NVIDIA的下一代虚拟现实GPU即将推出，而且都是全新的。但是GTX 1080这款基于该公司新的Pascal架构的显卡的性能到底提升了多少呢？为了看到这款新显卡对虚拟现实体验提供了多少空间，我们将这款耀眼的新GPU与其老兄弟GTX 980 Ti进行对比。

目录

引言

GTX 1080 ‘Pascal’简介/规格

测试方法
基准测试

标准游戏性能

侠盗猎车手5 (DX11)
古墓丽影：崛起 (DX11和DX 12)

虚拟现实游戏性能

亨利
赛车计划
时空编年史

结论

在NVIDIA最近在德克萨斯州奥斯汀市的特别活动上，该公司自豪地推出了最新的GPU竞赛参与者——GTX 1080。NVIDIA的首席执行官承诺，新的Pascal架构不仅提供了许多新功能，旨在改进虚拟现实体验，而且还带来了新的渲染性能水平。其中一个更加惊人的声称是，新款GTX 1080将于5月27日发布，它在原始性能方面击败了NVIDIA自己目前的旗舰卡——基于Maxwell架构的Titan-X，并在某些虚拟现实应用中可以翻倍。

这确实是一个大胆的声明，因此我们自然十分渴望亲自验证一下他们是否属实，并且作为一家专注于虚拟现实的出版物，特别检验这些成果是否转化为虚拟现实应用的实际性能。NVIDIA向我们提供了一款GTX 1080用于评测的样品，这是一款参考设计的卡片，采用了‘创始人版’的外观。

迎来‘Pascal’

NVIDIA的新旗舰卡是他们最新的16纳米工艺‘Pascal’系列芯片中的第一款，GTX 1080搭载了最新的GP104 GPU，采用了所谓的‘三维’FinFet晶体管制造技术（在这里查看标准MOSFET和FinFet之间的差异的出色解释）。在这种16纳米制造尺度下，GTX 1080现在拥有超过70亿个晶体管。GTX 1080的基础时钟频率为1607MHz，负载时可提升至1733MHz，卡片上搭载了8GB的GDDR5X VRAM。右侧的图像中可以查看其他规格。

NVIDIA向Road to VR提供了一款GTX 1080的‘创始人版’用于评测，这实际上是一款外观时尚的参考设计，配备了一种全新的散热装配设计。这里展示的‘创始人版’将于5月27日开始销售，价格为649美元，而第三方卡片稍后将以约599美元的价格推出。

带我进入基准测试
测试方法

首先，一条警告。目前虚拟现实基准测试还没有开始起步。Futuremark和Basemark都正在开发相关解决方案，而且即将面世，但两者都没有及时提供以满足NVIDIA GTX 1080解禁需求。

另外，‘2倍Titan-X’的性能声称主要基于实施NVIDIA最新硬件和软件计划的应用程序获得的收益，这些计划通过NVIDIA的一套虚拟现实渲染API，即VRWorks，暴露出来。特别是称为Simultaneous Multi-projection（同时多投影）和Lens Matched Shading（镜头匹配着色）的新功能，它们声称大幅提高了虚拟现实所依赖的立体、多视口渲染的质量。然而，目前还没有任何游戏或应用程序使用VRWorks，或者更具体地说是SMP和LMS。新的Pascal架构也追赶上了AMD，并实现了硬件异步计算，即利用空闲的GPU资源并行处理指令的能力。

