GeForce RTX 50系列GPU推廣加速的同時,與之對應的DLSS 4,AI神經渲染和神經着色技術也得到快速普及。就在此刻,英偉達正式在Game Developers Conference 2025(GDC2025)上宣佈NVIDIA RTX神經渲染技術得到了新的進展,這一次,微軟DirectX也加入其中,宣佈4月份DirectX預覽版就會加入神經着色支持。意味着,將會有更多的遊戲製作團隊可以輕鬆通過DirectX調用GeForce RTX中的Tenor Core和對應的AI功能。
神經網絡着色
在諸多更新中,神經網絡着色(Neural Shading)被認爲是圖形編程的又一次重大更新。這一次升級由人工智能AI與傳統渲染結合,可以同時提升遊戲幀率、圖像質量,並且減少系統資源使用,可謂一舉多得。
神經網絡着色自然也需要由我們在遊戲中常見的着色器來實現。一直以來,着色器是GPU運行程序、控制圖形渲染的方式,其複雜程度取決於所需的視覺效果和處理要求。最基本的形式中,着色器計算渲染遊戲場景時,使用的光線、陰影、顏色過程,統稱爲着色過程,屬於渲染管線的一部分。
最早的時候,圖形在GPU上通過不可編程着色器進行處理,也稱爲固定功能管線。其中圖形管線中的操作是預定義和可配置,但不可以編程。這是因爲當時的着色器受到硬件設計限制,因此,當時的設計團隊專門針對固定的模式之行一組預定義的操作。
從GeForce 3開始,NVIDIA引入了第一個可編程着色功能,即頂點着色器。隨後,高階着色語言HLSL(High-Level Shading Language)讓像素着色成爲了可能,再然後,DirectX 10引入了集合着色器,DirectX 11引入了計算着色器,DirectX 12則增加了包圍體層次結構BVH讓DirectX實現光線追蹤,使得任何光線都能與場景幾何體橡膠,並生成一系列不同的着色操作。
Blackwell發佈後,開發者不再需要編寫複雜着色器代碼來描述對應的功能,取而代之的是AI模型來提供近似着色器代碼所提供的結果。最新的DirectX 12、Vulkan Cooperative Vectors API也可以通過任何類型的着色器訪問Tensor Core,從而獲得神經網絡技術的支持。NVIDIA和微軟也共同合作創建了新的Cooperative Vectors API,從而解鎖了遊戲開發者在遊戲中使用神經網絡技術的能力,包括神經紋理壓縮,提供了比壓縮格式高7倍的顯存壓縮。

圖形計算中的神經網絡加速
神經網絡着色器允許開發者以學習高效近似算法的方式訓練神經網絡,這些算法包含計算光線與表面之間的相互作用,有效的解壓存儲視頻內存中的超壓縮紋理,基於有限的真實數據預測間接光照,並近似模擬表面光散射,進而讓遊戲場景中的畫面更爲接近真實。
現在,CES 2025上承諾變成了現實,隨着微軟宣佈DirectX圖形API 中的HLSL均提供了對Tensor Core的支持,這讓遊戲通過神經網絡渲染變得更具有普遍性,只要是在Windows上運行的遊戲,都可以輕鬆調用對應的API實現神經網絡渲染的使用,從而獲得更好的體驗。

RTX Kit進駐虛幻引擎5
英偉達也同步宣佈了支持神經網絡渲染技術的NVIDIA RTX Kit套件迎來重要更新,正式讓虛幻引擎5支持RTX Mega Geometry技術和RTX Hair技術。
爲了展示新的技術很能打。英偉達通過NVIDIA RTX Remix開源平臺實現了《半條命2/半衰期2》中一個章節場景的完全RTX Demo展示,包含了前面提到的神經渲染增強,DLSS 4多幀生成,RTX神經輻射緩存,全景光線追蹤,以及CES 2025上那個喜聞樂見、使用了RTX Skin的獵頭蟹。

