DLSS 3一骑绝尘!NVIDIA RTX 4090评测:能效比远比想象的更优秀
一、前言:RTX 40系列顶级旗舰降临
2年前,NVIDIA RTX 3080拉开了RTX 30系列的大幕。这一次,Ada Lovelace RTX 40系列,NVIDIA直接拿出了旗舰级别的RTX 4090,而且还会有一定数量的公版会在国内电商平台开卖。
本次评测,我们主要将对RTX 4090在3个分辨率下性能表现、功耗表现,以及重点打造的DLSS 3进行体验。
RTX 4090采用的是AD102核心,完整的AD102核心共有18432个CUDA核心(分为12组GPC/72组TPC/144组SM)、576个第四代Tensor Core张量核心、144个第三代RT Core光追核心、576个纹理单元、192个ROP单元、18MB一级缓存、96MB二级缓存、36MB寄存器文件。
RTX 4090在此基础上做了部分些许精简,拥有11组GPC共16384个流处理器、512个Tensor Core、176个RT Core和176个流处理器单元,同时96MB二级缓存和36MB寄存器文件得到了完整的保留。
RTX 4090参数规格如下:
二、图赏:延续RTX 3090 Ti的外观设计、3.5插槽厚度
一张是RTX 3090 Ti,一张是RTX 4090。
可以看到RTX 4090基本上沿用了RTX 3090 Ti的外观设计,但同时做了一些优化,比如采用了风压更更大更静音的风扇。
单独欣赏一下RTX 4090。
顶部是16pin供电接口,厚度从3插槽增加到了3.5插槽,再创公版卡之最。
3个DP1.4和1个HDMI 2.1接口。
和3090一样,RTX 4090公版依旧采用了大面积的均热板设计,很熟悉的样子。
不过均热板做了优化,可以更紧密的贴合显存,降低高负载下的显存温度。
PCB版保持了RTX 30系的设计风格,20+3相供电电路设计,另外还有5个空焊位,应该会在RTX 4090Ti时补齐,届时会有28相供电。
由于正面空间不够,供电电容被放在了PCB板背面,并且使用高成本的钽电容。
AD102-300-A1核心,还不是满血版本。
来自美光的GDDR6X显存,单颗2GB,总容量24GB,等效频率21GHz,带宽近1TB/s。
供电电路特写。
三、理论性能测试:3DMark运行频率2700MHz 最高温度仅65度
1、3DMark
在2K分辨率3DMark Fire Extreme测试中,RTX 4090图形分数达到了45233分,核心温度最高53℃,核心运行最高频率为2775MHz,最高功耗387W。
在4K分辨率3DMark Fire Strike Ultra测试中,RTX 4090图形分数达到了24804分,核心温度最高57℃,核心运行最高频率为2775MHz,最高功耗429W。
对比RTX 3090 Ti跑分提升了超过70%,最好甚至接近80%,RX 6950 XT作为A卡旗舰已经远远看不见尾灯。
PS:RTX 3090/3080因为数据较老有差异,未加入对比,放上了最新的RTX 3070。
2、3DMark Time Spy
在2K分辨率3DMark Time Spy测试中,RTX 4090图形分数达到了36463分,核心温度最高63℃,核心运行最高频率为2760MHz,最高功耗413W。
在4K分辨率3DMark Time Spy Extreme测试中, RTX 4090图形分数达到了19307分,核心温度最高65℃,核心运行最高频率为2760MHz,最高功耗440W。
Time Spy中提升幅度小一些,但也有67%。
四、1080P与2K游戏测试:无法体现RTX 4090的性能优势
1、GTA V
2、刺客信条 :英灵殿
3、德军总部:新血脉
