英偉達結合 AI 加成的 DLSS 4 技術讓遊戲畫面幀數再次獲得飛升
人工智慧（AI）毫無疑問是當下的熱點話題，各個領域都在積極擁抱 AI，試圖將其引入自己的生產力版圖內，遊戲開發也不例外。
英偉達的 DLSS 早已被廣大玩家所熟知，它就是一項通過 AI 將低解析度的畫面「智能提升」至高解析度的功能，對提高畫面品質和提升畫面幀數有著非常顯著的幫助。而在最新版本的 DLSS 4 多幀生成中，更是進一步利用 AI 深度學習的強大算力，再一次提高了畫面效果和幀數，尤其是在幀數方面，對比之前的技術有著成倍的效率提升。
在傳統的遊戲開發流程管線中，想要提高畫面的品質，則意味著要投入更多的開發資源，更長的開發時間，同時對終端的顯示硬體也提高了要求，英偉達正在試圖利用 AI 改變這一切。在今年的遊戲開發者大會（GDC）上，英偉達向行業介紹了自家的「神經網路渲染引擎（Neural Rendering Engine）」，它將大大提高遊戲的開發效率。
簡單來說，神經網路渲染也是一種通過 AI 來生成遊戲畫面的技術。傳統的遊戲畫面是通過複雜的數學計算來模擬光線、材質和陰影的，而神經網路渲染則通過 AI 來加速甚至取代這些計算。比如，在傳統渲染中，一塊寶石的反射效果可能需要複雜的多層材質進行模擬。而通過神經網路渲染，開發者只需要用 AI 訓練一個神經網路，就能自動生成逼真的寶石反射效果。這不僅簡化了開發流程，還讓畫面更加真實。
在遊戲開發中，材質的設計是一個非常重要的環節。材質決定了物體在光照下的表現，比如金屬的光澤、木頭的紋理、布料的柔軟度等。在現實中，物體的材質往往是多層的。比如一塊寶石，它的表面可能有微小的裂紋，內部可能有晶體結構，表面還可能有一層透明的塗層。這些複雜的細節在傳統遊戲中很難實現，因為計算量太大，會嚴重影響遊戲性能。
神經材質在降低系統性能占用的同時，又提高了畫面表現品質
而「神經網路材質（Neural Materials）」的出現，徹底改變了這一局面。通過神經網路渲染，開發者可以模擬出多層材質的複雜效果。比如，一塊寶石可以同時表現出裂紋、晶體和塗層的反射效果，而這些效果都是由AI自動生成的。這不僅讓畫面更加逼真，還讓藝術家可以自由創作，不再受限於傳統渲染的性能需求。
此外，「路徑追蹤（Path Tracying）」技術的普及，也是近年來遊戲畫面效果提升的關鍵技術之一。作為一種模擬光線傳播方式的算法，它可以精確計算光線在場景中的反射、折射和散射效果。簡單來說，它能讓遊戲中的光影效果更加真實。
舉個例子，在傳統的遊戲中，光線照射到物體上時，通常只會計算一次反射。而在現實中，光線會在物體之間多次反射，形成複雜的光影效果。路徑追蹤就是通過模擬這種多次反射，來讓畫面更加逼真。但路徑追蹤的計算量非常大，傳統的光柵化技術很難在實時遊戲中實現。而通過神經網路渲染和硬體加速，路徑追蹤的性能得到了大幅提升。
在神經網路渲染引擎中，還有一項非常重要的技術「RTX Mega Geometry」。比如，一個古老的城堡可能會有成千上萬的磚塊，每一塊磚都有自己的紋理和形狀。在傳統的遊戲中，這些細節通常是通過貼圖來模擬的，也就是說，磚塊的表面只是一張圖片，而不是真正的幾何形狀。
RTX Mega Geometry 技術讓具有非常複雜細節的材質能夠在遊戲中得以輕鬆實現
而 RTX Mega Geometry 技術的出現，讓遊戲場景的細節更加真實。它允許開發者將大量的幾何細節直接導入遊戲中，比如每一塊磚的形狀、每一片葉子的輪廓。這些細節不僅讓畫面更加細膩，還讓光影效果更加真實。
更重要的是，RTX Mega Geometry 還支持完全「路徑追蹤（Path Tracying）」。也就是說，場景中的每一個細節都會參與光線的計算，形成逼真的光影效果。比如，陽光透過樹葉的縫隙照射到地面上，會形成斑駁的光影效果。這種效果在傳統遊戲中很難實現，而通過 RTX Mega Geometry 和路徑追蹤，它變得輕而易舉。
綜上所述，對於遊戲開發者來說，神經網路渲染和路徑追蹤不僅提升了畫面質量，還大大提高了開發效率。例如，傳統的材質設計需要編寫大量的代碼，而神經網路材質通過AI自動生成複雜的材質效果，讓藝術家可以專注於創作，而不必擔心技術細節。
神經網路渲染讓陽光穿過帶有柵欄的庭院和茂密樹葉的複雜光影效果利用 AI 來實現
在傳統的遊戲開發管線中，開發者需要花費大量時間優化性能，以確保遊戲能夠流暢運行。而通過神經網路渲染和路徑追蹤，許多複雜的計算被AI和硬體加速取代，開發者可以更專注於遊戲內容的創作。
神經網路渲染和路徑追蹤也能讓畫面更加逼真，減少了開發者手動調整光影和材質的工作量。比如，通過路徑追蹤，開發者無需手動設置光源的位置和強度，光線會自動在場景中傳播，形成真實的光影效果。
對於玩家來說，神經網路渲染和路徑追蹤帶來的最直接好處就是更逼真的畫面。無論是寶石的反射、陽光的照射，還是場景的細節，這些技術都讓遊戲世界更加真實，讓玩家更容易沉浸其中。
此外，這些技術還讓遊戲的開發周期更短，開發者可以更快地推出高質量的遊戲。同時，由於性能優化的工作量減少，開發者可以將更多精力放在遊戲內容和玩法上，為玩家帶來更豐富的遊戲體驗。
而更重要的是，神經網路渲染並非紙上談兵，而是已經進入到了遊戲產業的開發流程里。從四月份開始，微軟將在 DirectX 的預覽版中增加神經網路著色技術，讓開發者能從系統底層直接調用英偉達 RTX GPU 中的 AI Tensor Cores，在遊戲的圖形渲染管線內加速神經網路渲染。
與此同時，RTX Kit 開發套件也已經正式登陸虛幻引擎 5，支持最新的 RTX Mega Geometry 和 RTX Hair 等功能，開發者可以很方便地在這款流行的遊戲開發引擎里調用這些功能。Valve 在 3 月 18 日正式發布了《戰慄時空 2》 的 RTX Demo，在這款 Demo 里，玩家可以看到在最新神經網路渲染增強技術的渲染下，包括全景光線追蹤、NVIDIA DLSS 4 多幀生成、RTX Neural Radiance Cache、RTX Skin等，讓這款壽命超過 20 年的老遊戲如何煥發新生。
在英偉達 AI 圖形技術的加持下，老遊戲也能呈現最新的光影效果
神經網路渲染引擎正在優化遊戲開發的規則，它們不僅讓畫面更加逼真，還大大提高了開發效率。對於玩家來說，這意味著更沉浸的遊戲體驗；對於開發者來說，這意味著更高效的創作流程。隨著技術的不斷進步，未來的遊戲世界將更加真實、更加精彩。 英偉達正在用 AI 深度改變著遊戲行業的未來。
