NVIDIA GeForce RTX 4090 内容创作评测：8K 创作流畅，渲染性能爆表
随着多媒体呈现形式的多种多样，高性能 GPU 带来的快乐，早已不局限于游戏本身。从游戏主播、内容创作者，到视频编辑、3D 建模和渲染，没有一样离得开 GPU 的性能支持。凭借着 NVIDIA Studio 平台打通硬件与软件之间的隔阂，GeForce RTX 的每一次升级也不再仅仅是玩家们的节日，更是每一个内容创作者生产效率再度攀升的新机会。正因为如此，NVIDIA GeForce RTX 4090 的发布才会如此备受期待。
台积电 4N 定制工艺，数量破万的 CUDA 核心，第三代 RT Core 和第四代 Tensor Core，NVIDIA GeForce RTX 4090 无论在工艺制程、性能提升还是技术升级都相当亮眼，以至于这款 GPU 被誉为进 15 年来提升幅度最大的旗舰级 GPU。
更重要的是，GeForce RTX 4090 与 NVIDIA Studio 搭配迸发出来性能，在每一次专业软件操作和和体验中，仅凭主观感受就能发现显著提升。那么 GeForce RTX 4090 在生产力上究竟蕴含了多少能量，能否帮我们解开创作瓶颈？现在就让我们奉上 GeForce RTX 4090 Founders Edition 公版评测。
为创意量身打造
打造 GeForce RTX 4090 的核心架构代号为 Ada Lovelace，这个名字背后多少带着一些传奇色彩，她是英国数学家，以及拜伦之女，整理阐述分析机文章后，建立了沿用至今循环和子程序概念，并在 180 年前预言了计算机用途将不限于计算，同时也成为了世界上第一个编译器发明者，被誉为程序之母。在《神秘博士》中，由演员 Sylvie Briggs 还原了 Ada Lovelace 的形象，可见程序员是不一定要穿格子衫的。
在 Ada Lovelace 架构下，GeForce RTX 4090 所采用的核心型号为 AD102-300-A1，NVIDIA 利用台积电 4N 定制工艺和改良的电路设计进一步扩大了芯片规模，时钟频率为 2.52GHz，是以往 NVIDIA GPU 都未曾达到的高度。
而从整体上看，完整的 AD102 包含了 12 个图形处理集群（Graphics Processing Clusters，GPC），72 个纹理处理簇（Texture Processing Clusters，TPC），144 个流式多处理器（Streaming Multiprocessors，SM），以及搭配了 12 个 32-bit 控制器的显存接口，共计 384-bit。
但由于 AD102-300-A1 禁用了 1 个 GPC 核心，实际上 GeForce RTX 4090 总共包含了 11 个 GPC，64 个 TPC，128 个 SM，16384 个 CUDA Core，512 个第四代 Tensor Core，128 个第三代 RT Core。
不仅如此，Ada Lovelace 架构相对 Ampere 架构在 L1 和 L2 缓存起了很大的变化，其中 L1 缓存可以达到 18,432KB，比 Ampere 的 10,752KB 多出 71.4%。
另外 L2 缓存容量也前所未有达到了 98,304KB，比 Ampere 的 6144KB 提高了 16 倍，这让光线追踪，尤其是路径追踪从中获得巨大收益，最终让第三代 RT Core 的射线 / 三角形求交测试模块数量直接翻倍。这样的改变为 RT Core 与 Tensor Core 性能提升奠定了基础。
从 GeForce RTX 时代开始，RT Core 与 Tensor Core 性能成为了 GPU 实现实时光线追踪技术以及 DLSS 深度学习超采样技术的关键。第三代 RT Core 在第二代 RT Core 的基础上，再次将射线 / 三角形求交测试吞吐量。意味着射线 / 三角形求交测试模块由原来的 2 个再次增加到 4 个，相对 Turing 架构的 1 个射线 / 三角形求交测试模块翻了 4 倍，并额外增加了下图左下角的透明度微图引擎（Opacity Micro-Map，OMM）和右下角的位移式微型网面引擎（Displaced Micro-Mesh，DMM）。
