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NVIDIA GeForce RTX 4090回顾:超乎想象、超乎未来的速度

NVIDIA的GeForce RTX 4090显卡售价1,599美元,价格昂贵,但作为回报,您将获得真正奢华的游戏体验。

想要脸部融化的帧速率吗?上一代的RTX 3090是一个速度恶魔,但GeForce RTX 4090-由于NVIDIA的新“Ada Lovelace”架构-在传统游戏中尖叫的速度高达83%。NVIDIA的40系列旗舰游戏也咀嚼未来的光线跟踪游戏,推动更先进的第三代RT核心和激进的新的“帧一代”DLSS 3功能,在堆积如山的人工智能的帮助下再次加倍(或更多)帧速率。

然而,这不仅仅是游戏的问题。当谈到像素压缩的视频渲染时,创作者会喜欢24 GB的高速GDDR6X内存,而NVIDIA包括不是一个,而是两个AV1视频编码器,这意味着RTX 4090适合处理流媒体的未来。

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无论你想要完成什么,可怕的GeForce RTX 4090 Founders Edition都可以轻松应对–尽管你的钱包和电源可能会这样做,因为所有这些额外的性能都不是免费的。我们来挖坑吧。

这是新一代的第一个图形处理器,让我们第一次看到NVIDIA的新Ada Lovelace架构,运行在定制的TSMC 4N(阅读:奇特5 nm)工艺上。这是一次凶猛的跳跃。在我们开始之前,我们先来看看RTX 4090的规格与上一代GeForce旗舰机型(有趣的是,它们都采用了不同的层级分类)相比有何不同:

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从三星的8N工艺到台积电更先进的4N工艺的飞跃不能被低估。上一代全脂RTX 3090钛将10,752个CUDA图形核心和283亿个晶体管装入一个巨大的628.4 mm芯片中。新的RTX 4090在一个更小的芯片上增加了荒谬的16,384个CUDA核心和763亿个晶体管。谢谢,台积电!

但NVIDIA也发挥了它的魔力。虽然Ada Lovelace架构的框架并没有如此严重地偏离上一代的安培设计-尽管有更多的东西-NVIDIA做了一些关键的调整,以进一步推动性能。一个例子是新的着色器执行重新排序功能,它动态地对类似的着色工作进行分组和计划。当然,它提高了运行传统光栅化图形的游戏的性能,但加速了光线跟踪。

增强光线跟踪性能显然是NVIDIA在RTX 4090上的重点。Ada Lovelace架构升级为第三代RT核和第四代张量AI核,所有这些都比以前更快、更高效。它们被增强的光流加速器增强,与张量核心相结合,解锁DLSS 3及其新的帧生成功能。

NVIDIA的DLSS 2已经成为图像放大的黄金标准,但DLSS 3更进一步,使用张量核心创建完全人工智能创建的帧,这些帧插入传统渲染的帧之间,这可以大幅提高性能-甚至在CPU受限的游戏中,这要归功于它的工作方式。

这一切都合乎情理。在光线跟踪未激活的情况下,RTX 3090可以以每秒48帧的速度运行赛博朋克2077。RTX 4090的速度是77fps,但打开DLSS 3可以让它一路飙升到138fps–这是在激活强烈的光线跟踪效果的情况下进行的。这是非常令人印象深刻的。不过,还有一些关键的DLSS3细节需要了解。我们将在稍后的性能基准测试中更深入地研究DLSS3和光线跟踪。

英特尔凭借其首次亮相的Arc显卡击败了NVIDIA,成为AV1编码打孔机–这款显卡也将于10月12日发布,与RTX 4090同时发布–但NVIDIA将这项未来派视频技术更进一步,将两个AV1编码器集成到其新的NVENC媒体引擎中。NVIDIA表示,其AV1编码实现的效率比已经是同类最佳的H.264编码高出40%,我们深入研究Arc的AV1编码,深入探讨这对流媒体视频的未来意味着什么。

