NVIDIA RTX 顯卡測試新工具亮相 新增延遲時間測試與獨立功耗測量

NVIDIA RTX 顯卡測試新工具亮相 新增延遲時間測試與獨立功耗測量
現在要測一張顯示卡,要準備成這樣了.....。
 
以往要評估顯示卡效能時,往往都會以每秒顯示幀率(Frame Per Second,FPS)來作為主要的評估依據,也就是每秒顯示越多張畫面的顯示卡,在顯示效能上面越好。這個評估方式在一般用途的顯卡中仍然相當具有代表性,但是隨著電子競技運動(E-Sport)的發展,以 FPS 作為顯卡效能的評估,缺乏了對反應時間這項遊戲指標的測試,不免出現雖然顯示畫面流暢,但得不到良好遊戲感受的結果,尤其是在追求即時反應的電競比賽中,在 FPS(第一人稱視角)射擊遊戲類別比賽裡,可能就遲了那一瞬間,換來的就是被爆頭退出比賽的結果。
 
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一般進行顯示效能測試,大部分都會利用軟體或是遊戲的測試功能,以 FPS 數字高低作為評斷因素。
 
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在 NVIDIA 官方簡報中,30 ms(毫秒)的反應差異,可能就是是否擊殺對手的關鍵。 
 
另外反應時間也會造成射擊時準確率的差異,在越短反應時間的系統裡,所得到的射擊準確率越高,
 
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可以看出同樣的射擊水準,在反應時間 55 ms 系統上執行與反應時間 31 ms 系統上執行的瞄準準確度差異。
 
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在不同更新率螢幕下執行遊戲的射擊準確率、以及擊殺時間(Time to Kill)時間比較。
 
換句話說,就是除了畫面更新率要高、畫面顯示要流暢外,從鍵盤/滑鼠輸入指令後到畫面顯示結果的整體反應時間也要快,才能完全符合電競玩家的需求。
 

NVIDIA REFLEX  技術

 
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這次 NVIDIA 在發表 RTX 30 系列顯示卡時,同步推出一項名為 NVIDIA Reflex 的技術,在開啟之後能夠大幅縮短整體遊戲的反應時間,透過 CPU 與 GPU 的動態同步,減少 CPU 與 GPU 間 Render Queue(渲染隊列)的等待時間,並且也同時減少 CPU 背景執行的負載,來提高遊戲的反應速度。而在 NVIDIA 官方的資料中,以 GTX 1660 Super 顯卡搭配 Intel i9-10900K 處理器,在 Reflex 開啟前後,最高可以縮短 25 ms 的反應時間,將近整體反應時間的 1/3。
 
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從滑鼠輸入指令到螢幕畫素顯示結果的整個流程圖解。
 
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跟上圖比較,NVIDIA 的 REFLEX 技術將 RENDER QUEUE 這個階段排除,增加資料從 CPU 傳遞至 GPU 的效率。
 
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以 GTX 1660 顯卡進行測試,開啟 REFLEX 技術前後、在各遊戲中的反應時間差異。
 
不過要測試系統反應時間一向都是很困難的事,要從輸入端接受指令(敲擊滑鼠按鍵)起一直到螢幕畫面顯示,裡頭包括了從周邊訊號觸發、取樣、遊戲引擎處理、畫面渲染排程、GPU 處理、訊號輸出、顯示螢幕接受訊號、處理、畫素顯示等 9 個階段,在過去要測量這一整段的反應時間,都要利用每部高達 5000 美元的超高速攝影機,以每秒 1000 幀的格率進行拍攝計算才能測得,就連專業的硬體編輯,都很難扛下這個成本。
 
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要測試系統反應時間,以往都得靠專門的超高速攝影機,以 1000 fps 以上的格率進行拍攝計算,一般人都無法辦到。
 
不過 NVIDIA 在這次新推出的 G-Sync 360 Hz 螢幕中,就內建了可以測量系統反應時間的『Reflex Latency Analyzer』分析工具,透過與顯示螢幕整合的硬體分析工具,直接就可以計算出滑鼠的操作延遲、PC 主機+顯示螢幕的延遲以及整體系統的延遲時間。
 
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在 NVIDIA 新的 G-Sync 360 Hz 螢幕中,直接內建了『Reflex Latency Analyzer』分析工具。
 
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即將推出、內建『Reflex Latency Analyzer』分析工具的螢幕與可搭配的滑鼠產品。
 