这让我们不得不专注于纯粹的性能，试图测量其对虚拟现实体验的影响，同时为那些想要升级现有虚拟现实PC的用户提供洞察。

基准测试
由于目前没有被公认的合成或现实世界的虚拟现实基准测试，我们决定从一些2D和虚拟现实游戏中收集数据。对于标准游戏，我们选择了视觉效果令人惊叹且对计算机要求较高的高分辨率《侠盗猎车手5》。除此之外，我们还需要测试Pascal的DirectX 12性能的游戏。功能，为此我们选择了《古墓丽影：暗影》。这两款游戏都附带了整合的基准测试。
GTX 1080是对现有GTX 980的有效替代品，但就初始定价和性能而言，我们认为GTX 980ti更接近并更有帮助地衡量相对性能。鉴于980ti和1080都有强大的性能，我们需要对它们进行全面压力测试，所以我们将所有的2D基准测试运行在3440×1440的分辨率下。
Nvidia提供了368.13版本的测试驱动程序。
测试配置
AVADirect和Road to VR合作共同打造了Exemplar，我们的顶级系统，旨在将虚拟现实体验推向一个更高的水平，超越那些建立在较低推荐虚拟现实规格的系统所能达到的水平。Road to VR与AVADirect直接合作，创建了一个能够处理最苛刻虚拟现实体验的系统。以下为规格说明：
获得Exemplar

无声白色方盒机箱，带有“Road to VR”雕刻侧面板
(机箱尺寸：10.5英寸 x 16.5英寸 x 15英寸)

SuperNOVA 850 G2 模块化电源线，80 PLUS®金牌

MAXIMUS VIII GENE LGA 1151英特尔 Z170 HDMI SATA 6Gb/s USB 3.1 USB 3.0 mATX主板

Core™ i7-6700K 四核心(4核心) 4.0 – 4.20GHz TB, HD Graphics 530, LGA 1151, 8MB L3 Cache, DDR4-2133

ACX mITX CPU散热器

GeForce® GTX 980 Ti SuperClocked ACX 2.0 1102-1190MHz, 6GB GDDR5 7010MHz, PCIe x16 SLI, 3x DP + HDMI + DVI

16GB (2 x 8GB) HyperX Fury PC4-17000 DDR4 2133MHz CL14

500GB 850 EVO SSD, 3D V-NAND, 540/520 MB/s

1TB Barracuda®, SATA 6 Gb/s, 7200 RPM, 64MB 缓存

2 x 120mm 静音机箱风扇, 1500 RPM, 81.5 CFM, 23 dBA, 白色LED

定制20种颜色的LED照明，带有遥控器

Windows 10 Pro 64位版

在这系列测试中，我们使用了一台Acer Predator X34 3440×1440 21:9 G-Sync显示器。所有基准测试均禁用了G-Sync功能。由于Exemplar提供的EVGA 980 Ti带有轻微超频，为了更好地体现980 Ti的原始配置，该卡的基准频率降低了90GHz，以与GTX 1080以原始频率运行相匹配。
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目录

介绍

GTX 1080‘帕斯卡’介绍/规格

测试方法
基准测试

标准游戏性能

《侠盗猎车手V》(DX11)
《古墓丽影：暗影》(DX11和DX12)

VR游戏性能

《亨利》
《赛车计划》
《Chronos》

结论

标准游戏性能

即使是最狂热的虚拟现实爱好者偶尔也需要享受一两个标准游戏，因此在标准监视器上的渲染性能对于GTX 1080是否值得购买来说是一个重要因素。此外，我们选择的游戏对于这些顶级显卡来说都是一个真正的挑战，尤其是在Asus的X34 Predator显示器的3440×1440本机分辨率下。GTX 1080在这里的表现将显示出GPU为虚拟现实体验提供了多少原始动力。
《侠盗猎车手V》

为了推动这些性能强大的显卡，并考虑到它们的价格标签，我们决定在这个系列的所有游戏中将设置推到最高，但有些小改动。对于GTA V，标准的“图形”和“高级图形”部分下的每个设定都设置为最高可用，例外的是“反射多重采样抗锯齿”被关闭。分数基于包含的基准测试，提供的是平均FPS得分。每个测试图表都会注明分辨率和抗锯齿级别。
Rockstar为GTA V的PC版本做了最大的视觉改进，分辨率越高，你就越能欣赏到游戏令人印象深刻的画面。即使没有抗锯齿，GTA V也是一款视觉上的享受，而且两款显卡都能提供非常流畅的帧率，但GTX 1080相对于980 Ti在性能上有了舒适的提升，比老一代显卡多出了19%的优势，虽然并不算突出。

