在科隆遊戲展上,NVIDIA正式推出了DLSS 3.5。這次更新進一步擴展了RTX系列,特別是最新的RTX 40系列顯卡的潛能。本次的DLSS 3.5更新著眼於提升光追畫面的表現,《電馭叛客2077:往日之影》便是首個受益的遊戲。
DLSS 3.5一共由四個部分組成,分別是超解析度,幀生成,Reflex低延遲,還有新增的光線重建技術。前三者相信各位都已經比較熟悉了,而且也基本上是我們顯卡評測和遊戲性能需求測試的必測項,因此這篇文章的重點顯然就是光線重建技術(Ray Reconstruction)。
光線重建:AI降噪更勝人工調整
在講NVIDIA如何實現光線重建之前,先簡單地來說說光線追蹤是怎麼一回事。如圖所示,拋開大部分細節上的東西,攝像機,也就是玩家的視角會向場景裡面發射光線,這些光線和場景里的物體接觸,判斷這些點是否會被光照,或是在陰影裡面,然後進行著色。
出於性能上的考慮,攝像機不會往場景裡面的每個地方都發射光線。它們只會往遊戲場景里的大部分地方發射光線,從而構成一幀整體看起來不太行,但至少能分辨出形狀和顏色的圖像——黑色的部分自然是沒有光線射出的地方。
雖然不怎麼樣,但是已經可以看出場景的大概了
而為了讓這麼一幀不太行的圖像變得能看,降噪器就登場了。一般來說,降噪器會通過多幀結合,又或者空間插值的方法填充畫面內的缺失的像素,從而打造出完整的圖像。不過即便圖像是完整的,但是仍有一些缺陷:比如說多幀結合產生的鬼影,還有畫面細節上的缺失。
傳統的光追管線:創建幾何和材質,進行光追計算,降噪,調整並拉伸圖像
降噪器會用前幾幀的圖像,以及混合鄰近的像素去達成填充畫面的目的,具體的調節需要開發者參與
附帶一提,在DLSS 3.5出現之前,降噪器的調整主要是交給遊戲開發者來做的,也就是人工設計的降噪器。在光追效果較為密集的遊戲裡面,一般會有多個降噪器同時運行。
目前降噪器存在的問題:鬼影,低質量的全局光照,缺少細節的反射
正如超解析度利用AI模型「腦補出」低解析度遊戲畫面並不存在的細節一般,光線重建技術也是利用了AI降噪替代了光線追蹤照明管線中需要人工調整的降噪器。這個AI使用了DLSS 3的5倍數據進行訓練,因此能準確地識別畫面並填充像素。毫無疑問,經過大量訓練的AI在識別場景上能夠更加靈活,解決常規降噪器難以處理的問題,讓遊戲畫面更為貼近真實。
光線重建技術取代了遊戲內置的降噪器
經過大量訓練的AI能夠比人工設計的降噪器表現得更好
測試平台:多代顯卡齊參戰
在DLSS 3.5初公布的時候,NVIDIA就表示光線重建功能是所有RTX系列顯卡都能啟用的功能。因此我們不僅選擇了NVIDIA GeForce RTX 4090 FE和iGame GeForce RTX 4080 16GB Vulcan OC、iGame GeForce RTX 4070 Ti Advanced OC、iGame GeForce RTX 4070 Ultra W OC V2這些RTX 40系的顯卡之外,還把前代的兩張旗艦級顯卡NVIDIA GeForce RTX 3080 Ti FE和NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE也拿了過來,一併測試它們開啟光線重建後的表現。
畫面賞析和對比:更清晰,更穩定
目前光線重建功能僅能在《電馭叛客2077:往日之影》的「光線追蹤:超速模式」這個預設,也就是打開路徑追蹤的情況下啟用。另外,光線重建是超解析度的一部分,它還需要在超解析度打開的情況下才能開啟,全局預設已經幫我們把擋位設定為了自動。另外,DLAA和光線重建功能在現時也是相互衝突的。而NVIDIA表示他們計劃將進一步訓練AI,讓光線重建在DLSS超級性能和DLAA下也能使用。