其他更传统的指标也有所改善。除了Ada的更多功能外,时钟速度也大幅提高,达到2520 MHz额定Boost时钟(尽管RTX 4090可以动态时钟比游戏中的时钟高得多)。这大约比3090钛快700兆赫。新的RTX 4090还集成了3090钛中引入的速度更快的21Gbps GGDR6X内存模块,使RTX 4090的24 GB内存每秒可达到超过1TB的总内存带宽。提示基努·里夫斯:哇。

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然而,添加所有这些功能需要更大的能力。虽然GeForce RTX 4090表面上与3090钛的总图形功率额定值相同,但实际功耗略高,NVIDIA为ATX 3.0电源采用了新的12VHPWR 16针电缆,旨在满足更高的GPU电源需求。然而,你不需要一个新的ATX 3.0电源来运行4090(尽管你需要最低850W的PSU)。NVIDIA在盒子中包括一个12VHPWR 16针适配器,可连接四个传统的8针电源连接器-其中三个是必需的,第四个是超频所需的。

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NVIDIA的12VHPWR适配器在实践中看起来杂乱无章,如果电缆更长,会更美观。

它很管用,但它是一件丑陋的杂物,在其他方面都是优秀的Founders Edition设计。Corsair给我们寄来了HX1500i电源和20美元的可选12VHPWR 600电缆用于测试,使用本地电缆而不是适配器看起来更美观。如果您的PSU制造商以合理的价格提供12VHPWR电缆,我强烈建议您立即购买。毕竟,你不会希望你1600美元的显卡看起来很破旧的。

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NVIDIA的新Founders版设计在很大程度上反映了RTX 30系列的美学和推拉式“流动直通”冷却系统。这是一件好事。这些金属包裹的卡片看起来很出色,尽管体积很大。然而,NVIDIA对引擎盖下的东西进行了调整,以提高这款极其强大的显卡的冷却性能。GeForce RTX 4090 Founders Edition现在配备了带有流体动力轴承的更大风扇,配上了更高的、重新设计的散热片堆栈。NVIDIA声称RTX 4090 FE“在独立的NVIDIA图形处理器中提供了有史以来测量到的最高气流,在相同的声学水平下实现了比RTX 3090多15%的气流”。在实践中,RTX 4090 FE运行起来非常酷,也非常安静。太棒了。

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当然,GeForce RTX 4090支持NVIDIA的杀手级软件堆栈,从NVENC到Broadcast,再到Shadowplay到NVIDIA Reflex(这实际上是DLSS 3的核心组件)。软件和功能仍然是GeForce的关键优势,特别是与英特尔首次推出的参差不齐的Arc驱动程序形成对比。

但说得够多了。让我们来看看基准。振作起来。

我们在一台顶级的AMD Ryzen 5900X PC上测试显卡,该PC专门用于对GPU进行基准测试。但这一代GPU的开始有一个新的调整:我们现在将使用PCIe可调整大小条(在Ryzen系统上也称为智能访问内存)进行测试,因为过去四年发布的大多数现代游戏PC都支持性能提升功能,无论是本机还是通过主板固件更新。

NVIDIA还建议在Windows中打开可选的“硬件加速GPU调度”选项,让RTX 40系列最大限度地伸展它的腿,所以我们也做了这个调整。大部分硬件是由制造商提供的,但我们自己购买了存储空间。特别感谢Corsair,它为我们提供了HX1500i电源和可选的20美元12VHPWR 600电缆,用于测试Founders Edition。他说:

我们正在比较1,599美元的GeForce RTX 4090 Founders版和它的直接前身,1,500美元的GeForce RTX 3090 Founders版,以及AMD的竞争对手Radeon RX 6900 XT,Radeon RX 6900 XT的发布价格为1,000美元,但在光栅化游戏中提供与3090类似的性能。NVIDIA和AMD都发布了那些图形处理器的更强大的变种,以RTX 3090 Ti和Radeon RX 6950 XT的形式,但我们手头没有这些显卡来直接与新的驱动程序进行比较。结果显示:

除了在默认情况下打开PCIe可调整大小条外,我们还将转移到测试套件中的一组新游戏。我们测试了各种引擎、流派、供应商赞助(Nvidia、AMD和Intel)以及图形API(DirectX 9、11、DX12和Vulkan)的各种游戏,以尝试呈现全面的性能潜力。除非另有说明,否则每款游戏都使用其游戏中的基准、NVIDIA的FrameView工具检查的健全性、尽可能高的图形预设、Vsync、帧速率上限、实时光线跟踪或DLSS效果、禁用FreeSync/G-Sync以及任何其他供应商特定的技术,如FidelityFX工具或Nvidia Reflex进行测试。我们还启用了时间抗锯齿(TAA)来将这些卡片推向它们的极限。我们至少运行每个基准测试三次,并列出每次测试的平均结果。

让我们以两款超受欢迎的体育游戏和一款运行在DX11上的战术战略游戏开始吧,以下是测试数据:

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GeForce RTX 4090速度如此之快,有时甚至会遇到CPU瓶颈,即使是在一些游戏中以4K分辨率玩游戏时,也会遇到令人眼花缭乱的问题,但Esports游戏和较旧的DirectX 11游戏并不一定会将其推向极限。4090只比《全面战争:特洛伊》中的3090快了36%–这是一个坚实的结果,但与DX12和Vulkan游戏的进步相比就相形见绌了。同样,虽然RTX 4090轻松位居CS:GO基准排行榜之首,但4K和1080p的微不足道的帧速率改进表明,这个久负盛名的DirectX 9游戏并没有给Ada Lovelace带来更多的力量。

在现代Vulkan API上运行的彩虹六号围城显示出更大的提升-在4K时比RTX 3090快64%-并包括NVIDIA的延迟降低Reflex技术,使其响应更快。然而,请注意它在1440p分辨率(甚至可能是4K)时遇到的硬件引擎或CPU瓶颈。

当我们扩大我们的范围来研究各种Vulkan和DX12游戏时,Vulkan的提升是真实的。

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在这里,在4K分辨率下,GeForce RTX 4090的运行速度通常比上一代快55%到60%,但在《刺客3》和F1 22等特别友好的游戏中,这一速度可能会高达83%。在4090上,Gears的战术运行速度要快67%,但理论上可能会更快–在运行基准测试的情况下,游戏最终有7%的时间是受CPU限制的,这一壮举在4K/Ultra中并不常见。GeForce RTX 4090就是这么快的。

NVIDIA在增强Ada Lovelace的光线跟踪印章方面投入了大量资金,为其配备了新的Shader执行重新排序能力、第三代RT内核、第四代张量AI(DLSS)内核和光流加速器,以增强DLSS 3的性能提升。

接下来我们将深入研究DLSS 3,但首先,我们想深入研究RTX 4090的原始光线跟踪性能。英特尔首发的Arc图形处理器的原始功耗要低得多,大约只有300美元的显卡,但它们在光线跟踪效率方面的第一次尝试成功地超过了Nvidia的RTX 30系列的第二代RT内核。NVIDIA的Lovelace升级夺回了桂冠。

为了展示Lovelace的威力,下面的图表显示了RTX 4090、3090和Radeon RX 6900 XT在关闭光线跟踪的选定游戏中的原始性能,以获得基准。接下来,我们将显示任何和所有可用光线跟踪效果处于活动状态并设置为Ultra时的性能。这里需要注意的重要一点是,这些光线跟踪帧速率如何与使用RT OFF运行的游戏进行成比例的比较,这表明每个GPU的原始光线跟踪能力是多么高效。(例如,如果游戏在禁用光线跟踪的情况下以100fps的速度运行,而两个不同的GPU在以50fps和25fps的速度启用光线跟踪的情况下运行游戏,则以前的GPU提供了更好的原始光线跟踪印章)。

最后,由于光线跟踪会导致帧速率骤降,因此将其与某种图像升级技术(如Nvidia的DLSS、AMD的FSR 2和英特尔的XeSS)搭配使用是必要的。我们还将性能指标包括在


  • DLSS在平衡模式下运行

在NVIDIA图形处理器上显示您将在现实世界中看到的那种全堆栈光线跟踪性能。(NVIDIA不允许在竞争对手的显卡上运行DLSS,因此AMD Radeon RX 6900 XT在DLSS测量中用零表示。)在性能或超性能模式下运行DLSS会导致更高的帧速率,但可能会有更多的图像奇怪之处。我们喜欢DLSS Balance提供的速度和保真度的平衡。