在下一个测试中，我们使用了Nvidia的DSR（动态超分辨率）技术，将游戏渲染为测试显示器本机分辨率的两倍，然后进行降采样和显示。产生的图像。其目的是通过这种方式对图像进行超采样处理，以提供令人震撼的图像质量和清晰度，同时消除锯齿并呈现更丰富的图像。实际上，这就是极端抗锯齿（AA）的效果。

980 Ti的表现还不错，平均帧率为21FPS，但GTX 1080则达到了（非常接近）可玩的27FPS，接近游戏30FPS的普遍接受的最低门槛。经过超频（我们将在后续文章中介绍），GTX 1080跨越了这个可玩性门槛，为玩家提供了一种令人惊叹的分辨率选项。

古墓丽影：崛起

DirectX 12 是Windows游戏的未来，（请不要给我发电子邮件，OpenGL的粉丝！）支持DX12的游戏终于开始涌现，所以我们选择了古墓丽影：崛起作为一个特别华丽（和要求很高）的例子。每个设置都设置为最高可用，图表中还注明了抗锯齿（AA）和分辨率。
新的GTX 1080在DX12中表现出色，比它的老兄弟提升了50%，而且没有应用AA。以这个分辨率和宽高比运行游戏，所有设置全开是一种真正的享受，1080交付了一个非常可玩的67FPS。

在使用SMAA时性能的差距仍然存在。与相对轻量级的FXAA相比，这种抗锯齿方法更需要计算资源，但质量的差异通常相当大。GTX 1080再次表现出色，比GTX 980 Ti领先45%。

切换到古墓丽影：崛起的DirectX 11渲染器可以使980 Ti的表现更加稳定，使其缩小与GTX 1080的差距，但基于Pascal架构的显卡仍然成功保持了25%的领先。

最后，在DX11中开启2倍SMAA时，1080的性能空间得到了很好的展示，平均帧率达到了44FPS，比GTX 980 Ti高出33%。

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目录

导言

GTX 1080“Pascal”介绍/规格

测试方法论

基准测试

标准游戏性能

侠盗猎车手5（DX11）
古墓丽影：崛起（DX11和DX12）

VR游戏性能

Henry
赛车计划
Chronos

结论

VR游戏

这是一个稍微复杂一些的地方。在2D应用程序上测量性能相对比较简单，计算在固定时间段内渲染的帧数，使用固定的基准场景，反复进行。但这在VR中并不适用。
参见：Oculus Rift评测：进入新现实的序幕
1）没有针对VR的专用合成（或其他）基准应用程序（只有一种例外），可用于测试系统性能。
参见：首次亮相：VRMark基准套件分析VR头显和硬件
2）如果您尝试将2D游戏基准测试方法直接应用于VR，您会遇到困难。桌面消费级VR系统采用了智能渲染技巧，以呈现连续的显示更新。以Oculus Rift为例，我们选择了这款头显进行基准测试，其中最大的问题是异步时间扭曲（Asynchronous Timewarp）。这项技术旨在通过使用用户头部最新位置来绘制每一帧，并插值生成最终的图像，以平滑渲染性能和减少引起用户晕眩的问题。因此，即使您的GPU在连续帧更新中滞后，用户也可能无法察觉到，因为他们总是看到与他们头部移动相对应的预期视角。这意味着，对于VR中的用户来说，基准测试指标所显示的帧率下降可能不会影响他们的体验。
异步时间扭曲（ATW）是一种在游戏无法保持帧率时生成中间帧的技术，有助于减少画面抖动。然而，ATW并非解决问题的灵丹妙药，其中存在开发者应该了解的限制。
此外，优秀的VR应用程序（非常明智地）从头开始优先考虑帧率，而不是视觉逼真度，以确保用户体验流畅，这意味着任何因基准测试软件收集的指标中帧率下降可能不会影响用户在VR中的体验。
在最低推荐硬件上，用户仍能获得平滑、无晕眩的体验。由于稳定的帧率是开发者关注的重点，他们不太愿意包括像PC用户习惯的大量图形选项和设置——作为开发者，你最不需要的就是又一组需要测试的变量，而结果可能导致人们晕眩。

