GTX 1060、RTX 2060、RTX 3060 同堂竞技,同帧率下的画面差异有多大

来源:超能网

尽管每一代新显卡由于架构和制程工艺的双重改良,相对于上一代的同档位显卡都会有巨大的提升,土豪玩家当然是每当一代新显卡问世时都直接升级最新一代显卡就行,但是对于大多数玩家来说,一张显卡的价格毕竟是个不少的数目,所以多数玩家还是会理性的选择隔代升级,于是,显卡的 " 三代同堂较量 " 就成了一个热门话题(www.shaoma.net)。

在以往,大多数评测对于显卡的三代同堂较量多是选择进行帧数对比的方式,看看同样的画质设置下,新一代显卡能以多大的增幅更流畅的进行游戏。而这次,我们打算另取一个方向,看看在同帧率的情况下,新一代显卡能在画质的体验上带给我们什么样的提升。

这次 " 三代同堂较量 " 的显卡选择,选择的是尤为具有代表性的英伟达 60 档显卡。

曾于 2016 年发布的 GTX 1060 显卡创造了一代销量神话,时至今日仍是 Steam 硬件调查数据库中市场保有量第一的显卡,并且几乎是第二名和第三名加起来的总和,可以说 GTX 1060 是名副其实的一代钉子户显卡了。

而英伟达最近发布的 RTX 3060 显卡则在发布会上直接指出它的目标就是去替代 GTX 1060 的位置,表示尽管 GTX 1060 是它们历史上最成功的 60 系列显卡,但在 2021 年的今天它已经不能良好的完成游戏任务了,尤其是光线追踪以及 DLSS 技术的缺失,英伟达很有信心具有光线追踪以及 DLSS 技术的 RTX 3060 可以拔掉 GTX 1060 这个钉子户,成为新一代主流玩家的显卡选择。

这其中重要的光线追踪以及 DLSS 技术可以说都是提升游戏画质方面的技术,特别是光线追踪,英伟达通过在 GPU 中添加专门的专用的 RT Core 核心,让显卡可以实时渲染出类似现实生活中的各种光影效果成为现实,让游戏画面体验跃上一个新的纪元,于是这次我们就同时拿出 GTX 1060、RTX 2060 和 RTX 3060 这近三代的英伟达 60 档显卡,在游戏保持相同帧数的情况下,看看更先进的显卡可以在画面上带来什么样的区别,是否足够让老玩家足够有升级显卡的动力。

GTX 1060、RTX 2060 和 RTX 3060 的规格对比如下:

RTX 2060 相比 GTX 1060 的主要区别就是在硬件方面新增加了 Tensor Cores 和 RT Cores,这是分别专门用于 AI 计算和光线追踪计算的专用核心,而 RTX 3060 相比 RTX 2060 的主要区别就是 Tensor Cores 和 RT Cores 分别升级到第三代和第二代,这里简单回顾一下 Tensor Cores 和 RT Cores。

RT Cores

RT Cores 是显卡实现计算机图形学的一大突破,让 Real-Time Ray Tracing 实时光线追踪成为了可能。在没有 RT Core 帮助下,显卡也能实现光线追踪,但效率奇低,而 RT Cores 是专门为光线追踪计算服务的,实质上它是一条特异化的专用流水线,用于加速计算包围盒层级(BVH)遍历以及光线和三角求交。

RTX 2060 上的 RT Cores 是第一代 RT Cores,而到了采用安培架构打造的 RTX 3060,则搭载上了第二代 RT Cores,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,官方称最高可以实现 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。

Tensor Cores

再就是 Tensor Cores,Tensor 中文里面就是张量,区别于我们常见的标量(0 维)、矢量(1 维)、矩阵(2 维),张量拥有 3 维或者更高维,本质核心上就是一个数据容器,可以包含更多维度数据。而目前深度学习就是通过极大量数据运算计算出最终结果,通常会用到矩阵融合乘加(FMA)运算,而 Tensor Core 区别于 ALU 整数运算,天生就是为这种矩阵数学计算服务。

