本次RTX 4090和RTX 4080的發布網上已經有不少信息，除了已經公布的規格參數和售價外，NVIDIA還召開了特別的媒體培訓會，詳細講了關於架構、Omniverse以及一些測試工具的使用方法。
首先按照慣例科普一下架構，我們先從Ada Lovelace這個人講起，相較於Ampere，這位似乎大家更陌生一些。
01 Ada Lovelace（1815-1852）
Ada Lovelace是英國數學家、電腦程式創始人，建立了循環和子程序概念，被稱為世界上第一位程式設計師。
Ada從小對數學有極高天賦，其父稱她為「平行四邊形公主」，後來的合作夥伴Charles Babbage稱她為「數字女巫」。在19歲時Ada嫁給了自己曾經的科學家庭教師，婚後的她對數學熱情不減。
1842年到1843年花了9個月時間翻譯了Babbage的《分析機概論》的備忘錄，寫了很多註記，其中給出了用計算機進行Bernoulli數求解的詳細說明。由此，Ada被廣泛認為是世界上第一個程式設計師。
而以她名字命名的語言——ada語言，已經成為了美國軍方開發戰鬥機等尖端武器的語言。
從幾行簡短的生平簡介中，不難看出Ada的生命雖然只經歷了短暫的37個春秋，但卻足以被後人銘記。
這也是為什麼此次NVIDIA RTX 40的先行宣傳中，用到了「以未來敬傳奇」的slogan，下面我們詳細剖析一下，這次的Ada Lovelace除了性能，還有哪些創新和超越。
02 Shader
NVIDIA Ada Lovelace架構採用了定製的TSMC 4N工藝，完整的核心擁有760億的電晶體，而NVIDIA Ampere架構為280億個。
與上一代NVIDIA Ampere相比，NVIDIA Ada Lovelace在相同功率下，具有2倍以上的性能提升。最高可達到90-TFLOPS的著色器數據吞吐量，而本次發布的GeForce RTX 4090則達到83-TFLOPs，相比上一代NVIDIA Ampere則只有40-TFOPs。
Shader Execution Reordering （SER）著色器執行重排序
SER主要的作用是提升著色器性能，它可以將效率低下的工作負載，動態重組為更高效的工作負載。主要針對光線追蹤的性能提升非常大。
簡單地說，GPU在執行類似工作的時候效率最高。但隨著光追效果越來越強大，每個場景可能有數百萬條光線照射在不同材質上，而我們知道不同材質的反射率，以及反射效果也是不同的。所以這樣就為著色器創建了大量的、發散的，效率低下的工作負載。
SER則可以將這些雜亂的指令重新分門別類，動態重組為更高效的工作負載。根據NVIDIA的說法，SER可將著色器性能最多提升2倍，並將遊戲幀率最高提升25%。
不過好在SER並不是RTX 40系的專利，它是一個易於集成的SDK，目前需要遊戲開發商集成在遊戲中。不過由於它是一個通用的邏輯，後續也有可能直接集成在Windows的API中，這樣遊戲開發者就無需特意引用，直接調用系統API即可。
可以說SER對於手持RTX 20系及以上（能夠開啟光線追蹤）的N卡用戶來說，是極大地福音。畢竟免費提升的光追性能，誰不喜歡呢。
03 第三代RT Cores
RT Core的作用在於更快的光線追蹤計算能力，如果說在RTX 30系顯卡中，想要暢享4K高幀率遊戲有點吃力，那麼RTX 40系顯卡中，將顯得輕而易舉。
在GeForce RTX 4090這張顯卡上，達到了191 RT-TFLOPs的處理能力，而RTX 30系顯卡最快處理能力為78 RT-TFLOPs，足足為2.4倍。並且根據NVIDIA的官方說法，第三代RT Core的峰值RT-TFLOPs相比於前代提高了2.8倍。而這只能說明，這張4090並非Ada Lovelace架構的最終形態。
Opacity Micro-Map Engines
另外在第三代RT Cores中引入了兩個重要的硬體單元，首先是Opacity Micro-Map Engines，可以譯為微映射透明度引擎，它主要的作用是優化光線追蹤渲染，可大幅減輕著色器的工作負擔。