4、地平线 :零之曙光
5、帝国时代4
6、孤岛惊魂5
7、孤岛惊魂6
8、古墓丽影:暗影
9、极限竞速:地平线5
10、赛博朋克2077
11、巫师 3
12、无主之地3
13、战争机器5
测试数据汇总如下:
1080P分辨率下 ,由于CPU存在巨大的瓶颈,高端显卡之间完全无法拉开性能差距,RTX 4090只比RTX 3090 Ti快了17%,比RX 6950 XT快了14%。
即使是2K分辨率,情况也没有得到改善,很多游戏依然是CPU处于瓶颈状态。在这个分辨率下,RTX 4090比RTX 3090 Ti快了29%,比RX 6950 XT快了32%。
五、4K游戏测试:平均领先RTX 3090 Ti 52%
1、GTA V
2、刺客信条 :英灵殿
3、德军总部:新血脉
4、地平线 :零之曙光
5、帝国时代4
6、孤岛惊魂5
7、孤岛惊魂6
8、古墓丽影:暗影
9、极限竞速:地平线5
10、赛博朋克2077
11、巫师 3
12、无主之地3
13、战争机器5
测试数据汇总如下:
在主流3A游戏中,RTX 4090相对RTX 3090 Ti有67%的帧率优势,综合13款游戏的测试结果,平均领先幅度为52%。
和AMD的旗舰RX 6950 XT相比,RTX 4090在4K分辨率下的领先优势为66%。
PS:由于时间关系,4K下的光追+DLSS游戏性能没来得及详细测试,我们会在明天补全。
六、烤机与真实游戏功耗测试
1、烤机测试
使用Furmark来对RTX 4090进行烤机测试,测试是室温为28度。
将Furmark的参数设定为1920*1080分辨率、0AA。
运行14分钟之后,RTX 4090的温度稳定在71度附近,没有上升的迹象,显卡的功耗稳定在440W,烤机时GPU频率为2610MHz,比Boost频率还高近100MHz。
在同样的条件下对RTX 3090 Ti进行烤机测试,虽然功耗达到了446W,温度74度,但是它在烤机时核心频率仅为1380MHz,差不多只有RTX 4090的一半。
如果想要它的烤机频率达到Boost频率相同的1860MHz,预计至少要600W甚至700W功耗。
2、游戏功耗测试
从烤机测试里面我们可以看到,虽然RTX 4090与RTX 3090 Ti同样是450W TDP,但是它对功耗的要求其实是远低于RTX 3090 Ti的,下面我们来看看在运行游戏时的二者的功耗差别。
1)、GTA
1080P分辨率下,RTX 4090的GPU占用率只有39%,功耗为110W。
RTX 3090 Ti的GPU占用率为53%,功耗224W,刚好是RTX 4090的二倍。
2K分辨率下,RTX 4090的GPU占用率提升到了50%,GPU功耗172W。
4K分辨率下,RTX 4090的功耗依然只有288W,而RTX 3090 Ti的功耗已经将近400W。
2、帝国时代4
1080P分辨率下,RTX 4090的GPU占用率62%,功耗238W。
RTX 3090 Ti的GPU占用率达到94%,功耗408W。
2K分辨率下,RTX 4090的GPU占用率依然只有76%,功耗305W。
RTX 3090 Ti的GPU占用率高达98%,功耗428W。
4K分辨下,RTX 4090的GPU占用终于到了97%,功耗也达到了387W。
RTX 3090 Ti的功耗为428W。
我们一共测试了5款游戏,就不在这里一一展示了,下面以图表的形势更直观的展现出来。
在1080P分辨率下,RTX 4090在《巫师3》中的功耗最高,达到了300W,但是帧率也有300FPS;RTX 3090 Ti在《巫师3》中的功耗为375W,帧率是210FPS。
在2K分辨率下,RTX 4090在主流游戏中的功耗提升到了320W左右,但是功耗最高的《巫师》3也只有330W.