并且,NVIDIA 利用 Tensor Core 开发出了 DLSS,一种新的抗锯齿技术,可以实现在较低的输入样本数下更快地渲染,输出渲染画面与 TAA 质量相似。

RTX 2060 上的 Tensor Cores 是第二代 Tensor Cores,RTX 3060 则搭载上了第三代 Tensor Cores,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,整体效能有很大提升。

具体的测试显卡方面,GTX 1060 和 RTX 2060 是有英伟达公版的,故而采用了官方的公版显卡,而这一代的 RTX 3060 只有非公版显卡,这里拿来参加测试的是华硕的 ROG STRIX RTX 3060 O12G GAMING。

处理器为 AMD 的锐龙 9 5950X,主板是 ROG CROSSHAIR VIII FORMULA 主板,内存是 2 条 8GB 的 Tt ToughRAM DDR4-3600 内存组成的 16GB 双通道配置,并且在 BIOS 中打开 XMP 让内存运行在 3600MHz 的频率,电源是 ROG 的 1200W 雷神电源,其他各方面配置也是足够高的,尽量排除了系统瓶颈。显卡驱动使用的 GeForce Driver 461.72,操作系统则为 Windows 10 64 位 Build 20H2。

游戏方面我们选择了《赛博朋克 2077》这款时下大热的新一代单机大作,这款游戏采用了众多新的技术来打造精美的游戏画面,包括光线追踪反射、环境光遮蔽、阴影、漫射照明、全局照明和 DLSS 等,除了支持众多最新的图形技术之外,选择这款游戏还有一个原因是它可以随时在游戏进程中调节画质选项而不必重新从存档点载入游戏,这样在不同画质下的对比截图可以尽量保持在同一视角方便我们对比画面的区别。

首先,我们在各张显卡的平台上面将《赛博朋克 2077》的几种预设画质都跑一遍,得出不同画质下的游戏帧率。GTX 1060 在当年有着非常好的 1080p 分辨率下的游戏表现,这次也是在 1080p 分辨率运行《赛博朋克 2077》,看看面对如今的最新 3A 大作,GTX 1060 尚能饭否呢?

在 GTX 1060 平台上,《赛博朋克 2077》只有四种预设画质选项,分别为低、中等、高、超级,并没有开启光追的预设画质选项。从这四种画质下的游戏帧数来看,即使是最低的画质,GTX 1060 也并不能达到 60 帧的流畅线,而对于 30 帧的及格线来说,也仅在低和中等这两种预设画质下可以达到。

接着是 RTX 2060 平台,由于我们是要在 " 同帧率下比较游戏画面区别 ",所以参考前面 GTX 1060 的帧率数值和我们之前对于《赛博朋克 2077》的配置需求测试,为了满足帧率近似,在 RTX 2060 平台上,我们首先将游戏分辨率设为 2K,然后得到不同预设画质下的游戏帧数如下:

然后是 RTX 3060 平台,同样是将游戏分辨率设为 2K,然后得到不同预设画质下的游戏帧数如下:

本次是在 " 同帧率下比较游戏画面区别 ",理论上保持完全一致的帧率来对比画面是最严谨的,不过在预设画质下其实也很难保持完全一致的帧率,而如果再细微调节各个具体的画质选项则每个玩家的调节方式又不一样,并且多数玩家还是通过预设画质进行游戏的。

经过讨论,本次打算以 GTX 1060 平台 27.6 帧时的画面(1080p,高画质),对比 RTX 2060 平台 31.8 帧时的画面(2K,光线追踪:中等)和 RTX 3060 平台 36.5 帧时的画面(2K,光线追踪:超级)的区别。也就是来看看更新一代的 60 档显卡,在帧数微微升高的情况下,还能在画面体验上带来哪些提升。

GTX 1060 游戏画面对比 RTX 2060 游戏画面

首先我们对比 GTX 1060 和 RTX 2060 的游戏画面,如下:

