非常明显的一款游戏，我们大家可以通过下方的对比图看看这款游戏开启与关闭光追的区别。

  能够正常的看到开启光追之后的游戏画面更加真实，右侧的书籍支架以及地板砖都栩栩如生，游戏沉浸感十足。而反过来关闭光追的话，整个画面死气沉沉，极度的不真实，与开启光追之后的画面有着明显的差距。

  我又找来了几款支持光线追踪以及DLSS技术的大作测试一下RTX 3090显卡在8K开启光追情况下的表现，结果如下：

  可以看到由于实时光线追踪对显卡压力极大，在8K‘分辨率下RTX 3090已经不堪重负了，《控制》的帧数甚至只有10帧出头。我们再次打开可以让8K游戏起死回生的DLSS超级性能模式，8K光追游戏的帧数得到了大幅度提升。除了优化较差的《赛博朋克2077》之外，其余游戏均突破了60帧的及格线K光追游戏成为现实，DLSS超级性能模式功不可没。

  再来看一下开启光追之后的DLSS超级性能模式对比，可以看到画面表现依旧与不开启光追时的情景一样，画面细节略微有损失，但并不明显。与之对应的游戏帧数则是直接从PPT不能玩上升到可以60帧畅玩，所以相比之下玩家们可能更倾向于开启DLSS超级性能模式，在帧数巨大提升的情况下，两者的画质差距是完全可以接受的。

  我们通过上面的测试已经领略到了8K游戏的魅力，整个游戏画面在8K分辨率下栩栩如生，烦人的锯齿也消失的无影无踪。再配合上光线追踪技术，老实说，这种8K光追游戏体验真的是一种享受。

  玩家们能在今天得到这种体验当然少不了RTX 3090显卡的功劳，老黄亲切的称它为“BFGPU”，这款重磅级产品在8K游戏中的表现确实让人印象深刻。现阶段如果玩家想先人一步体验8K游戏，能够选择的显卡就只有RTX 3090，海量的GDDR6X显存容量以及带宽，配合上第二代光追单元以及第三代AI单元，这些强大的单元让RTX 3090在8K游戏中崭露头角，给玩家们带来很难用言语去形容的震撼体验。如果大家能亲自在8K显示器上畅玩8K游戏的时候就会发现，整个游戏画面真的是纤毫毕现，清晰锐利新视界。

  同时RTX 3090还是一款对内容创作者非常友好的GPU，在我们之前的内容创作测试中也有着非常良好的表现，因此RTX 3090其实是一张非常全面的旗舰显卡，在游戏性能以及生产力上都能给玩家提供最强的助力，“卡皇”的实力真的不是盖的。我们再来看两组现在爆火的《赛博朋克2077》开启光追与否的对比图：

  从画面我们正真看到了，光线追踪技术的加持让游戏世界光影更加真实，是次时代游戏未来的重要发展方向。高端游戏玩家对于游戏画面的极致追求是毫不妥协的，这也是旗舰卡皇存在的意义所在。从我们的测试中也能够准确的看出，光线追踪和超高分辨率可以明显提升游戏画面质量，大幅度提高玩家的游戏体验，而NVIDIA的RT Core和Tensor Core相得益彰，提供了目前最佳的游戏体验。在光追和DLSS这两项技术面前，传统的光栅化游戏跑分已经有更大的局限性，尤其是在旗舰产品上。综上所述，RTX 3090显卡是一个让玩家在现阶段就能体验8K超高清分辨率光追游戏的绝对利器。