其中透明度微图引擎（Opacity Micro-Map，OMM）让第三代 RT Core 拥有 2 倍速度的透明度遍历（Alpha Traversal），OMM 通过减少几何图形透明度（Alpha）测试数量，最终减少着色器的透明度计算。
位移式微型网面引擎（Displaced Micro-Mesh，DMM）则可以用 10 倍的速度执行 BVH。DMM 也是全新的单元，它用来处理 RT Core 本地微求交结构网格，通过使用较少的基本求交三角形来描述比以往更复杂的几何形状。
第三代 RT Core 还引入了着色器执行重排序（Shader Execution Reordering，SER）技术，通过与游戏设计团队配合，更有效的分配次级射线的排序权重，从而获得更高效的线程排序执行，避免光追运算陷入无意义的次级射线运算的等待中。
第四代 Tensor Core 的 FP16、BF16、TF32、INT8、INT4 性能相对前一代提升两倍以上，并增加了商业 Hopper GPU 架构中出现的 FP8 Transformer Engine。得益于 AD102 GPU 中 SM 处理器增加，每个 SM 包含了 4 个第四代 Tensor Core 数量自然也同步增加，最终实现了 AI 计算性能的显著提升，并衍生出了性能提升神器 DLSS 3。
DLSS 3 是一种全新的 AI 解决方案，它厉害的地方在于可以生成整个帧，而不仅仅是图像中的部分像素。换而言之，之前的 DLSS 局限于同一帧下图像的细节，现在 DLSS 3 将考虑到前后帧的变化趋势。
在技术构成上，DLSS 3 由第四代 Tensor Core 和光流加速器实现。其中第四代 Tensor Cores 具有高达 1.32 Petaflops 的 FP8 张量处理性能，超过上一代使用 FP8 加速性能的 5 倍。
在提升关键的 RT Core 和 Tensor Core 性能与技术的同时，GeForce RTX 4090 还引入了 24GB GDDR6X 显存。虽然容量上与 GeForce RTX 3090 Ti 相当，但由于 NVIDIA 与美光深度合作让显存的电路设计和信号获得了再度提升，最终让显存峰值显存带宽已经提升到了 1TB / s。
24GB 的超大显存容量意味着，GeForce RTX 4090 在构建 4K，乃至 8K 的内容上更为轻松，这也是为什么接下来的测试内容很多都会围绕高分辨率的内容创作形式作为参考。
同时，GeForce RTX 4090 也首次加入 AV1 双编码器。AV1 编码是由英特尔、微软、亚马逊、谷歌、网飞等网络巨头组成的开放多媒体联盟 AOMedia 所推出的免费编码格式，在国内已经获得了哔哩哔哩、爱奇艺支持。它的特点是能在相同文件体积下拥有更高清的画质，或者相同清晰度的画质下拥有更小的体积。
不仅如此，GeForce RTX 40 系列还会在 12GB 显存以上的启用 2 个 AV1 编码器，组成双编码形式。这意味着 GeForce RTX 4090 能够同时处理 4 个 4K 60FPS 视频，1 台电脑完成多路 4K 画质 60FPS 输出等以前不敢想的操作。
如果说这个月初新推出的 Intel ARC 显卡特点就是集成 AV1 编码器加速创意内容制作，那么 GeForce RTX 4090 仅用了不到一周的时间就接管了视频编码、直播、内容制作相关的王者地位，让初来乍到 Intel ARC 直接变成过气产品。
Founders Edition 的创作信仰
在实际测试之前，让我们把注意力放到 GPU 硬件本身。在提升核心竞争力的同时，GeForce RTX 4090 Founders Edition 在外观与散热模组上也进行了新一轮升级，包括沿用了从 GeForce RTX 30 系列开始的错位风扇搭配异形 PCB 的对称设计。