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我们还包括了一张性能图表,显示了在各种NVIDIA GPU上平衡DLSS的情况下,Red Dead Reemption 2的性能。这个游戏没有光线追踪,但这些结果可以告诉我们,Ada Lovelace的新的第四代张量核心是否比他们的前身更有效率。

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这并不令人惊讶:NVIDIA开启了光线跟踪革命,并在生态系统方面投入了大量资金,而RTX 4090恰如其分地粉碎了所有竞争者。它可以在光线跟踪达到最大值的情况下运行Hitman 3,同时即使在4K下也可以超过每秒60帧,而且根本不需要运行DLSS。打开DLSS,你就可以玩赛博朋克2077了,它所有美丽而费力的光线跟踪效果都调到了4K下84fps的狂热速度。即使关闭光线跟踪,上一代RTX 3090在超级设置下也无法达到50fps。

GeForce RTX 4090和Ada Lovelace使玩光线跟踪游戏变得实用-但DLSS 3提供了一些真正特殊的调味汁。

最后,NVIDIA帽子中真正的羽毛:DLSS 3。与RTX 40系列一起推出的DLSS 3,建立在NVIDIA现有功能构建的框架之上,借助AI生成的框架大幅提高性能。这是一项激进而令人兴奋的新技术,甚至能够加快CPU游戏的速度,尽管有一些警告值得知道。

NVIDIA的前两代DLSS是一个二进制功能。当然,你可以从不同的质量预设中进行选择,但从本质上讲,DLSS要么开启,要么关闭。这一点在DLSS 3中发生了变化,它实际上由三个不同的功能组成:DLSS超级采样、DLSS帧生成和Nvidia Reflex。在一款支持DLSS 3的游戏中打开DLSS-NVIDIA已经宣布了35款DLSS 3游戏即将推出-显示了所有这三个互补功能的选项。

DLSS超级分辨率很简单。这是DLSS。打开它将显示常见的质量、平衡、性能和超高性能选项。DLSS(和所有上采样功能)的工作原理是让GPU以较低的分辨率渲染一帧,然后使用不同实现方式的软件技巧对其进行上采样以适应显示器的分辨率。由于您的GPU内部渲染的是1080p图像,而不是完整的4K图像,因此性能会大幅提升。DLSS、AMD的FSR 2和英特尔的XeSS技术都提供了足够相似的结果,AMD在没有专用人工智能硬件的帮助下成功地执行了相同的技巧。

但AMD对DLSS Frame Generation–DLSS3的秘诀–没有答案。DLSS 3利用RTX 4090的张量核心和Ada Lovelace的先进光流传感器来创建完全由人工智能生成的帧,这些帧散布在其他GPU渲染的帧之间。

如果您使用DLSS超级分辨率将游戏从1080P升级到4K,并激活帧生成,则在一对帧中显示的每八个像素中只有一个实际渲染在GPU着色器上,这显然会提高性能。“DLSS帧生成卷积自动编码器接受4个输入–当前和以前的游戏帧,由Ada的光流加速器产生的光流场,以及游戏引擎数据,如运动矢量和深度”,以发挥其魔力,NVIDIA的DLSS 3介绍性页面状态。如果你想了解DLSS3如何工作的更多细节,强烈推荐阅读。

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这些人工智能帧完全由张量核生成,使用上述输入通知输出。Digital Foundry对DLSS 3进行了早期的逐帧分析,在这些交替的AI帧中发现了一些视觉上的不一致,但随着DLSS 3帧生成提供的尖叫帧速率,我在赛博朋克2077和微软飞行模拟器中操作时没有看到任何异常。你真的需要打猎和像素窥视才能看到任何奇怪的东西。这就是说,由于DLSS帧生成的工作方式,这种效果在快节奏的游戏中可能会更加明显,有大量的相机运动。

