NVIDIA「大力水手」全新升級！徹底消滅鬼影
- 2021 年 11 月 17 日
- 資訊
- NVIDIA, NVIDIA DLSS, 顯卡
更精美的圖像質量和流暢的遊戲體驗一直就是遊戲玩家追求的兩大目標。
提升渲染分辨率，增加遊戲特效等傳統手段可以有效提升遊戲畫質，但增大的需求會拖慢遊戲速度，影響遊戲流暢性和可玩性。
在遊戲發展的不同階段，湧現出了各種提升圖像質量的圖像優化技術，比如遊戲玩家耳熟能詳的各類抗鋸齒技術。
但是在提升遊戲幀率方面，除了升級硬件外，一直沒有特別好的辦法。
隨着NVIDIA DLSS技術的出現徹底解決了優質遊戲畫面和高速流暢的遊戲體驗不可兼得的問題，堪稱遊戲歷史上革命性的飛躍。
NVIDIA DLSS告別了以往單純犧牲性能換取畫質的簡單粗暴，是一項基於AI人工智能訓練的連續時間性超級分辨率技術，在提高幀率的同時，保持可媲美甚至超越原生分辨率的圖像質量。
DLSS結合RTX光追技術，更堪稱絕配，兼顧高畫質、高性能，很多玩家也將DLSS昵稱為「大力水手」。
迄今為止，DLSS技術已經在130多款遊戲、應用中得到普及，而且增速越來越快，今年第三季度就新增了多達45款，基本上所有的熱門大作都在覆蓋範圍內。
DLSS本身基於AI技術，AI又是可以不斷自我演化升級的，DLSS自然也在持續進化。
現在，NVIDIA來了個三連擊：全新的DLSS 2.3大版本發佈， NIS(圖像縮放)技術開源並支持所有遊戲，新的畫質對比分析工具「ICAT」登場。
DLSS 2.3的一個核心變化，就是更好地利用運動矢量(motion vector)，可改善運動中的物體細節、粒子重建、重影(鬼影)、時間穩定性（連續幀的畫面穩定性），從而進一步提升畫質。
這是《賽博朋克2077》，DLSS 2.1下可以明顯看到汽車後視鏡旁邊多出了一個長長的影子，DLSS 2.3下就沒有了。
這是《毀滅戰士：永恆》，DLSS 2.1下畫面上有很多條類似流星痕迹的長條，DLSS 2.3現在正確地渲染為不同光點。
目前已經支持DLSS 2.3的遊戲主要包括：
－ 《博德之門3》
－ 《光明記憶：無限》
－ 《賽博朋克2077》(16日更新)
－ 《孤島危機2》重製版
－ 《孤島危機3》 重製版
－ 《死亡循環》
－ 《毀滅戰士：永恆》
－ 《模擬農場22》(22日發佈)
－ 《俠盜獵車手： 三部曲——終極版》
－ 《侏羅紀世界：進化2》
－ 《漫威銀河護衛隊》
－ 《古墓麗影：崛起》
－ 《古墓麗影：暗影》
－ 《仙劍奇俠傳七》
11月份新增支持DLSS技術的遊戲有：
《神力科莎：競技》：很快新增DLSS支持，性能提升高達2倍。
AWAY: The Survival：17日支持，性能提升高達2倍。
《戰地2042》：支持DLSS、光線追蹤和NVIDIA Reflex。DLSS帶來高達2倍性能提升。
《光明記憶：無限》：支持DLSS、光線追蹤和NVIDIA Reflex。DLSS帶來高達2.5倍性能提升。
《上古捲軸Online》：支持DLSS和DLAA。DLSS帶來高達50%性能提升。
《模擬農場22》：22日發佈，支持DLSS、DLAA。DLSS將性能提高了2倍。
《俠盜獵車手：三部曲——終極版》：性能提升達高達85％。
《風火輪：爆發》：性能提升高達50％。
《侏羅紀世界：進化2》：性能提升高達60％。
《帝國神話》：18日推出，採用DLSS和光線追蹤。DLSS帶來高達1.5倍性能提升。
當然，圖像優化技術有不同的實現方法，也會利用到不同的硬件處理單元。
NVIDIA DLSS是基於Tensor Core來運行的AI算法，它在原始圖像信息的採樣上不單單是靜態的空間像素，而是基於時間的多幀採樣，同時獲取運動矢量（Motion Vector）信息，通過超級計算機生成的AI算法模型對這些採樣信息進行加工，再渲染最終輸出幀。
AMD FSR則是基於空間的固定算法，只針對每一幀靜態的畫面進行像素的採樣和放大。
NVIDIA其實在2019年就引入的「NIS圖像縮放」也是同樣基於空間的縮放技術，並支持所有9系列以上的GeForce GPU。
NVIDIA在不斷升級DLSS的同時，NIS技術也得到了升級並開源。
NIS可以通過NVIDIA驅動控制面板啟用，支持所有遊戲的銳化、縮放，無需開發者集成，而在最新版的496.76驅動中，NIS技術升級了縮放和銳化算法。
