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NVIDIA RTX 3060 Ti首测 甜品卡的性能飞跃

2020年第四季度是显卡市场最忙碌的时间节点,新显卡接踵而至,全新的RTX 30系显卡截至目前已经解禁了RTX 3070/3080/3090三款显卡,今天要给大家带来的则是NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti的评测。

对于这款显卡突然出现相信大家和笔者一样,非常迷惑。“60 Ti”这个型号自常规系列的GTX 760 Ti之后就没有出现过(16系显卡除外),可以说近两年的甜品显卡“Ti”这个后缀非常罕见,而且如果出现Ti作为后缀的情况,按照以往的惯例也应该是先发布旗舰产品,如GeForce RTX 2080 Ti,所以本文我们也来研究研究这款RTX 3060 Ti有何过人之处。

GeForce RTX 3060 Ti显卡背板

目前这款GeForce RTX 3060 Ti的售价为2999元起,与上一代的RTX 2060 SUPER售价相同,但性能相差悬殊,这在下面的测试中也会有所体现。

作为一款甜品级显卡,以往系列的定位大致在1080P至2K分辨率之间,也就是说在3A游戏中2K分辨率下基本可以流畅运行,想要体验更高帧率,1080P分辨率是最好选择。不过采用NVIDIA Ampere架构的30系显卡自然不会如此“平庸”,下面就让我们进入评测正题,先来看看外观。

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01 GeForce RTX 3060 Ti外观

在外包装上,GeForce RTX 3060 Ti与前几款发布的显卡相同,NV标识性的极简风格,方方正正的硬纸盒子,主色调以黑色为主,辅以玫瑰金色纹路。

GeForce RTX 3060 Ti

GeForce RTX 3060 Ti显卡外观

RTX 3060 Ti的整体外观相较RTX 3070的差别不大,相比RTX 3080/3090要小巧不少,长宽比给人非常舒服的感觉。在之前的评测中我们讲过RTX 3080采用了一前一后的风扇散热设计,显卡尾部的风扇主动将热气排至上方再由整体的散热系统排出。而RTX 3060 Ti与RTX 3070则是采用了传统的双风扇设计。

GeForce RTX 3060 Ti

GeForce RTX 3060 Ti背板散热鳍片

相比RTX 3080的推拉式散热,RTX 3060 Ti采用推式风扇设计,显卡前端的风扇将热空气从机箱背部支架排出;显卡尾部直接由正面导流罩和大量的外露散热鳍片组成,形成中空状态,风扇依旧会将热气通过散热鳍片向上排出。

GeForce RTX 3060 Ti侧边

GeForce RTX 3060 Ti供电转接线

除此之外的一些细节部分,侧面的GeForce RTX logo取消了LED灯,改为喷涂印刷。供电接口还是熟悉的单12pin,不过转接线采用了12pin转单8pin。所以对于大部分玩家来说,意味着可以不用大动干戈换电源,直接升级显卡。另外RTX 3060 Ti的边框颜色相比RTX 3070颜色更浅,呈现亮银色。

GeForce RTX 3060 Ti 视频输出接口

在视频输出接口上,RTX 3060 Ti采用DP1.4*3+HDMI 2.1的4接口设计,同样新的HDMI 2.1协议可支持单线8K的视频输出。

02 NVIDIA Ampere架构中的RTX 3060 Ti

NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti采用了NVIDIA Ampere架构,我们首先来看一下RTX 3060 Ti的提升。

第一代RTX架构 Turing下的2060 SUPER

第二代RTX架构 Ampere下的3060 Ti

相较于初代的Turing RTX架构,NVIDIA Ampere架构在算力上有着成倍的增长,这一点在RTX 3060 Ti中依旧有体现,每个时钟执行2次着色器运算,而Turing为1次,RTX 3060 Ti的着色器性能达到16.2 TFLOPS单精度性能,而Turing为7.2 TFLOPS。