在渲染帧之间放置AI帧可以完成两件事。首先,它会使帧速率尖叫,正如您在下面的基准测试中看到的那样。但是,由于这些AI帧完全是在张量核心上生成的,而不需要来自PC其余部分的任何输入,因此它也可以提高性能,即使在CPU受限的游戏中也是如此,这些游戏通常会停机,因为您的CPU跟不上。飞行模拟器是出了名的受CPU限制,但激活DLSS3帧生成立即使我们的帧速率加倍。

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是的,使用DLSS 3,你实际上可以在4K显示屏上以120赫兹的音量播放Flight Sim。德鲁奥尔。对于赛博朋克2077幻灯片的其他背景,RTX 3090在激活RT Ultra和DLSS 2超级分辨率的情况下,在4K的条件下成功地获得了大约每秒48帧的图像。

但问题是:编织在这些人工智能生成的帧中也会产生CPU背压,实际上会增加更多延迟,降低响应速度。AI帧让你的游戏看起来像黄油一样流畅,但在这些帧期间,游戏实际上并没有对你的输入做出反应,因为GPU和CPU没有做这项工作。为了应对这一问题,NVIDIA要求DLSS 3游戏也支持NVIDIA Reflex。

Reflex最初是作为一种在esports游戏中减少延迟和提高响应性的方法推出的,它将游戏的渲染队列清零,通过告诉它及时向GPU提供帧来减少CPU背压。因为CPU没有提供渲染队列的压力,所以它也可以留意鼠标点击,直到最后可能的一秒。我们的测试发现它非常有效。在某些游戏中,将Reflex与DLSS Frame Generation搭配使用有助于保持基本相同的响应速度,甚至可以降低延迟。这是一个令人愉快的组合,我很高兴看到DLSS 3将Reflex的踢和尖叫拖进了更广泛的游戏军火库。

这就是说,虽然DLSS3体验大放异彩,但它在你手中并不总是感觉更灵敏。运行赛博朋克2077的138fps与每一个可能的铃声和口哨活动感谢DLSS 3看起来绝对令人惊叹,句号。但是,更快的帧速率的好处之一是提高了响应速度,虽然Reflex在这方面有很大帮助,但运行在138fps的赛博朋克2077并不比以77fps运行它的响应性要好得多,大约在原生4K下运行。拥有两倍的画面看起来很棒,但这些AI画面在实际时刻不会对您的控制做出反应,尽管它很接近。

这并不是负面的。这不是一个缺点。这不可能是在运行了120fps的模拟飞行和138fps的赛博朋克2077(RTX 3090最高可达48fps)之后。但这一点值得强调。DLSS 3在我们已经尝试过的这些节奏较慢的游戏中工作得令人惊叹,但如果你想从汗流浃背的竞技游戏中获得最大的响应度,你可能会更好地禁用帧生成,同时激活Reflex和DLSS超级分辨率。

在我们提出更具体的建议之前,我们需要花费更多的时间来测试DLSS3帧生成的运行情况。如果您倾向于自己这么做,NVIDIA奇妙的FrameView基准测试工具的新版本除了通常的统计数据外,还包括新的易于阅读的0.1%低值和总体PC延迟平均值。令人印象深刻的35款游戏已经承诺支持DLSS 3,NVIDIA就特定游戏的发布时间发送了以下通知:

我们测试功耗的方法是,在对其他所有参数进行基准测试(预热GPU)后,在4K下循环F1 22秒基准大约20分钟,并注意到我们的Watts Up Pro仪表上的最高读数,该读数衡量了我们整个测试系统的功耗。比赛的最初阶段,所有竞争对手的汽车都同时出现在屏幕上,这往往是要求最高的部分。

这不是最坏的情况测试。这是一款以GPU分辨率运行的游戏,当显卡出汗时,它可以测量性能。如果你在玩一款也会消耗CPU的游戏,你可能会看到更高的整体系统功耗。就当你被警告过了。

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RTX 3090耗电很大。GeForce RTX 4090及其时髦的新12VHPWR电源线使用得更多。这并不令人惊讶。如果你担心能源消耗,你不会买这样的显卡,你买它是为了获得最佳性能。

我们通过在F1 22秒功率测试期间保持GPU-Z打开来测试温度,注意到最高温度在结束时。

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NVIDIA的超厚金属外壳Founders Edition设计再次大放异彩。尽管必须驯服史无前例的原始功率,RTX 4090 FE仍保持低语安静,并运行超凉爽。