既然是和光追有關的,那麼光線重建功能自然是影響遊戲世界的光與影。在對比之前,我們先來看一下開啟「光線追蹤:超速模式」和光線重建的夜之城,還有《電馭叛客2077:往日之影》本次的新增區域:狗鎮。
而在對比環節中可以看到,打開光線重建後,地面上的倒影比關閉時擁有了更多的細節,建築和廣告牌上的輪廓十分銳利,文字也清晰可辨。在帶有反射的場景裡面,光線重建都能帶來非常驚艷的效果。
讓我們來到另一個場景,在關閉光線重建的時候,天花板上的鐵絲網的反射效果是不穩定的,可以看到它們在不停地閃爍。由於視角原因,遠處的鐵絲網更為密集,因此閃爍越加明顯。這顯然不太符合現實,而在開啟光線重建後,整個畫面都穩定了下來,可以明顯察覺的閃爍效果大大減少,近乎消失。
另外,光線重建還能修復燈光的顯示錯位問題。在關閉光線重建時,可以看到車輛在高速行駛時,車燈的照射範圍並不是在車輛的正前方,而是有點偏後,這是因為降噪器採樣了上一幀而產生的。而開啟光線重建後,車燈看起來終於是照向前方的了。另外,在光線重建開啟之後,車燈的扇形照射範圍是很穩固的,不會散成一片。
效能表現:幀率有提升,配合幀生成更出色
除了畫面的更新值得稱道之外,光線重建有時還能提升遊戲的性能。因為降噪器有時是多個並存的,它們一般是由CUDA核心處理。而光線重建AI降噪器只有一個,且是Tensor Core負責的,這自然就提升了運行效率。
又由於Tensor Core是在RTX 20系就有的技術,因此光線重建是目前所有的RTX顯卡都能體驗到的功能。從我們的測試裡面,可以看到單獨開關光線重建這一個功能,就能給不同架構的RTX顯卡帶來平均約6%提升。
如果跟關閉全部DLSS功能作對比的話,那提升就更大了。特別考慮到《電馭叛客2077:往日之影》的路徑追蹤對顯卡壓力巨大的情況下更是如此。
我們這次所測的數張顯卡裡面,RTX 40系列在它們的目標解析度下的表現都比較不錯,幀生成技術進一步放大了它們的優勢,像RTX 4090在4K下的平均幀率甚至能達到100幀以上,很是不錯。
而RTX 3080 Ti的表現還是可以的,在2K下的平均幀率能夠到達60幀這條線。不過更早的RTX 2080 Ti就有點力不從心了。
總結:期待在更多遊戲中發揮作用
總的來說,這次DLSS 3.5帶來的光線重建還是很有意義的:它不僅提升了畫面的質量,也能帶來更流暢的幀率。而且它還可以在RTX 20和30系顯卡上啟用,確實是個很福利的更新。
不過,另一方面來說,光線重建功能目前只能在《電馭叛客2077:往日之影》的「光線追蹤:超速模式」下才能開啟,這無疑是個比較大的限制,畢竟路徑追蹤這一個新技術確實太消耗資源了。就算RTX 20和30系列的顯卡也能夠開啟,也只能在旗艦級顯卡裡面才有一個比較好的效果。不得不說,RTX 40系列的幀生成確實是一記不錯的助攻。在DLSS 3.5全開的情況下,本次測試所用的NVIDIA GeForce RTX 4090 FE和iGame GeForce RTX 4080 16GB Vulcan OC在4K解析度下能夠獲得非常流暢的幀率,而iGame GeForce RTX 4070 Ultra W OC V2的幀率更是能超越上一代的旗艦級顯卡,並在NVIDIA Reflex的支持下獲得更低的輸入延遲。
DLSS 3.5未來將支持的遊戲及應用
顯然,光線重建只有在更一般的光追設置和更多遊戲裡面得到應用,那才能真正發揮它的威力。還好,NVIDIA表示,除了《電馭叛客2077:往日之影》外,《心靈殺手2》、《傳送門RTX版》等遊戲和Chaos Vantage、D5渲染器將會在今年秋季支持DLSS 3.5。考慮到過去及目前絕大多數的光追遊戲都會得到NVIDIA DLSS支持的情況下,用未來可期去形容光線重建這一新技術是絕不為過的。