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在搭配軟體方面,NVIDIA 則是推出『GEFORCE EXPERIENCE PERFORMANCE TOOL』整合效能檢視工具,結合 『Reflex Latency Analyzer』 傳來的數據,可以檢視平均系統反應時間、GPU 時脈、GPU 功耗等顯示卡性能數據,另外在畫面右上角會顯示平均 FPS、渲染延遲、滑鼠延遲、PC主機+顯示延遲等數字。
 
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螢幕右上角的顯示效能數字。
 

NVIDIA LDAT 反應時間測試工具

 
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不過距離各家 G-Sync 360 Hz 螢幕產品推出還有一段時間,在這之前,NVIDIA 先借陳拔一組獨立版本的 LDAT(Latency Display Analysis Tool)測試工具,讓陳拔進行測試。這是一組以手工打造,配置接近『Reflex Latency Analyzer』的硬體裝置,可以用來測試整個系統的顯示延遲時間。陳拔之後也會將其運用在新款 RTX 30 系列顯示卡的測試上,不過在那之前,先來用這組 LDAT 測看看 RTX 2080 Super 與 RTX 2060 Super 兩張顯示卡。(這個測試工具當然也可以用在 AMD 的顯示卡上,不過這次先不進行)。
 
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首先來看 LDAT 測試工具包的內容物,由左至右分別 LDAT 感應器、USB Type-A 轉 MicroUSB 的訊號線、以及改裝過的羅技 G203 滑鼠 。
 
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LDAT 感應器正面,半透明的部分是 LDAT 的狀態指示燈號,下方還有一個 2 Pin 針腳,用來連接 G203 改裝滑鼠接受按鍵訊號之用。
 
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LDAT 感應器背面,右側有一個感應光線明暗變化的感應器,感應螢幕畫面畫素改變之用。另外在左側還有一個 MicroUSB 連接埠,用來連接安裝 LDAT 控制軟體的另一台電腦。
 
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G203 改裝滑鼠,跟一般 G203 的差別是在多出一條連接線,同步傳送觸發訊號給 LDAT 感應器。
 
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G203 改裝滑鼠多出一條連接線,用 2 Pin 接頭連接 LDAT 感應器。
 
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G203 改裝滑鼠除了原本的 USB Type-A 連接線外,還多出一個 2 Pin 訊號接頭。
 
實際上裝起來進行測試時是這種狀況:
 
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將 LDAT 感應器利用隨附的彈性繩固定在螢幕上,將背面的明暗感應器對準遊戲時,射擊時畫面明暗會變換的位置,以陳拔這次測試來說,是利用 《Counter-Strike:Global Offensive》(絕對武力:全球攻勢)這款遊戲進行測試,以練習模式選擇恐怖份子,開啟彈藥無限進行。武器則選用 AWP 狙擊槍,主要是這把武器在開火前,會跳入周邊暗、瞄準區域亮的狙擊模式,開完槍後會回復螢幕全亮的正常畫面,只要把 LDAT 的感應器放在狙擊模式的黑色區塊,就能明確偵測到開槍後的反應,這樣對 LDAT 的判斷精度會更高,。
 
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LDAT 感應器的安裝位置。
 
然後將 G203 改裝滑鼠的 2 Pin 訊號線接上 LDAT 感應器、 LDAT 的訊號傳輸接上 LDAT 軟體紀錄電腦(最好用另一台電腦)、 G203 滑鼠的 USB 連接埠接上要測試的電腦,開啟遊戲後,調整一下 LDAT 感應器的位置,就能開始進行測量了。
 

LDAT 控制軟體介面

 
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接下來看 LDAT 的控制軟體介面,雖然說會跟之後的『GEFORCE EXPERIENCE PERFORMANCE TOOL』介面不同,不過仍然可以作為參考。
 
左上方為主要的測試功能區塊,以勾選的方式提供選取,在這裡主要以第一個延遲測試(Latency)為主。右上方則是測試設定,可以設定軟體自動觸發開火(Auto Fire)、測試的開火量(Shot)、開火間隔(Shot Delay)以及明暗感應器的閾值(敏銳度)。下方則是測試結果的顯示區塊,在每次測試後都會即時顯示該次的測試數據,並且進行彙整,顯示平均與最高最低值,還有會有圖表顯示,這個在下方的測試結果會更清楚點。

測試平台:

 
處理器:Intel Core i9-10900K
記憶體:Micron Crucial Ballistix MAX 電競記憶體 DDR4-4000 16 GB x2
主機板:ASUS MAXIMUS XII EXTREME
SSD:Kingston KC2500 1TB(系統碟)
電源供應器:ASUS ROG THOR 850W Platinum
散熱系統:CORSAIR iCue H150i RGB PRO XT 360 AIO 水冷
作業系統:Windows 10 Pro 2004
 