4090是您的吗?大概不会吧。大多数人不应该花1600美元买一块显卡,就像他们不应该花数十万美元买一辆兰博一样。然而,兰博的存在是有原因的。如果您想要无论价格如何都能达到最佳性能,您一定会对GeForce RTX 4090 Founders Edition感到无比满意。在许多现代游戏中,这是第一块能够最大限度地使用120赫兹4K显示器的显卡–这是一项不朽的成就。

在所有游戏中,GeForce RTX 4090让所有以前的GPU竞争者难堪,句号。在ESPORTS和DirectX11游戏中,这种提升并不是很令人信服,但胜利是存在的,在运行更现代的DX12和Vulkan API的游戏中,RTX 4090比RTX 3090快55%到83%。这与RTX 3080在RTX 2080上的提升不相上下。

这款GPU速度如此之快,我们目睹了一些游戏即使在图形密集型4K分辨率下也遇到了CPU瓶颈。它尖叫着。降到1440p的结果仍然是纯正的,但不太令人印象深刻,因为4090年代可能会在较低分辨率下导致更多的CPU和游戏引擎瓶颈。你真的很想买一台4K或超宽显示器,刷新率极快。如果你有一台60赫兹的4K显示器或一台1440P的显示器,上一代的GPU仍然能以更低的成本提供足够的吸引力。

光线跟踪才是GeForce RTX 4090真正闪亮的地方。NVIDIA的Ada Lovelace架构针对这些未来的照明效果进行了优化,RTX 4090可以在每种图形设置-RT或其他设置-调到11的情况下玩4K游戏,同时在启用DLSS的情况下很好地打破4K每秒60帧的神圣标记。再一次,这是一项不朽的成就。

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DLSS3奇妙的AI帧生成功能可以在支持它的游戏中使帧速率飙升得更高,尽管它并不总是让游戏感觉到更具响应性。赛伯朋克2077在上一代的RTX 3090上DLSS激活的情况下以每秒48帧的速度运行;在RTX 4090上,在DLSS 3 Frame Gen激活的情况下,它达到了惊人的138fps。这几乎是它的三倍速度和无与伦比的视觉体验。其他图形处理器在微软飞行模拟器中徘徊在60fps左右,这要归功于它的CPU瓶颈,但DLSS Frame Gen是这个数字的两倍。我们需要看看Frame Gen的保真度和响应性是否能在更广泛的游戏中站得住脚,但在这些早期,DLSS3像黑魔法一样工作。这很棒,很快就会有35场比赛了。NVIDIA的软件功能令人印象深刻,AMD还无法与之匹敌。

我们的目标是在未来几天对RTX 4090的内容印章进行单独的检查,但创作者会喜欢这件事,就像他们做RTX 3090一样。24 GB的超高速GDDR6X内存与双AV1编码器配合使用,可以快速完成渲染和编码任务。

这一代的功耗有所上升,您将需要使用新的12VHPWR电源线,但对于这种性能来说,这是值得的。价格也略有上涨,RTX 4090的价格比前一代高出100美元。这很刺痛,但对于这款旗舰GPU来说,在多年的通胀和与流行病相关的供应困境之后,似乎足够合理。NVIDIA令人敬畏的Founders Edition Cooler以略有改进的形式回归。它很大,但很酷,很安静,非常有吸引力。Founders Edition如此吸引人,以至于推荐定制设计变得更加困难。

底线是什么?GeForce RTX 4090绝对是一个怪物,提供为游戏和内容创作的未来而构建的主导性能。它不是完美的,但它有几个轻微的缺点是较少的“缺陷”,更多的是“你必须处理的速度如此之快。”如果您愿意花1600美元购买显卡,GeForce RTX 4090可以提供您想要的奢华游戏体验-如果DLSS 3获得吸引力,它可能会在时间上更快。

对于英伟达的艾达·洛夫莱斯一代来说,这是一个巨人般的开始。AMD的rDNA 3 Radeon图形处理器将在11月3日发布时,他们的工作将被削减。

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编译:盼盼云笔记

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