GeForce RTX 50系列GPU推廣加速的同時,與之對應的DLSS 4,AI神經渲染和神經著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)上宣布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,宣布4月份DirectX預覽版就會加入神經著色支持。意味著,將會有更多的游戲制作團隊可以輕松通過DirectX調用GeForce RTX中的Tenor Core和對應的AI功能。
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神經網絡著色
在諸多更新中,神經網絡著色(Neural Shading)被認為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,可以同時提升游戲幀率、圖像質量,并且減少系統資源使用,可謂一舉多得。
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神經網絡著色自然也需要由我們在游戲中常見的著色器來實現。一直以來,著色器是GPU運行程序、控制圖形渲染的方式,其復雜程度取決于所需的視覺效果和處理要求。最基本的形式中,著色器計算渲染游戲場景時,使用的光線、陰影、顏色過程,統稱為著色過程,屬于渲染管線的一部分。
最早的時候,圖形在GPU上通過不可編程著色器進行處理,也稱為固定功能管線。其中圖形管線中的操作是預定義和可配置,但不可以編程。這是因為當時的著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著色功能,即頂點著色器。隨后,高階著色語言HLSL(High-Level Shading Language)讓像素著色成為了可能,再然后,DirectX 10引入了集合著色器,DirectX 11引入了計算著色器,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,并生成一系列不同的著色操作。
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Blackwell發布后,開發者不再需要編寫復雜著色器代碼來描述對應的功能,取而代之的是AI模型來提供近似著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著色器訪問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,從而解鎖了游戲開發者在游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。
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圖形計算中的神經網絡加速
神經網絡著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,基于有限的真實數據預測間接光照,并近似模擬表面光散射,進而讓游戲場景中的畫面更為接近真實。
現在,CES 2025上承諾變成了現實,隨著微軟宣布DirectX圖形API 中的HLSL均提供了對Tensor Core的支持,這讓游戲通過神經網絡渲染變得更具有普遍性,只要是在Windows上運行的游戲,都可以輕松調用對應的API實現神經網絡渲染的使用,從而獲得更好的體驗。
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RTX Kit進駐虛幻引擎5
英偉達也同步宣布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。
為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。
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獵頭蟹的重建也很有意思。如果按照傳統的重建方式,很大概率由于素材的不匹配讓獵頭蟹面目全非。
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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,從而高效的實現游戲MOD重建工作。
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而在過去30年中,游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這樣的新游戲引擎,讓游戲制作團隊構建的三角形以億為單位,在游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復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,就讓其成為了可能。
在虛幻引擎5這樣的新一代游戲引擎中,海量的幾何細節構建出了一個更為細致的虛擬世界,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游戲引擎的細節層次系統無縫結合。
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另外一個是RTX Hair,即線性掃掠球體(Linear Swept Spheres,LSS)。這項技術主要用于解決頭發效果的毛糙感和效率。
為了節省計算成本,以往制作團隊會尋找一種簡單的方式來實現近似毛發的效果,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于卡片方法,但不相交的排列方式會產生邊緣偽影,導致渲染中出現明顯的缺陷。
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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類似于條帶的細分曲面,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發絲。對應的,LSS在Blackwell中還直接支持球體掃描,對于粒子系統而言非常有用。
英偉達表示,在頭發渲染中,LSS的速度比傳統DOTS快2倍,同時幾何體占用的顯存空間也縮減了5倍。
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線性掃掠球體(Linear Swept Spheres,LSS)
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《半條命2》RTX Demo免費
還有一大波游戲支持DLSS 4
RTX Remix beta發布一年以來,已經有超過3萬名游戲MOD作者和數以百計的經典游戲加入了修改,并且超過100萬游戲玩家玩過RTX Remix的游戲MOD,《傳送門RTX》正是其中之一。
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DLSS 4加入的RTX Remix可以讓游戲不僅獲得更好的畫質,游戲幀率也隨之顯著提升。比如《傳送門RTX》中,大量的游戲幀率提升來自DLSS 4,還有RTX神經輻射緩存等等。
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現在即將發布的《半條命2/半衰期2》RTX Demo版由四個頂級游戲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。
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重點是,這不是個例。英偉達還宣布,目前已經有超過100款應用和游戲正式支持DLSS 4。而DLSS 3實現100款游戲和應用支持用了2年時間,足以見得DLSS 4生態已經開始在游戲產業中產生更為重要的影響。
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除了《半條命2》RTX Demo,以下幾款游戲也將宣布支持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)
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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也開始實裝到游戲中。第一款游戲是來自藍洞工作室的《InZOI》。
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另外采用NVIDIA ACE中部分功能的游戲還包括《永劫無間》手游PC版,《白厄戰境》等。
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對于玩家而言,DLSS 4的升級體驗也只能算是剛剛開始,隨著技術的不斷推廣,更多游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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