而RTX 3090 Ti在2K分辨率下功耗比RTX 4090高100W左右,比如在《巫师3》中的功耗是411W,帧率是167FPS,比RTX 4090低了100帧。
即便是4K分辨率,RTX 4090的功耗也没有超过400W,最高为《帝国时代4》,功耗是387W,帧率202FPS。
RTX 3090 Ti在多个游戏中达到了450W的功耗上限,平均功耗比RTX 4090高了20%以上。
七、DLSS 3测试:性能数倍提升
Ada Lovelace架构最大的变化就是带来了全新的DLSS 3技术,基于强大的光流加速器(OFA),可以通过AI生成帧画面,插入常规渲染帧之间。
全新的DLSS 3在原有的DLSS超分辨率的基础上,添加了光学多帧生成技术,以生成全新的帧,而不像原来只能生成像素。
其原理就是分析当前帧与前一帧的画面差异,通过AI算法得到全新的一帧,也就是说,在DLSS 2.0基础之上,DLSS 3能将游戏的帧率直接提升1倍。
凭空生成的一帧产生的延迟通过捆绑了NVIDIA Reflex,来降低画面延迟。
为了让插帧更加真实,DLSS 3同时还引入了New Optical Flow Accelerator(光流加速器),他能准确计算连续2帧的光影以及粒子流动方向,速度等信息,在通过计算运动矢量和光流来蝴蝶更为精准的阴影重建效果。
在没有光流加速器的情况下,当物体做快速运动,会生成错误的阴影。
光流加速器会捕捉到每一个像素中的粒子、反射和光照等信息,并在第二帧中查找匹配的像素区域,计算帧之间的差值,最终得到准确的阴影重建。
因此,DLSS 3的插帧技术并非是凭空生成的一帧。
下面,我们以《逆水寒》和《赛博朋克2077》为例,来看看DLSS 3在画面效果以及性能改进。
TAA抗锯齿画面。
DLSS 3画面,与TAA的画面差异肉眼难以察觉。
其实在静止状态下,DLSS 3和DLSS 2.0的画面是没有区别的,要想准确找到高速运动的情况下,DLSS 3所计算出来的插帧,需要能够实现每秒100帧高速截图的工具才能实现,然后才能对比前后三帧之间的画面差异。
在开启DLSS 3之后,RTX 4090在《赛博朋克2077》中的帧率从44FPS直接提升到了135FPS。而RTX 3090 Ti在打开DLSS 2时,帧率只有52FPS。
《逆水寒》“拂云庭“也更新了对于DLSS 3的支持,同时支持路径光线追踪。
DLSS OFF
DLSS 3 ON
我们依然难以发现DLSS 3在画面上的瑕疵。
《逆水寒:拂云庭》在关闭DLSS之后,不是很稳定,帧率也只有21FPS,打开DLSS 3之后,帧率直接到了82FPS,近乎300%的提升。同时这个成绩相当于RTX 3090 Ti + DLSS 2的2.9倍。
八、光线追踪游戏测试:不开DLSS光追效率较RTX 30提升8%
1、古墓丽影:暗影
《古墓丽影:暗影》在4K分辨率下开启超高模式光线追踪,帧率依然有122FPS。
同时开启DLSS 2(平衡模式)之后,帧率来到了198FPS,提升幅度为62%。
RTX 4090开启光追,帧率只是下降了34%,而RTX 3090 Ti则下降了38%。
开启DLSS之后,RTX 4090的帧率更是达到了198FPS。
2、控制
默认模式下,RTX 4090的帧率是123FPS。
开启光追之后,帧率到了85FPS,下降了31%。
开启DLSS之后,帧率暴涨到了158FPS,提升幅度为86%。
在《控制》游戏中,RTX 4090开启光追后,帧率依然有85FPS,而且帧率下降幅度只有31%。
相比之下,RTX 3090 Ti开启光追之后,帧率下降幅度为36%。
3、赛博朋克2077
RTX 4090开启光追之后帧率从80FPS下降到了44FPS。
打开DLSS 2,帧率来到了88FPS。
《赛博朋克2077》在开启光追之后,帧率下降幅度比较大,RTX 3090 Ti下降了52%之多,而RTX 4090要好一些,帧率只下降了47。
另外在开了DLSS 3之后,RTX 4090的帧率提升非常恐怖,135FPS的帧率相当于RTX 3090 Ti + DLSS 2的整整3倍。
九、总结:一骑绝尘能效比远比想象的更优秀