NVIDIA Ampere架构翻倍了光线与三角形的相交吞吐量,RT Core达到31.6 RT TFLOPS,而Turing为21.7 RT TFLOPS。

全新的Tensor Core可自动识别并消除不太重要的DNN权重,处理稀疏网络的速率是Turing的两倍,算力高达129.6 Tensor TFLOPS,而Turing为57.4 Tensor TFLOPS。

NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti采用GA104核心拥有174亿个晶体管,392平方毫米的面积,基于三星的8nm NVIDIA定制工艺,另外在RTX 3060 Ti中我们都知道仍然采用了GDDR6显存,不过不同于RTX 3080的Micron,RTX 3060 Ti采用了三星的GDDR6显存。

我们在发布会中经常听到性能翻倍的说法,其实是因为本次NVIDIA Ampere的SM在Turing基础上增加了一倍的FP32运算单元,这就使得每个SM的FP32运算单元数量提高了一倍,同时吞吐量也就变为了一倍。

而通常我们计算显卡的CUDA数量,并不是把SM中的所有单元加起来计数,而是只统计FP32单元的数量,所以这样一来,SM中的【FP32 : INT32】 从 1:1 变为 2:1。

RTX 3060 Ti共有4864个CUDA,其实它有2432个INT32单元,但由于内部的FP32数量翻了一倍,所以最终实现了4864这个惊人的数字。

而这样粗暴的提升CUDA数量对于游戏其实有着非常大的帮助,通常在游戏中浮点运算相比整数计算要常用的多,图形、算法以及各种计算操作中着色器工作负载通常需要混合使用FP32算数指令,而FP32的加速也有助于光线追踪降噪着色器。

光追工作原理示意

在此次的NVIDIA Ampere架构中,NVIDIA官方宣布为第二代RT Core,它和第一代有什么不同呢。首先要知道RT Core的工作原理是,着色器发出光线追踪的请求,交给RT Core来处理,它将进行两种测试,分别为边界交叉测试(Box Intersection testing)和三角形交叉测试(Triangle Intersection testing)。基于BVH算法来判断,如果是方形,那么就返回缩小范围继续测试,如果是三角形,则反馈结果进行渲染。

而光线追踪最耗时的正是求交计算,因此,要提升光线追踪性能,主要是对两种求交(BVH/三角形求交)进行加速。

RT Core的变化

在Turing的RT Core中,可以每个周期完成5次BVH遍历、4次BVH求交以及一次三角形求交,在第二代RT Core 里,NVIDIA增加了一个新的三角形位置插值模块以及一个的额外的三角形求交模块,这样做的目的是为了提升诸如运动模糊特效时候的光线追踪性能。

运动模糊渲染原理

第二代RT Core可以让光线追踪与着色同时进行,进行的光线追踪越多,加速就越快,它将光线相交的处理性能提升了一倍,在渲染有动态模糊的影像时,按照NVIDIA自己的实测,比Turing快8倍。

稀疏深度学习

Tensor Core可以看作是GeForce RTX GPU上的AI大脑。可加速用于深度神经网络处理功能的线性代数,这是现代AI的基础。例如用于AI超分辨率的NVIDIA DLSS和用于AI增强的声画处理技术NVIDIA Broadcast应用。

在本次的NVIDIA Ampere架构的Tensor Core也得到了极大地加强,在第三代Tensor Core中,NVIDIA引入了稀疏化加速,可自动识别并消除不太重要的DNN(深度神经网络)权重,同时依然能保持不错的精度。

首先原始的密集矩阵会经过训练,删除掉稀疏矩阵,再经过训练稀疏矩阵,从而实现稀疏优化,进而提高Tensor Core的性能。

与此次RTX 30系显卡一同发布的还有一项新技术——RTX IO。目前很多游戏动辄几十G甚至百G的安装空间,对于存储空间的负担暂且不提,但存放在硬盘中的数据,如果显卡想要读取到,需要先由CPU从硬盘中读取压缩过的数据,经过解压缩再发送到显存中。