獵頭蟹的重建也很有意思。如果按照傳統的重建方式,很大概率由於素材的不匹配讓獵頭蟹面目全非。

在RTX Remix中,通過Remap in Remix技術,可以讓模型更快的匹配更合適的素材,從而高效的實現遊戲MOD重建工作。

而在過去30年中,遊戲場景中的三角形數量呈現出了指數級增長,特別是虛幻引擎5這樣的新遊戲引擎,讓遊戲製作團隊構建的三角形以億爲單位,在遊戲大型開放世界中變得司空見慣。如果僅依靠傳統光柵技術,是很難實現高幀率的複雜場景渲染和光線追蹤的,現在RTX Mega Geometry技術正式加入到虛幻引擎5中,就讓其成爲了可能。
在虛幻引擎5這樣的新一代遊戲引擎中,海量的幾何細節構建出了一個更爲細緻的虛擬世界,其中就會利用到細節層次(系統level-of-detail, LOD)以全保真度進行光線追蹤幾何體,而不再是進行光線追蹤時,通過低分辨率的代理模型實現。這時候陰影、反射、間接照明質量都會向上提升一個層次。如果按照以往常規光線追蹤方式,這些功能都是難以在實時運行的狀態下實現的,Mega Geometry技術的引入就變得很有必要。換而言之,Mega Geometry的主要目標之一是讓光線追蹤與現代遊戲引擎的細節層次系統無縫結合。


另外一個是RTX Hair,即線性掃掠球體(Linear Swept Spheres,LSS)。這項技術主要用於解決頭髮效果的毛糙感和效率。
爲了節省計算成本,以往製作團隊會尋找一種簡單的方式來實現近似毛髮的效果,不相交正交三角形條帶(Disjoint Orthogonal Triangle Strips,DOTS)便是其中之一。它使用一組由三角形條帶組成的網格,這些條帶呈網格狀的、不相交的模式排列,其中的三角形條帶相互獨立且不共享頂點。雖然這種方法的質量高於卡片方法,但不相交的排列方式會產生邊緣僞影,導致渲染中出現明顯的缺陷。

不相交正交三角形條帶(Disjoint Orthogonal Triangle Strips,DOTS)
在Blackwell RT Core中首次引入了硬件光線相交測試的支持,從而推出了線性掃掠球體(Linear Swept Spheres,LSS)。LSS類似於條帶的細分曲面,但它是通過空間中線線性斷的方式掃描球體構建,每一段起始點和終點之間,球體半徑可以不同,以支持不同靈活程度的髮絲。對應的,LSS在Blackwell中還直接支持球體掃描,對於粒子系統而言非常有用。
英偉達表示,在頭髮渲染中,LSS的速度比傳統DOTS快2倍,同時幾何體佔用的顯存空間也縮減了5倍。

線性掃掠球體(Linear Swept Spheres,LSS)

《半條命2》RTX Demo免費
還有一大波遊戲支持DLSS 4
RTX Remix beta發佈一年以來,已經有超過3萬名遊戲MOD作者和數以百計的經典遊戲加入了修改,並且超過100萬遊戲玩家玩過RTX Remix的遊戲MOD,《傳送門RTX》正是其中之一。


DLSS 4加入的RTX Remix可以讓遊戲不僅獲得更好的畫質,遊戲幀率也隨之顯著提升。比如《傳送門RTX》中,大量的遊戲幀率提升來自DLSS 4,還有RTX神經輻射緩存等等。

現在即將發佈的《半條命2/半衰期2》RTX Demo版由四個頂級遊戲MOD團隊組合成Orbifold Studios工作室合作完成,他們讓《半條命2/半衰期2》同時具備全景光線追蹤、DLSS 4多幀生成、NVIDIA Reflex、RTX Skin、RTX Volumetrics等多項技術,3月18日就可以免費玩到了。

重點是,這不是個例。英偉達還宣佈,目前已經有超過100款應用和遊戲正式支持DLSS 4。而DLSS 3實現100款遊戲和應用支持用了2年時間,足以見得DLSS 4生態已經開始在遊戲產業中產生更爲重要的影響。


除了《半條命2》RTX Demo,以下幾款遊戲也將宣佈支持DLSS 4技術。
《失落之魂》(Lost Soul Aside)
《解限機》(Mecha BREAK)
《影之刃零》(Phantom Blade Zero)
《星刃》(Stellar Blade)
《湮滅之潮》(Tides of Annihilation)
《獸獵突襲》(Wild Assault)

值得注意,集成了語音識別、文本語音轉換、神經網絡翻譯、感情分析等多項功能的NVIDIA ACE也開始實裝到遊戲中。第一款遊戲是來自藍洞工作室的《InZOI》。

另外採用NVIDIA ACE中部分功能的遊戲還包括《永劫無間》手遊PC版,《白厄戰境》等。

對於玩家而言,DLSS 4的升級體驗也只能算是剛剛開始,隨着技術的不斷推廣,更多遊戲工作室將會加入到對GeForce RTX 50系列GPU新技術的支持中,DLSS 4生態將以更快的速度得到擴大。還是那句話,早點買GeForce RTX 50系列的顯卡,是不會虧的。
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