英偉達(dá)結(jié)合 AI 加成的 DLSS 4 技術(shù)讓游戲畫面幀數(shù)再次獲得飛升
人工智能（AI）毫無疑問是當(dāng)下的熱點話題，各個領(lǐng)域都在積極擁抱 AI，試圖將其引入自己的生產(chǎn)力版圖內(nèi)，游戲開發(fā)也不例外。
英偉達(dá)的 DLSS 早已被廣大玩家所熟知，它就是一項通過 AI 將低分辨率的畫面「智能提升」至高分辨率的功能，對提高畫面品質(zhì)和提升畫面幀數(shù)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(jìn)一步利用 AI 深度學(xué)習(xí)的強大算力，再一次提高了畫面效果和幀數(shù)，尤其是在幀數(shù)方面，對比之前的技術(shù)有著成倍的效率提升。
在傳統(tǒng)的游戲開發(fā)流程管線中，想要提高畫面的品質(zhì)，則意味著要投入更多的開發(fā)資源，更長的開發(fā)時間，同時對終端的顯示硬件也提高了要求，英偉達(dá)正在試圖利用 AI 改變這一切。在今年的游戲開發(fā)者大會（GDC）上，英偉達(dá)向行業(yè)介紹了自家的「神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染引擎（Neural Rendering Engine）」，它將大大提高游戲的開發(fā)效率。
簡單來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染也是一種通過 AI 來生成游戲畫面的技術(shù)。傳統(tǒng)的游戲畫面是通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算來模擬光線、材質(zhì)和陰影的，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染則通過 AI 來加速甚至取代這些計算。比如，在傳統(tǒng)渲染中，一塊寶石的反射效果可能需要復(fù)雜的多層材質(zhì)進(jìn)行模擬。而通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染，開發(fā)者只需要用 AI 訓(xùn)練一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就能自動生成逼真的寶石反射效果。這不僅簡化了開發(fā)流程，還讓畫面更加真實。
在游戲開發(fā)中，材質(zhì)的設(shè)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)。材質(zhì)決定了物體在光照下的表現(xiàn)，比如金屬的光澤、木頭的紋理、布料的柔軟度等。在現(xiàn)實中，物體的材質(zhì)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(nèi)部可能有晶體結(jié)構(gòu)，表面還可能有一層透明的涂層。這些復(fù)雜的細(xì)節(jié)在傳統(tǒng)游戲中很難實現(xiàn)，因為計算量太大，會嚴(yán)重影響游戲性能。
而「神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)材質(zhì)（Neural Materials）」的出現(xiàn)，徹底改變了這一局面。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染，開發(fā)者可以模擬出多層材質(zhì)的復(fù)雜效果。比如，一塊寶石可以同時表現(xiàn)出裂紋、晶體和涂層的反射效果，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(shù)家可以自由創(chuàng)作，不再受限于傳統(tǒng)渲染的性能需求。
此外，「路徑追蹤（Path Tracying）」技術(shù)的普及，也是近年來游戲畫面效果提升的關(guān)鍵技術(shù)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，它能讓游戲中的光影效果更加真實。
舉個例子，在傳統(tǒng)的游戲中，光線照射到物體上時，通常只會計算一次反射。而在現(xiàn)實中，光線會在物體之間多次反射，形成復(fù)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(tǒng)的光柵化技術(shù)很難在實時游戲中實現(xiàn)。而通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染和硬件加速，路徑追蹤的性能得到了大幅提升。
在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染引擎中，還有一項非常重要的技術(shù)「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(tǒng)的游戲中，這些細(xì)節(jié)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(shù)讓具有非常復(fù)雜細(xì)節(jié)的材質(zhì)能夠在游戲中得以輕松實現(xiàn)
而 RTX Mega Geometry 技術(shù)的出現(xiàn)，讓游戲場景的細(xì)節(jié)更加真實。它允許開發(fā)者將大量的幾何細(xì)節(jié)直接導(dǎo)入游戲中，比如每一塊磚的形狀、每一片葉子的輪廓。這些細(xì)節(jié)不僅讓畫面更加細(xì)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(xì)節(jié)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(tǒng)游戲中很難實現(xiàn)，而通過 RTX Mega Geometry 和路徑追蹤，它變得輕而易舉。
綜上所述，對于游戲開發(fā)者來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染和路徑追蹤不僅提升了畫面質(zhì)量，還大大提高了開發(fā)效率。例如，傳統(tǒng)的材質(zhì)設(shè)計需要編寫大量的代碼，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)材質(zhì)通過AI自動生成復(fù)雜的材質(zhì)效果，讓藝術(shù)家可以專注于創(chuàng)作，而不必?fù)?dān)心技術(shù)細(xì)節(jié)。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染讓陽光穿過帶有柵欄的庭院和茂密樹葉的復(fù)雜光影效果利用 AI 來實現(xiàn)
在傳統(tǒng)的游戲開發(fā)管線中，開發(fā)者需要花費大量時間優(yōu)化性能，以確保游戲能夠流暢運行。而通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染和路徑追蹤，許多復(fù)雜的計算被AI和硬件加速取代，開發(fā)者可以更專注于游戲內(nèi)容的創(chuàng)作。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染和路徑追蹤也能讓畫面更加逼真，減少了開發(fā)者手動調(diào)整光影和材質(zhì)的工作量。比如，通過路徑追蹤，開發(fā)者無需手動設(shè)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。
對于玩家來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(xì)節(jié)，這些技術(shù)都讓游戲世界更加真實，讓玩家更容易沉浸其中。
此外，這些技術(shù)還讓游戲的開發(fā)周期更短，開發(fā)者可以更快地推出高質(zhì)量的游戲。同時，由于性能優(yōu)化的工作量減少，開發(fā)者可以將更多精力放在游戲內(nèi)容和玩法上，為玩家?guī)砀S富的游戲體驗。
而更重要的是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染并非紙上談兵，而是已經(jīng)進(jìn)入到了游戲產(chǎn)業(yè)的開發(fā)流程里。從四月份開始，微軟將在 DirectX 的預(yù)覽版中增加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)著色技術(shù)，讓開發(fā)者能從系統(tǒng)底層直接調(diào)用英偉達(dá) RTX GPU 中的 AI Tensor Cores，在游戲的圖形渲染管線內(nèi)加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染。
與此同時，RTX Kit 開發(fā)套件也已經(jīng)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(fā)者可以很方便地在這款流行的游戲開發(fā)引擎里調(diào)用這些功能。Valve 在 3 月 18 日正式發(fā)布了《半條命 2》 的 RTX Demo，在這款 Demo 里，玩家可以看到在最新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染增強技術(shù)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 年的老游戲如何煥發(fā)新生。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渲染引擎正在優(yōu)化游戲開發(fā)的規(guī)則，它們不僅讓畫面更加逼真，還大大提高了開發(fā)效率。對于玩家來說，這意味著更沉浸的游戲體驗；對于開發(fā)者來說，這意味著更高效的創(chuàng)作流程。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的游戲世界將更加真實、更加精彩。 英偉達(dá)正在用 AI 深度改變著游戲行業(yè)的未來。
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