虽然随着NVMe SSD的推出,读取速度相较机械硬盘能够快20倍,但受制于传统I/O限制,NVMe高达7GB/秒的高速读写对于CPU是极大的负担。

传统的数据交换

在这个过程中,会占用多个CPU核心,压力急剧增大,占用较多的内存,而此时其实GPU是处于闲置状态的。RTX IO的作用就是越过CPU解压再传输数据这一步,直接从PCIE总线读取硬盘上经过压缩的数据,并且完成无损GPU解压,降低CPU占用,变向提升了性能。

RTX IO可以极大解放CPU负担

当然这项技术作为系统底层的运行方式改变,还需要借助微软发布的DirectStorage来实现,对于目前容量的游戏来说,RTX IO的改善效果有限,但假以时日等游戏容量上百G成为常态的时候,这项技术将会发挥巨大的功效。

同时搭配新增的HDMI 2.1接口,可以支持单线8K的视频输出,而上一代HDMI 2.0仅支持4K 98Hz的视频输出,如果想要连接8K电视,则需要更多的线缆支持。

03 3DMARK 理论性能测试

首先介绍一下测试平台,为了保证此次评测能够发挥RTX 3060 Ti显卡的最佳性能,主板和CPU采用了目前桌面旗舰级配置,具体如下。

在测试成绩上,基准测试采用3DMARK,游戏性能测试使用游戏自带Benchmark,同时为了减小误差,每项测试成绩均测试3遍取平均值。

GPU-Z参数

首先看一下GPU-Z的参数,RTX 3060 Ti目前的核心代号在软件上还未知,不过三星8nm是肯定的了,芯片面积未知,拥有4864个CUDA,频率为1410-1665MHz,采用8GB GDDR6显存,位宽为256bit,显存带宽达到了448GB/s,光栅单元和纹理单元虽然软件显示为80和405,但显然纹理单元的数据有些错误。

下面先进行的是用来衡量显卡DX11理论性能的3DMARK FS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:

3D MARK FS套装测试

在针对显卡DX11性能的3DMARK FS套装测试中,我们主要对比RTX 3060 Ti和RTX 2080 SUPER,整体来看新的RTX 3060 Ti在各项成绩中均小幅领先RTX 2080 SUPER;各项成绩差值在1-4%之间。

3D MARK TS套装测试

而在针对DX12环境下的Time Spy和Time Spy Extreme测试中,RTX 3060 Ti领先RTX 2080 SUPER更多,在TSE成绩中领先10%。

3D MARK 光追测试

PortRoyal是3DMARK中专门针对光追性能的测试项,RTX 3060 Ti的测试结果要优于RTX 2080 SUPER,但幅度不大为3%左右。

在理论测试中,RTX 3060 Ti可以说是RTX 2080 SUPER的OC版,但RTX 3060 Ti的频率为1410-1665MHz,对于非公版显卡还有很大的提升空间。

04 游戏性能测试

在游戏性能测试中,我们选择了《古墓丽影:暗影》、《德军总部新血脉》、《孤岛惊魂5》、《刺客信条:奥德赛》、国产游戏《边境》、《光明记忆:无限》的benchmark跑分软件。

另外在游戏测试中,由于显卡驱动的版本更新和游戏更新非常影响游戏帧数,所有benchmark跑分成绩均以本次成绩为准。

《古墓丽影:暗影》游戏测试

《古墓丽影:暗影》游戏测试

由于本次的参测显卡比较多,而古墓丽影分为标准测试和光追DLSS效果的测试,故分为两张表格进行对比,共2组6测。第一组为预设最高画质下,RTX OFF/DLSS OFF;第二组为预设最高画质下,RTX 超高/DLSS ON。

其中不难看出RTX 3080仍然遥遥领先,RTX 3060 Ti也要小幅领先RTX 2080 SUPER的分数,但是差距不大。

《德军总部新血脉》游戏测试

《德军总部新血脉》的分数也是几经波折,在多次更新驱动后成绩终于正确,并且由于自带两个benchmark,所以我们的数据取跑分均值。其中RTX 3060 Ti比RTX 2080 SUPER在1080P分辨率下的分数高7%,2K分辨率下高16%;4K分辨率下高4%。

