Відеокарти NVIDIA GeForce RTX 50 – коли чистої продуктивності вже замало

 

Цього року NVIDIA представила архітектуру Blackwell яка стала основною для відеокарт GeForce RTX 50-серії. Вона дала можливість зробити ряд алгоритмів та технологій ще ефективніше. DLSS та Frame Generation вийшли на новий рівень, генеруючі кадри ще краще. Забезпечується це не тільки за рахунок обчислювальної потужності, а й оптимізації для оновлених програмних алгоритмів та елементів штучного інтелекту.

 

Про архітектуру Blackwell

 

Графічна архітектура NVIDIA Blackwell побудована за модульним принципом. Вона включає два обчислювальні чіплети із загальною кількістю 104 мільярди транзисторів. Також у склад входять вісім чіплетів пам’яті HBM3E. Компоненти з’єднані з допомогою технології пакування CoWoS-L, яку розробила TSMC. Для з’єднання використовується новий фірмовий інтерфейс NV-HBI (NVIDIA High Bandwidth Interface), який забезпечує пропускну здатність до 10 ТБ/с. Це дозволяє передавати дані між обчислювальними чіплетами, мінімізуючи затримки при роботі з великими наборами даних.

 

GDDR7 — новий стандарт відеопам’яті

 

Нові відеокарти GeForce RTX 50 на базі Blackwell отримали пам’ять GDDR7. Вона відрізняється вищою розрядністю та пропускною здатністю у порівнянні з GDDR6. Зокрема, у флагманській RTX 5090 відеопам’ять GDDR7 працює на швидкості 28 Гбіт/с, що дає пропускну здатність до 1,8 ТБ/с.

 

До слова, наймолодша RTX 5050 у десктопній версії все ж отримала пам’ять GDDR6 як у минулих поколінь. В той час як версія для ноутбуків має чіпи GDDR7. В компанії це аргументували тим що нова пам’ять більш енерго ефективна, а отже актуальніша на портативних ніж стаціонарних комп’ютерах. Щоправда, частоти у свіжої моделі вище, тому пропускна здатність в порівняні залишається кращою. Таким чином бачимо що є доволі тонкий паритет між бізнес-ефективністю та технологічним апдейтом.

 

Тензорні ядра п’ятого покоління

 

У новому поколінні архітектури реалізовані оновлені тензорні ядра з підтримкою форматів FP4 та FP6. Обробка 4-бітних чисел забезпечує кращу ефективність і вищу пропускну здатність. ШІ-моделі мають змогу робити більше операцій по аналізу сцени, руху, освітлення та тіней. Все це застосовано при генеруванні додаткових кадрів в реальному часі. І тут мабуть варто перейти до другої великої частини про оновлення архітектури – DLSS 4 та Multi Frame Generation (MFG).

 

DLSS 4 – всі можливості

 

Deep Learning Super Sampling (DLSS) — це набір технологій нейронного рендерингу, який використовує штучний інтелект для підвищення частоти кадрів, зменшення затримки та покращення якості зображення. Це зменшує навантаження на графічний процесор, зберігаючи при цьому деталізацію та чіткість, характерні для нативної високої роздільності. Загалом це комплекс алгоритмів і моделей ШІ які розвивались протягом останніх років. DLSS 4 – актуальна версія яка підтримується на відеокартах серії RTX, включно з новими моделями лінійки 50xx. Попередні покоління відеокарт також підтримують деякі технології покращення зображення зокрема Super Resolution, DLAA та Ray Reconstruction. Увімкнути функцію можна в іграх, які мають підтримку генерації кадрів.

 

 

Четверте покоління технології масштабування Deep Learning Super Sampling (DLSS 4) від NVIDIA отримало низку суттєвих змін. В цьому поколінні основними складовими є два основні компоненти – нова трансформаційна модель замість традиційної моделі CNN (Convolutional Neural Network) та MFG (Multi-Frame Generation), що збільшує FPS.

 

DLSS 4 разом із модулем MFG, про який ми розкажемо детальніше нижче, демонструє особливо великий приріст FPS в режимах з високою роздільною здатністю. Ефект збільшується кратно при підвищенні роздільної здатності так як візуальних даних для обробки більше. Наприклад, в 4K-режимах, де рендеринг-навантаження є найбільшим, можна спостерігати зростання кількості кадрів на секунду до 8 разів. Вивід великої кількості додаткових кадрів вимагає контролю їх перемикання та таймінгів. Для цього працює окремий модуль High Speed HW Flip Metering, який «слідкує» за низькою затримкою виводу картинки.