比如樹葉之類的複雜物體，不同的光線都會影響它的表現狀態，以及樹葉之間的光線反彈，所以對於光線追蹤的計算量是巨大的。
不過Opacity Micro-Map Engines可以將光線追蹤特性烘焙到不透明蒙版中，所以那些不規則形狀和半透明的對象，也就能夠更快更精準的渲染出來，從而極大減輕著色器的工作負擔。
Displaced Micro-Mesh Engines（DMM）
Displaced Micro-Mesh Engines可譯為微網格置換引擎，它構建光線追蹤的BVH（Bounding volume hierarchy）的速度提高了10倍！所使用的的顯存減少了20倍！
DMM由第三代RT core本地處理，與前幾代相比，它只使用基本三角形渲染複雜幾何圖形，極大減少了存儲和處理需求。
具體的工作原理從圖中一目了然，新的DMM可以將面數非常多的複雜圖形做簡化，創造出簡單的模型，但整體的光線追蹤效果不變。
通過一些模型數據我們可以具體看到，新的DMM將模型簡化了多少。原本1100萬三角面的模型，經過簡化後，只有15萬左右的微網格，BVH的構建速度提升了8.5倍，小了6.5倍。
而這還不是最誇張的，越複雜的模型往往優化的效果越好，在官方展示的這幾組對比示例中，最快可提升大於15倍的速度，容量簡化20倍的模型。
04 第四代Tensor Cores
除了光追單元的升級外，第四代張量核心的升級更加恐怖。它採用了新的FP8張量引擎，在GeForce RTX 4090這張顯卡上，吞吐量達到了1.32 Tensor petaFLOPs，提高了5倍。
注意這裡的單位——petaFLOPs。以往的TFLOPs為萬億次浮點運算，而petaFLOPs則為千萬億次浮點運算。
DLSS 3
本次推出的DLSS 3也是RTX 40系一大賣點，從DLSS 2.3直接邁入了3.0版本，也能看出此次的升級之大。而DLSS 3也被NVIDIA官方稱為神經網絡渲染新時代。
全新的DLSS 3在原有的DLSS超解析度的基礎上，添加了光學多幀生成技術，以生成全新的幀，而不像原來只能生成像素。
DLSS 3結合了DLSS超解析度、DLSS幀生成和NVIDIA Reflex這三大技術，能夠重建八分之七的像素，極大提高性能。
在GPU受限的遊戲中，比如2K解析度及以上的更高解析度，DLSS 2能夠將幀率提高2倍，DLSS 3則能夠提升4倍。
New Optical Flow Accelerator
New Optical Flow Accelerator光流加速器是在第四代Tensor Cores中最新引入的，這也是為何DLSS 3中的幀生成為RTX 40系顯卡獨享。
光流加速器在原本DLSS 2的基礎上，還可以計算兩個連續幀內的光流場，能夠捕捉遊戲畫面從第1幀到第2幀的方向和速度，從中捕捉粒子、反射和光照等像素信息。並分別計算運動矢量和光流來獲得精準的陰影重建效果。
以《賽博朋克2077》為例，在第一幀，光流加速器會捕捉到每一個像素中的粒子、反射和光照等信息。並在第二幀中查找匹配的像素區域，計算幀之間的差值。
如果說原來DLSS 2能夠「猜」出一張圖剩下的像素，那麼DLSS 3除了這些，還能夠「猜」出下一幀的畫面。
另外由於DLSS 3的幀生成是在GPU中處理和運行的，所以即使遇到CPU瓶頸的遊戲，AI同樣能夠提升幀率。這也是為什麼在此次發布會中說到，DLSS 3能夠突破CPU的限制來提升幀數。
05 In total
總之，本文介紹的也只是Ada Lovelace架構中比較大的改變，第三代RTX架構還有很多升級，如雙AV1編碼器、RTX Remix以及Ada內核的變化等等，這些我們等到首測解禁會為大家一一奉上，詳情請關注10月11日晚9點的RTX 4090首測。
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