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測試螢幕為華碩的 ROG Strix XG27UQ,具有 4K 解析度、144Hz 更新率等規格,並且支援 NVIDIA G-SYNC 同步技術。
 
首先以基礎的 3DMark Time Spy Extreme 效能跑分,來看看兩張顯示卡的性能差距,測試的顯示解析度均為 4K(3840x 2160),以下是兩張顯卡分別的跑分結果:
 
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RTX 2080 Super 創始版在 3DMark Time Spy Extreme 的跑分結果:總分為 5291、顯示卡數為 5138、模擬畫面生成時間為每幀平均 54.9 ms。
 
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RTX 2060 Super 創始版在 3DMark Time Spy Extreme 的跑分結果:總分為 4287、顯示卡數為 4054、模擬畫面生成時間為每幀平均 55 ms。
 
在這裡可以看出,模擬畫面生成時間部分兩張卡的差異並不大,但 FPS 則是有 7 FPS 左右的差異,大部分的顯卡測試,都會以此顯示顯卡性能差異,但是在反應時間部分呢?
 
接下來以 《Counter-Strike:Global Offensive》測試整體反應時間,在練習模式下將幀率設定開到 MAX(fps_max 999),確保顯示效能開到最大。 LDAT 則是設定成自動開火 100 發,每發間隔 2 秒的方式進行測試。以下是兩張顯示卡的測試結果:
 
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在 4K 解析度下,RTX 2080 Super 創始版顯示卡搭配 Intel i9-10900K 處理器,平均反應時間為 70.1 ms。
 
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在 4K 解析度下,RTX 2060 Super 創始版顯示卡搭配 Intel i9-10900K 處理器,平均反應時間為 80.1 ms。
 
其實在 NVIDIA 官方資料中,若是採用較低的 1440p 解析度螢幕,在 RTX 2060 Super 上,平均反應時間可以降到約 33 ms 左右,但是換到 4K 解析度螢幕上,延遲時間就會拉高至 2 倍以上,以這個結果來看,在 RTX 30 系列顯卡成為主流前,看來 1440p 解析度以下的螢幕,還會佔據電競市場主流一段時間。
 
另外 LDAT 也能測試滑鼠的延遲時間,不過目前因為 LDAT 測試工具的滑鼠是不能更換的,所以可以視為接下來『GEFORCE EXPERIENCE PERFORMANCE TOOL』整合效能檢視工具的預演,以下是滑鼠延遲時間的測試畫面:
 
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不過在之後 G-Sync 360 Hz 螢幕上,會有一個 USB Pass-Thruogh 的設計,使用者可以將自己的滑鼠/鍵盤接在螢幕上,就能夠直接透過螢幕進行延遲時間的測試,不用像現在這麼麻煩。

【補充】NVIDIA 後來表示 LDAT 的輸入裝置其實是可以更換的,就是將想要測試的輸入裝置,像 NVIDIA 那樣進行加工, 將按鍵的觸發點接線出來到 LDAT 上就可以測量了。

PCAT 顯示卡功耗測試工具

 
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除了測試整體系統延遲時間的 LDAT 工具外,這次 NVIDIA 也另外開發了一個測試顯示卡運作功耗的 PCAT (Power Capture Analysis Tool)測試模組。過去編輯在測試顯示卡功耗時,多半使用 GPU-Z、HWiNFO64 這類軟體,透過 API 讀取主機板、顯示卡測定的功耗紀錄功能,不過這種方式受限於硬體廠商是否願意透過 API 來提供這類資訊,有時獲得的資訊並不完整,像是部分顯示卡在 GPU-Z 的顯示數據內,就僅有 GPU 晶片本身的功耗,並沒有整張顯卡的功耗數字,這時就無法完整的評估整張顯示卡的能耗表現。
 
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PCAT 測試工具的組件。
 
而 NVIDIA 開發的這套測試工具,主要以硬體的方式進行,共有下面幾個組件:
 
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PCAT PCIe Riser:這個我也不知道該怎麼翻譯,主要是插在顯示卡與主機板 PCIe 插槽間,偵測 PCIe 插槽供電資訊後,將資料送給 PCAT 主板。
 
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PCAT Module:PCAT 主板,PCAT 工具的主要測試機板,上面具有三對 8 Pin 12 V 接頭,一頭接電源供應器來的 12V 電源,另一頭接 12V 電源延長線往顯示卡。另外在下方還具有一個 0.91 英吋的 OLED 螢幕,即時顯示測得的顯示卡供電資訊。
 
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利用 RTX 2060 Super 示範一下 PCAT 測試模組的接線方式。
 