先是在外观材质上，NVIDIA 设计团队认为只有金属散热套件本身才能更好的展现金属质感，因此在散热模组中不会考虑增加装饰板之类的装饰元素，而是一体成型，由 99% 铝合金打造一组散热鳍片，在重量、刚性和导热性上都能发挥良好的作用。
值得注意的是，GeForce RTX 4090 Founders Edition 的厚度也有所增加，变成了三槽位设计。最外一层的金属 CNC 框架包裹，在色调上相对 GeForce RTX 3090 Founders Edition 更为明亮。
另外你会发现 GeForce RTX 4090 Founders Edition 边框末端的支架孔被隐藏在磁吸的挡板下，需要螺丝刀辅助抠开。复原的时候只需要将贴片放回，磁力会迅速将其复原。
这一代 GeForce RTX 4090 Founders Edition 的风扇直径也悄然从 110mm 提升到了 116mm，获得了 20% 的气流速度提升。同时 116mm 直径风扇就算到注重性能和散热的 AIC 厂商中也是相对比较少见的。
用 NVIDIA 官方的说法是，GeForce RTX 4090 Founders Edition 每分钟产生的气流足以充满 3.5 个篮球。并且风扇叶片由增强型玻璃纤维组成，具有弹性，搭配动态轴承可以获得更好的静谧性。RTX 4090 Founders Edition 的核心温度控制在了 72℃。
值得说明是 GeForce RTX 4090 Founders Edition 使用了 16pin（12VHPWR）接口，GPU 芯片布局有所调整以配合电源相位由 16 个增加到 20 个，同时还增加了 2 层 PCB 提升供电效率和隔离供电噪声，确保了 GDDR6X 信号完整性。
用 AI 为创意加速
本着实践出真知的原则，这里又到了我们喜闻乐见的跑分环节。由于这里更注重 GeForce RTX 4090 在创意内容上的表现，这里准备的测试平台包括括 Core i9-12900K，64GB DDR5-4800，2TB PCIe SSD，1250W 电源，ROG MAXIMUS Z690 EXTREME 主板等，并在对应场景中使用 GeForce RTX 3090、GeForce RTX 3090 Ti 进行比较。
先是基础测试。GeForce RTX 3090 Ti，GeForce RTX 4090 能够轻松提升 50% 到 80%，特别是 4K 性能和光线追踪性能差距明显，第三代 RT Core 以及更多的 CUDA Core、GPU 缓存起到了显著的作用。
让我们直接进入内容创作实战环节。这里让我们将驱动切换至 Studio 驱动程序，让 GPU 针对内容创意内容进行进一步优化。这里再次强调 NVIDIA Studio 已经成为内容创作优化的代名词，包括 Photoshop、Lightroom 在内的 Adobe 全家桶，DaVinci、Blender、3dsmax 在内的诸多专业创作软件都已经针对 GPU 进行优化，将原本 CPU 的工作交给 GPU，以获得数倍甚至数十倍的效率提升。
与 GeForce RTX 30 系列进行对比，GeForce RTX 40 系列的 AV1 编码器能比 H.264 编码器效率高出 40%。意味着在带宽不做改变的前提下，原本只能进行 1080p 串流的视频，通过 AV1 编码就能实现 1440p 甚至更高的画质。特别是当哔哩哔哩平台开始支持 AV1 试试直播推流的时候，通过现有的网络环境，你就能实现 2K 或者 4K 内容的串流。
为了证明这一点，我们先使用了 Resolve 18 对 4K 30FPS 和 8K 30FPS 的视频进行编码，由于 GeForce RTX 3090 不支持 AV1 编码，这里使用 H.265 替代。能够看到，GeForce RTX 4090 的效率加速了将近 60%。
在渲染能力方面，我们先围绕 Blender Benchmark 进行，在 Moster、Junkshop、Classroom 按个场景中，GeForce RTX 4090 相对 GeForce RTX 3090 最高提升了 102% 的性能。