新的算法使用一個覆蓋4個方向性縮放和自適應銳化濾波器(directional scaling and adaptive sharpening filters)的6抽頭濾波器(6-tap filter)來提高性能，而且銳化和縮放是一次性完成的，因此效率非常高。
NVIDIA驅動控制面板、GeForce Experience軟件都可以控制新的NIS技術，而且還可以在每個遊戲內通過覆蓋層(overlay)，進行針對性的銳化設置、調整，獲得最佳效果。
開源的NIS SDK也已同步公開在GitHub，可提供一流的空間縮放和銳化算法，支持所有平台的所有GPU，所有開發者都可以集成在自己的遊戲中。
值得一提的是，由於是通用型的算法，集成了NIS SDK的遊戲也同時支持其他非NVIDIA的GPU，A卡和集顯玩家都可以受益。
那麼，既然有了更先進的DLSS，為何還要繼續發展NIS？
原因很簡單，它們有各自不同的適應場景：
DLSS主要面向高性能的RTX顯卡，可帶來最好的性能、畫質，並需要開發者優化支持，這顯然是最佳的魚和熊掌兼得的解決方案；
NIS畫質就要差不少了，但它支持任意硬件、遊戲，無需特殊優化，適用範圍更廣，使用更方便。對於沒有Tensor Core的GPU來說，它是一個退而求其次的選擇。
DLSS屬於時間縮放算法(temporal upscaling)，FSR、NIS則都是空間縮放(spatial upscaling)。
在這個例子中，同樣是1440p質量模式，DLSS利用多幀信息合成，搜集了超過660萬像素的信息，經過AI網絡學習處理，輸出了350萬像素的高畫質圖像。
空間縮放則只能單獨利用每一幀畫面，輸入信息不過220萬像素，再加上固定算法縮放的限制，雖然最終也輸出了350萬像素，但畫質就難以保證了。
到底哪種技術的畫質、性能更好，NVIDIA也通過不同遊戲做了詳細的對比。
《涅克洛蒙達：賞金獵人》的這個場景為例，原生4K分辨率下圖中的文字不夠清晰而且幀率只有31FPS。
AMD FSR超高質量模式雖然將幀率提高到了43FPS，但文字反而更加模糊了，完全無法分辨。
NIS超高質量模式幀率進一步來到46FPS，但銳化效果並不適合文字，和FSR一樣同樣不具備可讀性。
DLSS性能模式不但將幀率提升到了極為流暢的69FPS，更是將文字還原到了完全可讀的水平，高下立判。
斜向鐵絲網是最能體現區別的，空間算法只能顯示出鐵絲結合處的點，DLSS是完整的，幀率還高了足有三分之一。
《死亡循環》中，注意對比遠處的圍欄，建築物上的窗戶、磚塊，空間縮放都明顯比原生畫面更模糊，DLSS則要銳利、清晰得多。
《喋血復仇》中的天線也將兩種差異展現得淋漓盡致。
《切爾諾貝利人》的鞦韆、摩天輪同樣對比明顯，而且整體畫面空間縮放的有些銳化過渡，畫面過於銳利，DLSS則柔和自然許多。
以下是更多遊戲中的FSR/NIS、NIS/DLSS對比截圖：
在NVIDIA DLSS 2.3的加持下，玩家可以獲得更優質的遊戲畫面同時大幅提升性能，而相比同類型的AMD FSR技術，NVIDIA Image Scaling的實際遊戲畫面效果也更佳。
雖然說FSR和NIS這兩個技術都屬於空間縮放，但FSR需要遊戲本身支持該項技術才可以開啟，而NIS則不需要遊戲集成，幾乎適用於所有遊戲。
NVIDIA Image Scaling技術在本次更新後整合進GeForce Experience應用程序中，無需遊戲支持也可以直接使用。
因為NVIDIA Image Scaling將遊戲畫面中的低分辨率內容運算成高分辨率後映射到屏幕，這一步驟是獨立在遊戲引擎外通過顯卡驅動實現的，因此並不影響遊戲引擎內本身的分辨率設定。
例如，遊戲內設定為1080p渲染分辨率，玩家依然可以通過NIS在4K屏幕上實現完整的4K遊戲畫面輸出。
並且，NVIDIA Image Scaling還支持GeForce GTX 900系列及以上GPU，這對於舊卡用戶來說是一大福音。
NVIDIA DLSS是一項基於AI的連續時間性超級採樣技術，藉助RTX GPU中專用的Tensor Core在提高幀率的同時，保持媲美甚至超越原始分辨率的圖像質量。
如今進化至DLSS 2.3，目前它無論在技術層面或者是實際表現上都是處於無可爭議的領先地位，是FSR和NIS這種單純採用空間縮放+固定算法的技術無可比擬的，因為DLSS更「聰明」。
同樣，NIS是全面向下兼容的免費技術，現已將SDK開放給開發者，可快速應用於遊戲集成中，不但支持NVIDIA的GPU，也可以支持其他GPU，對於遊戲開發者而言添加NIS技術將不費吹灰之力。開發者在遊戲開發階段也有了更多選擇。