所有这些的结果是，无论是GTX 980 Ti还是GTX 1080在原始性能方面都超出了大多数VR体验的要求。但是，如果你花了近600美元购买一块新的显卡，你会想知道这张卡会提供多大的空间，并且你能否通过某种方式改善你的VR体验以利用额外的性能。

因此，我们选择了一些允许进行一定程度的视觉调整的VR游戏和体验，这些调整可以让这些显卡表现出压力，并提供超出常规水平的视觉体验。在每个游戏的每个设置级别上，我们还戴上头盔运行了相同的测试，以试验实际用户体验，以对比验证（可能出现的问题的）原始数据的准确性。

《Henry – Oculus Story Studios》

尽管从Oculus Story Studios发布的第一款实时VR电影体验可能看起来不是一个费力的选择，但为了模仿预渲染CG电影中显示的保真度，高水平的角色细节、光照和复杂的动画使得显卡的任务相当费力。但是Oculus Story Studios最近公布了《Henry》的一个未记录功能的细节，通过一个小型调整，可以将经验的像素密度增加一倍，进一步推动主机显卡，提供一个更加“像皮克斯一样”的经验，没有锯齿，富有细节。这尽管消费级Oculus Rift的可视图像与游戏桌面显示器相比可以被认为分辨率相对较低（Rift的分辨率为2160×1200或每眼1080×1200，其中并非全都可见）。

首先，我们以标准的1.0像素密度配置运行体验，以检查两张显卡的基准性能，并评估两者的渲染空间。你可以看到，尽管两张显卡都没有遇到问题，但是GTX 1080显卡明显比GTX 980 Ti显卡处理任务轻松。(点击图表以查看放大版)

然后，我们将体验配置为以双倍标准像素密度渲染，结果是一个更加清晰、更加生动的图像-几乎看不出锯齿。尽管GTX 1080显示了较高的GPU使用率，帧率相对稳定（虽然并不完美），这在实验测试中有所显示。然而，980 Ti则遇到了一些麻烦。你可以看到，该显卡似乎难以保持一致的体验，帧率很早就下降了（当那些详细的角色模型进入场景时）。结果有些令人困惑，以至于我多次重新运行了测试。尽管该显卡明显没有遇到任何温度或电压限制，但每次性能都下降了。

然而，就实际用户体验而言，两张显卡都很舒适。没有明显的卡顿，尽管角色动画看起来不太流畅——可能是通过异步时间战姿(interpolated through async timewarp)来补充，整体的流畅感明显受到GTX 980Ti的影响。GTX 1080除了这些问题外，在GPU使用率方面还有更大的余地，仅从在性能方面看也能始终保持流畅。

《Project Cars – Slightly Mad Studios》

在原始的游戏形式中，《Project Cars》代表了一个对图形的挑战，这也体现在VR上。该游戏是早期VR游戏中为数不多的允许用户以与标准PC游戏相同水平进行自定义的游戏。然而，VR默认设置相当丑陋，重影现象明显，纹理细节和光照效果都不明显。为了测试这些显卡在VR渲染方面的能力，我们几乎将所有“性能”选项都设置为最大，并只禁用或降低了令人分心的“视觉效果”，例如镜头眩光。然后，我们在据视线中的桌子上将Oculus Rift头戴显示器放置在标记位置，使其视角捕捉到前方大部分的道路。随后，我们进行了一次固定的独立一圈比赛，使用显示器的镜像视图控制汽车的行进。

首先，我们在没有抗锯齿的情况下进行测试。即使在大多数图形选项设置为最高的情况下，使用这些设置的VR中的锯齿还是非常令人分心。尽管两张显卡的性能都有较大的波动（主要是在比赛中所有的汽车挤在一起时），但没有出现卡顿问题，流畅度受到影响，直到第二半圈开始，对手车辆出现轻微的重影。总的来说，这两张显卡在游戏中的体验要比下面的图表所显示的要好得多。

接下来，我们使用DS4X的抗锯齿设置进行相同的测试，得到的图像明显改善了。锯齿减小了（虽然仍然有），更容易专注于环境，尽管地平线仍然是一个像素块混乱。至于头戴式显示器的性能，GTX 1080提供了更流畅的体验，尽管两张显卡都无法保持稳定的90FPS。令人惊讶的是，考虑到帧速率的变化，没有出现卡顿的迹象，但是在移动物体周围，使用980Ti的运动显得不太流畅，有一种令人分心的微妙重影效果。