同样 V-Ray 5 Benchmark 中，会同时考验到 GPU CUDA 性能和光线追踪性能表现，能够看到 GeForce RTX 4090 相对 GeForce RTX 3090 性能直接翻倍。
Octane Render RTX 经常被用作于场景建模，特别是开启光线追踪之后，对实时预览性能以及渲染输出都有着极高的要求，与 GPU 以及 GPU 的 RTX 性能直接挂钩。在下方的复杂场景测试中，我们提取 GPU 每秒产生的样本率，会发现 GeForce RTX 4090 相对 GeForce RTX 3090 性能提升 110% 以上。
Tensor Core 的 AI 性能也已经成为 GPU 测试项目之一，利用 AI 实现低分辨率图片无损向高分辨率图片输出变得更为常见。
这里我们使用了 ON1 Resize AI 2022 作为参考，分别将五张 9MB 左右，4000x6000 分辨率图片，输出成更大的 8000x12000 图片，也就是将图片横向与纵向分辨率放大一倍，容量也达到了将近 60MB。通过下图对比会发现，即使在图片放大之后，细节依然细腻。
这里我们使用 GeForce RTX 4090 与 GeForce RTX 3090 进行比较，可以看到实际运行时间压缩了 40% 以上。
最后在放出测试常客 SPECviewperf 2020，这是一款包含 3dsmax、Catia、Creo、Energy、Maya、Medical、SNX、Solidworks 等诸多专业软件，由于 SPEC 组织基于工业标准的 OpenGL 图形显示卡效能测试分析软件。测试本事使用 C 语言编写，主要用于测量运行在 OpenGL API 下的 3D 图形性能。
能够看到 GeForce RTX 4090 相对 GeForce RTX 3090 最低提升 40% 左右，最高可达 130% 以上。
简而言之，更多数量的 CUDA，强劲的第三代 RT Core 和第四代 Tensor Core，以及更快的 24GB GDDR6X 显存，都让 GeForce RTX 4090 在创作性能上有了成倍的提升，鉴于售价与上一代 GeForce RTX 3090 想等，甚至更低，GeForce RTX 4090 在内容创作环节已经突出了强有力的性价比。
写在最后：
在摩尔定律放缓的大背景下，即便是曾经一骑绝尘的苹果 A 系列处理器也放缓了性能提升的脚步，更不要提升 PC 上的 CPU 在芯片工艺成本、材质限制等诸多条件限制下，无法做到频率、线程数量在更新换代的时候成倍提升。
但 NVIDIA GeForce RTX 4090 则完全走了另一种路径，通过对架构和技术的升级，在辅以先进的工艺制程，能够 AI 性能逐年翻番，然后利用第四代 Tenor Core 带来的 AI 性能、第三代 RT Core 实现的光线追踪特效，完成一场新的质变，一次践行 NVIDIA 首席执行官黄仁勋所提出的黄氏定律。
在高达 16384 个 CUDA Core，512 个第四代 Tensor Core，128 个第三代 RT Core 加持，以及双 AV1 编码器、DLSS 3 技术和诸多新引擎加速下，NVIDIA GeForce RTX 4090 在内容创作方面的性能与它在游戏方面的表现一样，实现了成倍提升。
如果你对视频剪辑、三维建模渲染输出或者其他专业软件有着较高的要求，NVIDIA Studio 平台无疑是先决条件。而在此之上，如果能够拥有一块 NVIDIA GeForce RTX 4090 GPU，那么效率提升至少是翻倍的。
是的，用翻倍的性能提升打底，并随着后续软件更新和驱动不断优化后，NVIDIA GeForce RTX 4090 与 NVIDIA Studio 还将会持续给我们带来更多的惊喜，如同你的灵感对内容创作的迫切需求那般，能够尽快获得 GeForce RTX 4090 实现创作效率的性能加速，无疑是最重要的。