 

Хоча під час гри з увімкненою генерацією кадрів ми отримуємо вищу плавність зображення, це не завжди позитивно позначається на відчуттях керування. Згенеровані кадри виглядають правдоподібно, але не впливають на відгук системи на дії гравця. Затримка керування залишається на тому ж рівні або навіть зростає через додаткову обробку.

 

Саме тому NVIDIA рекомендує використовувати генерацію кадрів Multi Frame Generation, що базова частота кадрів перевищує 60 FPS. У такому випадку негативний вплив затримок мінімізується завдяки короткому часу кадру.

 

 

Multi-Frame Generation як основа

 

Невід’ємною частиною технології DLSS 4 є система Multi-Frame Generation. Вона аналізує попередні ігрові кадри та генерує проміжні. Технологія мала початок розвитку ще в DLSS 3 Frame Generation, яка генерувала один проміжний кадр. Тепер же мова йде про можливість згенерувати від 1 до 3 проміжних кадрів.

 

 

Для цього використовується новий алгоритм Transformer, який краще працює з довгими закономірностями. Технологія потребує вдвічі більше параметрів і вчетверо більше обчислювальних ресурсів. Водночас це дозволяє моделі створювати послідовність кадрів у режимі реального часу. Замість одного проміжного кадру, як у попередніх версіях, DLSS 4 формує одразу три, зберігаючи при цьому низьку затримку.

 

 

У новій версії блок генерації оптичного потоку доповнили нейромережею, яка аналізує поточний кадр у контексті попередніх, визначаючи значущість кожного пікселя в сцені. Завдяки цьому система може цілеспрямовано розподіляти обчислювальні ресурси лише на важливі ділянки зображення, зменшуючи навантаження та підвищуючи ефективність масштабування. Для того щоб згенеровані кадри рівномірно вставлялися між двома відрендереними, застосовується технологія Flip Metering. Вона забезпечує стабільний ритм кадрів і сприяє плавності зображення без стрибків або зміщень у часі відтворення.

 

Це дозволило підвищити частоту кадрів навіть у ресурсомістких сценах, зберігаючи візуальну плавність. Щоправда, в умовах швидкої зміни сцени, даних з двох сусідніх кадрів іноді недостатньо для точної генерації проміжного. У таких ситуаціях можуть з’являтися візуальні артефакти — спотворення, змазування або помилки в деталях. Цю проблему частково вирішує технологія Reflex. Вона дозволяє усунути так звану «чергу рендерингу». Зазвичай процесор (CPU) готує кадри швидше, ніж відеокарта (GPU) встигає їх обробити, внаслідок чого формується буфер кадрів, що чекають своєї черги на рендеринг. Чим довша ця черга — тим вища затримка від моменту дії до її відображення на екрані. Reflex синхронізує роботу CPU та GPU, не дозволяючи процесору надмірно випереджати графічний процесор, тим самим зменшуючи загальну затримку в системі. Зауважимо, що при ввімкненні генерації кадрів в налаштуваннях, також автоматично вмикається Reflex.

 

Окрім усунення черги рендерингу, технологія Reflex 2 впроваджує новий підхід до зменшення затримки — механізм Frame Warp. Йдеться про деформацію кадру, яка виконується безпосередньо перед виведенням зображення на екран.

 

Замість того, щоб відображати кадр, сформований за застарілими вхідними даними, система дозволяє процесору врахувати останній рух миші та актуальне положення камери буквально за мить до відправки кадру на дисплей. Уже готове зображення проходить фазу «викривлення» — пікселі зміщуються відповідно до найновішої інформації, надаючи гравцеві більш точне відображення дій, що були виконані.

 

Доступність технологій DLSS

 

Для обробки та впорядкування великої кількості кадрів, більшість з яких згенеровані нейронними мережами, потрібні додаткові ресурси та апаратні засоби, відсутні у відеокартах попередніх поколінь. Більшість можливостей DLSS 4 доступні на всіх відеокартах серії NVIDIA RTX. Водночас підтримка ключової функції — Multi-Frame Generation — обмежена лише моделями лінійки RTX 50, оскільки для її роботи потрібні спеціалізовані апаратні блоки, наявні лише в цьому поколінні. Натомість оновлена версія Frame Generation, яка завдяки новому алгоритму споживає менше відеопам’яті, підтримується також відеокартами серії RTX 4000.

 

 

Усі описані нами функції роблять відеокарти серії GeForce RTX 50 справді цікавими, і якщо ви розглядаєте можливість оновлення ПК, то варто їх розглянути, адже на Telemart вже доступно багато моделей.