GTX 1060 对比 RTX 2060,组一

GTX 1060

RTX 2060

上面的对比图中可以看到,在同样 30 帧左右的及格线附近,用能开启光线追踪效果的 RTX 2060 玩游戏与 GTX 1060 平台是完全不一样的感受,GTX 1060 平台对画面还是传统的光栅化处理方式,可以看到地面上的倒影有很清晰的边界,似乎光源是一个很强的点光源,明显与游戏场景中的世界设定矛盾。而 RTX 2060 平台采用光线追踪技术处理的画面则更加像真实的生活中我们看到的样子,地上的倒影在边缘处逐渐模糊。

这里需要说明一点的是,对于一些小白玩家来说,第一眼看到会觉得 GTX 1060 的画面更清楚,会认为 GTX 1060 的画面更好,但其实 " 更清楚的画面就等于更好的画面 " 这个观念只适用于对比都是传统光栅化的游戏环境,就拿倒影来说,传统光栅化的处理只是对它做简单的线条处理,是很容易将画面渲染的边边角角都非常清楚,但其实这样的画面非常不像现实。

而采用光线追踪技术处理的画面首先是要贴近于真实,所以在算力一定的情况下," 贴近真实世界的画风 " 这一点是大于 " 画面细腻程度的 ",至少从《赛博朋克 2077》看来,这款游戏是基于这样的理念设计的,那么如何在贴近真实世界的画风的前提下增加画面细腻程度呢,一个简单的方向就是以更高分辨率运行,而自然的,这对显卡性能的要求又要增加不少,不过这就是后话了。

再需要说的一点是,这里 RTX 2060 平台的画面看起来更模糊一些还有一个原因是 DLSS,在《赛博朋克 2077》预设的 " 光线追踪:中等 " 画质下,DLSS 是开启的,DLSS 会使画面锯齿感更低,但是也会更模糊一点。而对于非游戏世界画面的 UI 界面来说,可以看到 RTX 2060 平台由于是 2K 分辨率,所以 UI 界面是更清晰的。

简单来说,从传统的光栅化到光线追踪,这个画面变化是一个质变而非量变,不再沿着追求画面细腻程度的路线进化,而是转而先让画面贴近现实生活的样子,再通过性能的提升,运行更高的分辨率,来让画面变得更细腻,这样才能出现同时贴近真实世界又细腻的画面,而不是传统光栅化那种细腻但是不真实的画面。

理解了这一点,才能从这些画面对比图中领略光线追踪技术的魅力,对如今的游戏画面有准确的理解角度,同时,对于 DLSS 对于画面的影响下面的对比过程中也不在每个对比图上再做赘述,我们只看最终这些帧率相近的画面它们的区别就行。

GTX 1060 对比 RTX 2060,组二

GTX 1060

这组对比图中,除了 RTX 2060 平台采用光线追踪技术处理的阴影边缘逐渐模糊,更贴近真实之外,还要注意到右下角的这个石块与地面之间的阴影,在 RTX 2060 的画面中,由于启用了环境光遮蔽,可以看到这个石块与地面之间的阴影从外到内是逐渐加深的,更有层次感,而 GTX 1060 的画面则达不到这样的感觉。

GTX 1060 对比 RTX 2060,组三

GTX 1060

这组对比图中,注意看这个店铺陈列架上最上面一排陈列物,在 GTX 1060 平台的画面中,最上面一排陈列物在中间出现了拦腰的阴影,而 RTX 2060 平台的画面则将光影效果修正的更加自然,并且陈列架从上到下出现很好的层次感,比如最上面一层最接近灯管的部分有些微过曝,而越远的地方则亮度逐渐降低。

GTX 1060 对比 RTX 2060,组四

GTX 1060

这组对比图中,一个显著的差异是右上角血条上面的路灯,尽管 RTX 2060 平台的画面看起来更模糊,但是这个远处的路灯还是正确的渲染出来了,呈现出细条的亮光,而 GTX 1060 平台的画面中则完全是模糊不清的。

RTX 2060 游戏画面对比 RTX 3060 游戏画面

RTX 2060 对比 RTX 3060,组一

RTX 2060

RTX 3060

这组对比图中,从 RTX 2060 平台到 RTX 3060 平台,可以看到地面中间的这部分倒影愈加弥散,对于漫反射的计算量变得更大。

RTX 2060 对比 RTX 3060,组二

RTX 2060

这组对比图中,除了阴影与光亮地面之间的界限层次感更明显之外,还可以注意到右上角的红色霓虹灯在光滑的门柱表面的倒影也不一样,RTX 2060 平台只有少量的倒影,而 RTX 3060 平台的门柱上则出现明显的红色霓虹灯的倒影。

