[新聞] 專為新世代遊戲影像體驗而打造！NVIDIA技術行銷總監剖析GeForce GTX 1080技術內幕

　　NVIDIA 預定 5 月底推出新一代顯示卡「GeForce GTX 1080」，日前 NVIDIA 技術行銷資深總監 Nick Stam 特別來台說明產品特色與規格技術，為玩家揭開這張新一代顯卡王者的技術面貌。

NVIDIA 技術行銷資深總監 Nick Stam

　　GeForce GTX 1080 採用 Pascal 架構製作，產品定位是目前效能最高的 GeForce 系列顯示卡，首度採用16 奈米 FinFET 製程，搭配 8GB GDDR5X 高速繪圖記憶體，處理效能超越上一代顯示卡「 GeForce GTX 980」SLI 兩張以及「 GeForce GTX TITAN X」，目標為虛擬實境運算技術提供更好的演算效能。

Pascal 五大亮點
　　NVIDIA 精心設計的 Pascal 架構專門處理包含 VR 這類擁有龐大運算需求的技術應用，此架構結合五項顛覆性技術：

新一代 GPU 架構：Pascal 針對每瓦效能表現進行優化，使 GTX 1080 的能源效率達到 Maxwell 架構的三倍以上。

16 奈米 FinFET 製程：GTX 1080 是首款針對16奈米 FinFET 製程進行設計的遊戲 GPU，採用更小更快的電晶體，以更高的密度封裝至晶片內。GPU 內含 72 億個電晶體，能大幅提升效能表現與能源效率。

先進記憶體：Pascal 架構 GPU 率先採用美光公司 8GB GDDR5X 記憶體，搭配 256 位元記憶體介面，傳輸率高達每秒 10 Gb，使記憶體頻寬效率較一般 GDDR5 高達 1.7 倍。

極致工藝：頻寬與能源效率的提升讓 GTX 1080 的時脈速度達到前所未有的境界，在超過1700 MHz時耗電卻僅有180瓦。全新非同步運算模式增進能源效率與遊戲效能，而全新 GPU Boost™ 3 技術更支援先進超頻功能。

突破性遊戲技術：NVIDIA 從研發、執行遊戲、到分享方面全面顛覆遊戲面貌。全新 NVIDIA VRWorks 軟體功能讓遊戲開發者得以將前所未有的臨場感帶入各種遊戲環境中。NVIDIA Ansel 技術讓遊戲玩家能以嶄新的方式分享自己的遊戲體驗以及探索遊戲世界。

　　NVIDIA 技術行銷資深總監 Nick Stam 以四大主題來深入說明 GeForce GTX 1080 特色：新藝術形式、全新音效表現、新效能王者、新技術。

「Ansel」新藝術形式　　
　　Nick Stam 指出，隨著近年遊戲內的景色品質越來越逼真，也讓不少專業的攝影師以遊戲作為拍攝素材，而隨著 1080 推出的「NVIDIA Ansel」技術就是應此而生，將遊戲截圖跳脫既有框架，透過整合到遊戲中的「Ansel」技術，玩家能夠應用不同的視角、專業攝影濾鏡、光源調整、以不同於內建截圖的視野拍出高解析度的遊戲截圖，最高可以支援原本遊戲放大 32 倍大解析度的截圖影像，更還能擷取 360 度 3D 環景畫面，搭配 Google Cardboard 等 VR 裝置即可觀賞身歷其境的截圖場景。

　　為了達成上述的目的，Ansel 使用 GeForce GPU 提供的 CUDA 可程式運算功能支援，同時具備容易整合的特性，Nick Stam 以《The Witness》、《巫師 3》舉例，僅需要開發公司置入 40、150 行程式碼，而在 Ansel 技術曝光後，許多遊戲開發業者表示了高度的興趣。但 Nick Stam 也指出，Ansel 的技術可以將遊戲暫停拍攝，可是對於某些線上遊戲來說就不適合，而且玩家能夠跳脫原有的遊戲視野，也可能會看到不該看到的東西，因此 Ansel 也提供開發者能對所提供的攝影資源的限制調整。

「VRWorks Audio」全新音效表現
　　針對日漸盛行的虛擬實境技術，除了影像的呈現外，NVIDIA 更關注「聲音」的表現能力，Nick Stam 表示，好的音效對於沈浸感的影響並非加法而是乘法。如同光源運算在環境中的反射與材質運算，透過開發套件「VRWorks Audio」技術，可以追蹤遊戲環境中的音源反射，最多可以同時模擬 16000 條聲波，並進行最多 12 次反射運算，塑造如同真實世界的音波傳遞。