当我们将抗锯齿设置提高到最大的DS9X时，980Ti已经难以维持所需的90FPS帧率的一半。GTX 1080也显示出了压力的迹象，但在头戴式显示器内部，游戏性得到了非常清晰、令人惊叹的沉浸式体验。再次说明了Oculus在其中施加魔力，尽管两张卡的低帧率仍然导致头戴式显示器内的体验不够流畅，但对于有着强大的VR适应性的人来说，这种高保真度的渲染选项确实提供了引人注目的、带来存在感的图像。

Chronos – Gunfire Games

Chronos是一款拥有静态相机视角的游戏，你可能不会将其视为性能挑战，但它是一款精美的游戏，它的开场动画在游戏设置达到“史诗级”并提高整体像素密度时非常考验显卡性能。话虽如此，Chronos显然是一款优化非常良好的游戏。即使在最高配置下，两张显卡都没有在渲染开场动画时出现问题。与之前的基准测试一样，每次测试时，我们都将Rift放置在一个桌子上，让Oculus传感器能够捕捉到场景中的尽可能多的重要细节。

无论是GTX 1080还是980 Ti，都提供了没有卡顿的用户体验，下面坚实的90+FPS数据就是最好的证明。

然而，观察GPU使用情况可以对比出GTX 1080与其老兄980 Ti之间有多大的差距。这不是一个微不足道的差异，1080的使用率仅超过60%，而980 Ti在需求更高的时候明显超过80%，特别是在动态光线最大的时候。

结论

GTX 1080已经来了，它是Nvidia迄今为止最强大的单卡。与已经存在的基于Maxwell架构的GTX 980Ti相比，原始渲染性能的提升虽然并非革命性，但非常显著——尤其是在我们的DirectX 12基准测试中。在2D应用程序中，该卡可以实现较高的性能。分辨率、超宽游戏表现得出色，而且在VR游戏方面，提供了一些高品质的选择，可能超过了980Ti的能力范围。
所有这些都是在标准频率下实现的。由于这款新的16纳米帕斯卡GPU非常高效（负载温度约为55-65摄氏度或更低），这张显卡很可能会成为超频者眼中的美味目标。我们未能在本文中包含EVGA的Precision X调节工具的测试版本，但通过一些电压调整，该显卡很容易就能坚持一个200MHz的基础超频，我认为它还具备更大的潜力。

至于那些声称的虚拟现实性能提升，目前大多是理论上的。帕斯卡确实引入了一种基于硬件辅助的革命性技术，即同时多投影技术，这是驱动许多与虚拟现实相关的功能的母技术，例如多分辨率着色和镜片匹配着色，均属于最近重新命名的VRWorks套件的一部分。我们将立即深入探讨其中一些技术的更多细节。但在此期间，我们需要说明的是，尽管上述所有技术对虚拟现实应用程序可能带来巨大的性能提升，但它们都需要软件进行编码以支持，而且根据定义是帕斯卡和Nvidia特定的。而且，尽管Nvidia目前正在努力吸引VR开发者采用VRWorks，但这些性能优势可能需要一段时间才能在实际世界中显现出来。
拥有GTX 980的用户如果选择升级，将会看到性能大幅提升，而那些条件允许且愿意尝试超频的980Ti用户也将获得非常有价值的好处。

然而，如果你的焦点完全是VR，那么此时升级的理由可能不太具有说服力。出于非常充分的原因，应用开发者会谨慎地将性能定位在GTX 1080以下，很难在短期内看到对1080级别的强大性能需求。然而，如果你升级了，你将享有更大的性能空间，以提高VR标题的视觉保真度，现在已经有一些游戏可以实现，而且未来可能还有更多。

声明：Nvidia为一位”Road to VR”的特约记者支付了旅行和住宿费用，以参加本文收集信息的活动。Nvidia还为”Road to VR”提供了一张GTX 1080显卡进行评测。