RTX 2060 对比 RTX 3060,组三

RTX 2060

这组对比图中,RTX 2060 平台到 RTX 3060 平台最明显的区别在于画面中间偏右的那个封闭陈列柜,在 RTX 2060 平台的画面中这部分陈列柜有明显的反光,看不清里面的商品,而 RTX 3060 平台的画面则是能很好的看清里面的商品。同时,由于右上角大面积的蓝色霓虹灯照射,地面也显得偏蓝,这也只在 RTX 3060 平台的画面可以看到。

RTX 2060 对比 RTX 3060,组四

RTX 2060

这组对比图中,可以显著的看到地面这滩水中的景象有明显的区别,在 RTX 3060 平台的画面可以看到水中多了远处的大楼的倒影,而在 RTX 2060 平台的画面中只有近处强光的倒影。

GTX 1060 游戏画面对比 RTX 3060 游戏画面

接下来再通过 GTX 1060 与 RTX 3060 平台的画面对比来领略这种巨大的画面差异,可以看到相比 GTX 1060 平台,RTX 3060 平台可以很好的处理各种光线交互的结果,使得游戏画面更加贴近现实生活的原理,而不是简简单单的直楞楞的游戏画面。

GTX 1060 对比 RTX 3060,组一

GTX 1060

GTX 1060 对比 RTX 3060,组二

GTX 1060 对比 RTX 3060,组三

GTX 1060 对比 RTX 3060,组四

对于 RTX 3060 来说,通过之前的评测可以知道,这一代安培架构的 RTX 3060 相比上代同档位的图灵架构 RTX 2060 在传统光栅化性能方面提升幅度算不上很大,但是由于 RTX 3060 升级到第二代 RT Core 以及第三代 Tensor Core,在光线追踪性能和 DLSS 技术方面提升是非常明显的。

而通过本次的游戏画面对比也可以看到,在这种次时代的光追大作中,RTX 3060 能在相比 RTX 2060 帧数更高的情况下还在游戏画面方面有巨大的进步,可以体会到更加真实和丰富的游戏画面,游戏体验自然大增。

而对比 GTX 1060 来说,这已经完全是两个世界了,用 GTX 1060 在《赛博朋克 2077》中甚至不能开启预设带有光追的画质选项,而通过对比可以看到 RTX 3060 采用光线追踪技术渲染的游戏画面相比 GTX 1060 传统光栅化的游戏画面,在场景真实度上是明显的质变,前者画面中的光影效果非常接近于真实世界的规律,而 GTX 1060 平台的光影则显得非常的假了。

从代表着传统光栅化渲染时代的基于帕斯卡架构打造的 GTX 1060,到代表着开创革命性的实时光线追踪渲染时代的基于图灵架构打造的 RTX 2060,再到大幅提升光线追踪渲染效率的基于安培架构打造的 RTX 3060,我们可以看到英伟达实现了华丽的两连跳。

在图灵架构时代,要用搭载着第一代 RT Cores 和第二代 Tensor Cores 的 RTX 显卡比较好的体验光追游戏的话,还是需要定位在高端的 RTX 2070 SUPER、RTX 2080 SUPER 这些显卡的,用 RTX 2060 只能说尝个新鲜,勉强能玩,但是到了 RTX 3060,则真的是将光线追踪普及的一代,通过第二代 RT Cores 和第三代 Tensor Cores,主流价位的 RTX 3060 也能有很好的光线追踪游戏体验。

最终,对于英伟达在 RTX 3060 显卡发布会上表示的 " 替代 GTX 1060" 的定位,个人觉得这样的定位是非常精准的,如此巨大的游戏画面体验的差距,确实值得升级,相信这一代的 RTX 3060 能赢得不少 GTX 1060 用户的喜爱。而对于 RTX 2060 的用户,则总的来说升级意义不大,要升级的话起码建议 RTX 3070 起步吧。

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