《刺客信条:奥德赛》游戏测试

接下来是《刺客信条:奥德赛》,其中RTX 3060 Ti比RTX 2080 SUPER在1080P分辨率下分数高1%;2K分辨率下高6%;4K分辨率下高9%。

《孤岛惊魂5》游戏测试

《孤岛惊魂5》同样算是优化比较到位的3A大作,RTX 3060 Ti比RTX 2080在1080P分辨率下分数高4%;2K分辨率下高15%;4K分辨率下高18%。

《光明记忆:无限》游戏测试

《光明记忆:无限》是由飞燕群岛工作室开发的《光明记忆》新系列,目前还没有游戏提供试玩,不过benchmark的跑分软件官方已经提供,玩家可以在steam上自行下载。另外我们在测试的时候由于无法关闭光追选项,故所有测试成绩均为“RTX 最高/DLSS 质量”模式下进行。

《边境》游戏测试

《边境》同样是一款来自柳叶刀工作室的国产3A大作,具体发售日期不明,目前仅提供了benchmark跑分软件。同样的目前跑分软件不支持关闭光追选项,所以在测试时我们选择“RTX 最高/DLSS 质量”下进行。

05 温度与功耗测试

在温度功耗测试方面,室温24℃,我们并没有采用全封闭式的机箱,而是采用测试平台的方法,这样做可以最大限度的保证显卡除了自身散热外将风道等外因减小到最低。

功耗测试(点击查看大图)

功耗测试中,我们选择FurMark软件进行拷机测试,功耗仅计算显卡自身。作为一款甜品级显卡RTX 3060 Ti的功耗要小得多,在峰值情况下整体平均在200W之间。

温度对比

温度方面,本次的RTX 3060 Ti温度相对目前的30系显卡有所降低,属于正常工作温度,在官方数据中RTX 3080采用的双轴流式设计空气流量相较于之前的设计增加55%,散热效率提升30%,而RTX 3060 Ti采用了传统的正面双风扇设计,不过这张卡本身的频率更低,发热量热会相对较小。

06 部分游戏光追效果展示

上面我们测试了部分游戏的光追和DLSS性能表现,这些效果具体在游戏中是什么表现,下边笔者选择了两款游戏给大家展示一下。

《堡垒之夜》RTX ON(点击查看大图)

《堡垒之夜》RTX OFF(点击查看大图)

堡垒之夜的光追效果还是比较明显的,其中加入了反射、全局照明和路径追踪等效果。卡车车身上的反射较为明显,角色身上的环境光在打开光追后更为写实,另外仔细看的话远处建筑物的玻璃同样有光线的反射,整体画质改善非常明显。

《魔兽世界9.0》RTX ON(点击查看大图)

《魔兽世界9.0》RTX OFF(点击查看大图)

第二组对比来自最新的《魔兽世界9.0》,同样作为一款卡通渲染的网游来说,魔兽的年代更加久远,此次加入光追效果在整体视觉上没有堡垒之夜明显。不过如远处的树木阴影,以及近处石台下方的阴影都比较明显。

《控制》RTX ON(点击查看大图)

《控制》RTX OFF(点击查看大图)

第三组对比为《控制》游戏,这款游戏所采用的引擎物理效果非常出色,同时光追开关的对比也是肉眼可见的明显。包括玻璃上的人物反光,远处地面的植物反光都比较清晰,同时打开光追后屋顶处的明暗对比也更加明显。

07 软硬兼施 铸就Ampere

好的硬件没有软件的加持,相当于空有长柄没有枪头,想要发挥十成威力则必须软硬搭配,反之亦然。此次随着发布会共同推出的还有以下几项非常值得大家关注。

NVIDIA Reflex

以往我们关注延迟大多从显示器上了解到几毫秒极速响应,但那只是作为最终端的显示输出效果,你是否想过从系统内部到实际看到的画面有多大延迟?