我们长话短说,本次评测的内容简述如下:
1、功耗
当初看到RTX 4090高达450W的TDP时,会让很多玩家产生RTX 4090的功耗甚至比RTX 3090 Ti还要高的错觉。
其实并非如此,TDP只是一个数字,并非显卡的真实功耗体现。就比如你把RTX 3060的TDP解锁到400W,在默频下无论你怎么跑,它都跑不到400W。
RTX 4090也是如此,NV只是将它的默认功耗上限设置为450W,而实际上,它在当今最苛刻的游戏中开最高画质和4K分辨率都跑不到甚至400W。
唯一能接近450W的就是Frumark烤机测试了,RTX 4090烤机功耗为440W,但是考虑频率却达到了逆天的2610MHz,要知道它的Boost频率只有2520MHz。
对比之下,RTX 3090 Ti在进行Furmark烤机时,功耗轻松达到450W,然而即便是如此之高的功耗,它在烤机时的运行频率只有1380MHz,远远低于其1850MHz的Boost频率,如果放开功耗限制,RTX 3090 Ti的烤机功耗还能继续上升到一个恐怖的境界。
根据我们的测试结果,RTX 4090在1080P分辨率下,大多数3A游戏中的运行功耗在200~250W之间;2K分辨率下的功耗约为310W左右,很难超过330W;及时到了4K分辨率,它的运行功耗也在380W之下。
2、性能
1080P以及2K分辨率已经完全无法反映RTX 4090的真实性能,在这2个分辨率下,相对RTX 3090 Ti的帧率提升不到30%。
4K分辨率下,在对CPU性能需求不高的游戏,RTX 4090能够领先RTX 3090 Ti 67%左右。
综合14款游戏的测试成绩,RTX 4090在4K分辨率下较RTX 3090 Ti快了52%,比RX 6950 XT快了66%。
值得注意的是,如此4K分辨率下,仍有一些游戏出现了CPU瓶颈状态,导致RTX 4090无法发挥全部实力,拉开与其他显卡的档次。
不过请记住,随着未来CPU和内存性能的提升,以及更先进的游戏引擎的普及,RTX 4090将会展现它真实的性能潜力,远不是现在所测试的相比RTX 3090 Ti的52%帧率领先。
3、散热
RTX 4090的散热能力远不止450W,在正常游戏时,它的GPU温度通常不到60度,毕竟它的游戏功耗并不高。
只有在使用Furmark在440W的功耗下长时间烤机,才会让它的温度飙到70度。
4、DLSS 3
目前以我们的水准难以辨识出DLSS 3与原图的画面差异,未来我们会想办法解决这个问题。
就性能而言,DLSS 3是一个怪物,RTX 4090在开启DLSS 3之后,在多个游戏中的帧率达到了RTX 3090 Ti+ DLSS 2的2.5倍以上。
目前已经有超过30款游戏宣布支持DLSS 3,其中:
《超级人类》(SUPER PEOPLE):抢先体验版将于10月12日13:00发布,支持DLSS 3。
《生死轮回》(Loopmancer):将于10月12日发布更新版,支持DLSS 3。
《逆水寒》“拂云庭“(Justice ‘Fuyun Court’):全新图形展示将于10月13日发布,支持DLSS 3。
《微软模拟飞行》(Microsoft Flight Simulator):将于10月17日为Xbox Insider计划成员推出测试版,支持DLSS 3
《瘟疫传说:安魂曲》(A Plague Tale: Requiem):将于10月18日发布,支持DLSS 3。
另外,本次NVIDIA将限量推出GeForce RTX 4090 FE版,于北京时间10月12日晚9点在京东首发上市。
APP:
https://pro.m.jd.com/mall/active/2Q3QibQnDKAMZ2q1o6J7nE4ahjFm/index.html
PC:
https://pro.jd.com/mall/active/2Q3QibQnDKAMZ2q1o6J7nE4ahjFm/index.html
目前RTX 4090在天梯榜一骑绝尘,坐等RX 7900XT来战
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