　　同時 NVIDIA 專屬的「NVIDIA PhysX」在新一代技術支援下，能夠偵測 VR 裝置如 HTC VIVE 控制器與虛擬環境的互動碰撞，讓使用者感受到如同真實世界的觸感、視覺物理反應，「NVIDIA PhysX」還能呈現爆炸、水波、流體、布料毛髮等材質的物理運算，增加沈浸感。目前「NVIDIA PhysX」在全球已經有六百多家廠商使用中。

　　即將於 Steam VR 上推出的《NVIDIA VR Funhouse》，就是為了體現上述技術而由 NVIDIA 所設計的的 VR 小遊戲集錦，遊戲以Unreal Engine 4 開發，提供模擬真實遊樂園中的小遊戲設施，讓玩家感受擬真度更上一層樓的 VR 環境，以影像、聲音還有碰撞、爆炸、流體等物理特效來呈現，屆時玩家可以下載，並搭配 HTC Vive 遊玩。

新效能王者 GTX 1080 背後的技術
　　PASCAL 的電晶體架構為 72 億個電晶體，內藏 2560 CUDA 核心，支援被精度效能。GTX 1080 共有 4 個 GPC 邏輯群組，每個群組有 20 個 SM 單元，每個 SM 單元 128 個 CUDA 核心，搭配八個 GDDR5 高速記憶體，可以達到 10 GHZ 的運算速度。預計再推出的 GTX 1070 則只有三個 GPC 邏輯群組，效能約為 GTX 1080的 3/4。

　　除了在運算單元上的數量提昇，NVIDIA 更針對了記憶體傳輸上的干擾進行挑戰克服，除了將材質壓縮的演算法提昇記憶體性能，支援 4：1、8：1 雙壓縮模式，讓資料在記憶體中更快傳輸，還原解壓縮，透過種種在「傳輸技術」上的努力，使得頻寬消耗上從原本的 1.2 提升到 1.7倍，才讓這次 GTX 1080 顯示卡在效能上達成有史以來最大的躍進。

　　現今遊戲運算環境大多交由顯示卡 CPU 進行運算，技術革新上導入了動態平衡分配資源，當圖形處理與數值計算其一完成後，立即將資源釋出可運用空間，以此減少資源閒置的狀況，更能以 CUDA 執行指令階層的運算，這在虛擬實境上的渲染相當重要，處理每一個禎數的渲染時間，快速追蹤玩家頭部的位置，傳遞出符合玩家視野的景象。

View Port 技術化整為零、全面支援各種顯示裝置
　　為了解決多螢幕、曲面螢幕、VR/AR 頭戴式、等不同顯示裝置的支援，而提出了「ViewPort」的概念，將玩家的螢幕視為一扇窗，從窗看出去的視野，跟位置都會有所不同。單機狀態下可以透過 ViewPort 運算 3D 場景，將數個 ViewPort 以同步多重投射，運用到各式顯示裝置上面，以單螢幕單 ViewPort 、多螢幕多 ViewPort 的處理方式，高解析度也能分割為多個 ViewPort 來運算處理，或是分九宮格，讓玩家可以專注中央高解析、周遭八格較低解析，產生順暢的畫面。

　　在 VR 成像上，Nick Stam 指出，現有的 VR 成像是以透鏡形狀裁切，集中玩家視野，如此保有效能的方式但是無法呈現精細的場景，以及無法免除用以修正透鏡變形的資源耗損。NVIDIA 提出Lens Matched Shading 技術，以模擬單眼 16 ViewPort 方式組合模擬出透鏡影像，「Single Pass Stereo Rendering」建構左右眼的方式讓 VR 的運算更迅速，畫面更新率從 60fps 提升至 90fps、將近一倍的效能，而且不犧牲影像細節與額外運算。

改良自「垂直同步」後的 Fast Sync 快速同步
　　NVIDIA 觀察到，過去遊玩高張數射擊遊戲的專業玩家，往往會將「垂直同步」關閉，確保畫面的反應速率，但式無法避免畫面會被撕裂，為了解決這個狀況的技術就是改良出來的「快速同步」，作法是讓畫面運算不斷進行，將最新的畫面放置到顯卡的暫存區當中，當畫面出現變化就輸出最新的運算畫面，而未使用的畫面就直接捨棄，確保玩家永遠看到最新的畫面輸出，達成畫面完整，又低延遲的顯示運算。

GeForce GTX 1080/1070 Founder Edition 創始版問世
　　為了破除過往 NVIDIA 官方推出的顯示卡，讓玩家認為是最基本的「公版」印象，這次 GTX 1080 與 GTX 1070 將推出精心打造的「創始版（Founders Edition）」，以具有設計感的外觀，以及由 NVIDIA 打造的高效散熱系統。NVIDIA 也表示這次推出展是的都是為「創始版」，作為跟其他廠商推出的產品區隔，但場商也可以推出「創始版」，前提是內部與外觀規格都必須比照 NVIDIA 官方設計。