NVIDIA Reflex

在20系显卡中NVIDIA反复提及的“帧能赢”,在30系显卡中也做了更进一步的突破,除了NVIDIA将推出自己的电竞显示器NVIDIA 360Hz G-SYNC ESPORTS,还有NVIDIA Reflex技术。

以往如果想测量系统延迟需要高速相机以及定制的LED鼠标电路。而使用带有NVIDIA Reflex技术的显示器将内置精确的延迟分析工具,可在CPU和GPU中优化渲染管道,极大减少延迟时间,将系统延迟整体降低至30ms以下。不过就像图中所示,为此你需要一个支持反射延迟分析的鼠标。

NVIDIA Broadcast

NVIDIA Broadcast是一款易用且专业的直播软件,它的强大之处就在于主播不再需要任何的背景布置,只需要一个普通的摄像头和一张GeForce RTX系列的显卡即可。

它戳我脸!

这款软件可以让你杂乱无章的房间立即变成直播间,其内置了音频降噪、背景虚化、虚拟背景、头部追踪等功能。NVIDIA Broadcast的工作原理是利用AI算法通过DGX超级计算机深度学习而来。

NVENC编码

同时RTX 30系显卡拥有目前最好的硬件解码器,大部分用户的电脑在直播时打开OBS推流后CPU占用会直接飙升到50%左右,而基于GPU的NVENC解码可以极大地减轻CPU负担。

NVIDIA Studio

对于内容创作者来说,提到软件可能大部分只会想到内容创作的相关软件,但NVIDIA专为内容创作者推出的NVIDIA Studio驱动则是承担着连接创作软件和显卡功能的关键。

NVIDIA Studio

NVIDIA Studio驱动经过更新与优化,对于最新版本的Adobe系列软件支持更为稳定,同时附带更出彩的创作功能。利用NVIDIA CUDA技术,GPU加速特效可实现更快的实时视频编辑并加速渲染输出,并让原本只能进行软件编码输出的视频轻松得到硬件的支持。另外在AI计算方面的优势,包括自动标记片段、特效追踪和人脸识别等功能,都有显著的速度提升。

以GPU渲染为14.98秒 而CPU渲染为11分钟

当然NVIDIA Studio的加速创作绝不止Adobe一家,DaVinci、Keyshot、Blender、D5等专业软件中都有非常亮眼的表现。不仅能提供强大且稳定的运行环境,更能以GPU加速,有效提升创作效率。

08 甜品卡的性能飞跃

通过整篇的测试下来,不难发现NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti的性能还略微高于上一代准旗舰显卡RTX 2080 SUPER,但后者的售价为5000多元。

而这其中的区别不仅仅是价格,全新的NVIDIA Ampere架构采用了第二代RT Core和第三代Tensor Core,在光线追踪和AI学习方面都有不同程度加强,还拥有更高的能耗比。

NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti

GeForce RTX 3060 Ti的TGP为200W,与上一代RTX 2060 SUPER的175W差不多,但性能却有着天壤之别,这对于想换新显卡但电源瓦数较小的玩家是极大的福音。

另外从游戏方面来说,这款甜品卡同样有着非常恐怖的性能,完全可以满足在2K分辨率下的高帧率游戏体验,甚至大部分游戏在4K分辨率下也可以保障60帧的流畅运行。

NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti

此前在RTX 3070的评测中笔者曾立过“最畅销显卡预定”的flag,现在看来有点言之过早,RTX 3060 Ti的性价比同样出人意料,而它与RTX 3070的价格相差1000元左右,这1000元的差价,足以让大部分玩家选择性能比肩上一代准旗舰的RTX 3060 Ti。当然RTX 3070的定位则更偏高端,近日新出的几款3A大作对于显卡性能要求越来越高,想要体验高画质高分辨率的游戏,依然是RTX 3070更合适。

NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti

总的来说,作为一款甜品级显卡,NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti完全超出了我的预料,比肩上一代准旗舰的性能,又与上一代甜品级显卡的价格持平,这样的好事儿上哪去找呢?

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