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PCAT 模組實際上機的顯示情形。
 
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螢幕即時顯示功耗。
 
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螢幕即時顯示各電源接頭的供電狀況。
 
另外在 PCAT Module 上,還有一組 MicroUSB 連接埠,可以透過包裝內的傳輸線,接上主機板的 USB 連接埠提供 PCAT 模組供電,並且將所測的資料送給 PCAT 軟體進行紀錄,當然如果需要一邊測試一邊直接觀看紀錄的話,也可以將 USB 傳輸線接到另一台電腦上,利用另一台電腦進行紀錄。
  

PCAT 軟體介面

 
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PCAT 的軟體介面其實跟 LDAT 有點類似,上方為以數值顯示的區塊、下方則是以動態圖表的方式顯示目前顯示功耗。
 
上方顯示圖表的顯示數值從左到右分別是總功耗顯示、第一組 12V 8 Pin 接頭電壓(V)/電流(A)/功耗(W)、第二組 12V 8 Pin 接頭電壓(V)/電流(A)/功耗(W)、第三組 12V 8 Pin 接頭電壓(V)/電流(A)/功耗(W),以及 PCIe 插槽的電源供應情形。
 
陳拔也一樣利用 RTX 2060 Super 以及 RTX 2080 Super 兩張卡,在 3DMark TimeSpy Extreme 測試時紀錄兩張卡的最高耗能與平均數值,並且跟 GPU-Z 的整卡功耗(Board Power Draw)進行比較,以下是測試結果:
 
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PCAT 所測得 RTX 2080 Super 顯示卡在 3DMark Time Spy Extreme 測試時最大功耗為 296.37 W、GPU-Z 測試所得的結果為 251 W。
 
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PCAT 所測得 RTX 2060 Super 顯示卡在 3DMark Time Spy Extreme 測試時最大功耗為 190.741 W、GPU-Z 測試所得的結果為 178.9 W。兩張卡 PCAT 所測得的數值都比 GPU-Z 提供的整卡功耗都還要再來的高一些。
 

NVIDIA LDAT/PCAT 測試工具使用心得

 
 
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這次 NVIDIA 打造出這兩款測試工具,無非是為了替接下來的『GEFORCE EXPERIENCE PERFORMANCE TOOL』整合效能檢視工具進行暖身,在初期體驗之後,的確可以測量過去在硬體評測中,較難測試的反應時間效能。另外獨立的 PCAT 顯示卡功耗測試工具,也能夠獨立於系統之外,不透過軟體 API,直接量測顯卡的功耗,避免測量時有更多變因。接下來陳拔也會透過這兩款工具,對即將到來的 RTX 30 系列顯示卡進行測試,請大家期待囉。
跟2080ti同樣250w散熱設計的2080 SUPER 最高峰值都不到300w,
看來NVIDIA建議 i9-10980XE18核心 + rtx 3700 建議650w 很客觀
雖然勾表就能量測出各路的電流量,但不能即時紀錄數據是比較吃虧。

專業儀器太貴了,很期待功耗測量工具的精準度表現。

延遲這部份似乎是在改善內部硬體整體系統,多少也有promote 對應產品的企圖。

外部的話client連到server的延遲才是最主要的瓶頸之一。
顯卡運算會延遲...

螢幕HDMI input 也會延遲.

好的螢幕 HDMI input lag 小於15ms.

不好的電視螢幕 HDMI input lag 超過 60ms, 輸很大...

網路 ping 延遲又更大更可怕...
陳拔 wrote:
現在要測一張顯示卡,(恕刪)

PCAT 所測得 RTX 2080 Super 顯示卡在 3DMark Time Spy Extreme 測試時最大功耗為 296.37 W、GPU-Z 測試所得的結果為 251 W。

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PCAT 所測得 RTX 2060 Super 顯示卡在 3DMark Time Spy Extreme 測試時最大功耗為 190.741 W、GPU-Z 測試所得的結果為 178.9 W。兩張卡 PCAT 所測得的數值都比 GPU-Z 提供的整卡功耗都還要再來的高一些。

很實用的測試工具
陳拔 wrote:
現在要測一張顯示卡,(恕刪)

請問樓主這套功耗量測工具會量產嗎?謝謝!
peter5240 wrote:
請問樓主這套功耗量測(恕刪)


目前是沒聽到這個消息啦,手上的這套是手工做的.....
對不起,我被螢幕的瓦羅蘭練習場給吸引到xD
陳拔 wrote:
目前是沒聽到這個消息(恕刪)


很好奇AMD顯卡如何測試
devis592 wrote:


很好奇AMD顯卡...(恕刪)

 
一樣插上去測....
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