DLSS或将成为VR图形显示的未来

    文/VR陀螺 豌豆
    DLSS(深度学习超级采样)是英伟达开发的一项AI渲染技术,目前已有多款PC游戏如《彩虹6号》、《荒野大镖客》等游戏均支持DLSS技术让图像质量得到提升,重新定义了高品质游戏视觉体验。
    英伟达早前宣称为九款游戏提供了DLSS性能提升服务,其中添加DLSS支持的VR游戏共三款,分别是太空冒险生存主题游戏《No Man's Sky》、VR独占FPS游戏《Into The Radius》,以及机械模拟器《Wrench》。
    这还是英伟达首次为VR游戏提供DLSS支持。
    作为与光追(光线追踪)同時推出的功能,英伟达的DLSS技术在2．0以及2．1版本上迎來了突破,DLSS或许可以成为VR游戏帧数大幅提升的关键。
    
    《赛博朋克2077》支持DLSS技术(图源:steam)
    DLSS:可实现低配置呈现高分辨率的显示技术 
    那么VR游戏开启DLSS后能让游戏显示效果“起飞”吗?先来了解一下什么是DLSS吧。 英伟达的DLSS(深度学习超级采样: Deep Learning Super Sampling)技术,可以在NVIDIA RTX 20/30系列 GPU上实时运行,是使用AI和深度学习功能训练GPU渲染高保真游戏图形的技术。
    DLSS有以下几个特点: 1、抗锯齿:该技术在画面中最直观的体现就是抗锯齿,可以在平滑地呈现渲染图形的锯齿状边缘的同时保证游戏性能稳定。
    2、帧率提升:开启DLSS之后,玩家可以在保证图像质量的前提下提升帧率。
    
    开启DLSS与关闭DLSS的帧数对比(图源:英伟达) 
    3、高分辨率效果:从上图来看,开启DLSS后的图形细节更加清晰。对于硬核玩家来说, DLSS技术可在显卡不满足游戏高性能运行模式时提供图像处理辅助功能,带来更好的游戏体验。DLSS 2．0版本提供4倍分辨率优化,可以使以1080p渲染的游戏呈现4K的效果。
    4、低功耗:英伟达表示在搭载有GeForce RTX Laptop GPU的笔记本电脑中使用NVIDIA DLSS,这种使用AI的解决方案能在笔记本电脑的功耗和散热不变的情况下大幅提升性能。
    综上所述,DLSS就是用低分辨率的硬件实现相近的高分辨率的图形渲染效果,可以节省大量运算资源,减轻显卡负担。
    DLSS技术主要还是为游戏服务,目前可支持的游戏以PC游戏为主,例如《使命召唤:黑色行动 冷战》、《赛博朋克 2077》、《堡垒之夜》、《我的世界》光追版、《看门狗:军团》等等。下图为这几款游戏开启DLSS模式后的优化情况,性能至少提高一倍。
    
    图源:英伟达
    不少PC游戏开启DLSS后其显示效果得到提升,英伟达或许看到了该技术未来的前景,待技术逐渐成熟后,决定开始在VR领域“开疆拓土”。
    VR内容将是应用DLSS技术的理想之地 
    简单了解DLSS的概念后,其技术在这三款VR游戏的实际表现情况如何?首先来看一段添加DLSS支持的VR游戏《No Man's Sky》演示视频。
    在视频中可以看到开启DLSS后游戏帧率明显提高,角色移动的流畅性显著提升,没有出现卡顿的情况,游戏场景的细节则更加清晰。
    英伟达表示,无论是VR模式还是非VR模式下玩《No Man's Sky》,DLSS模式都可以将Ultra图形预设的性能提高一倍,如果设备是Oculus Quest 2,使用GeForce RTX 3080则可以保持90 FPS。《No Man's Sky》于6月2日正式开放DLSS功能,玩家可以在设置中开启DLSS模式。
    
    玩家@Ham VR利用RTX3090进行测试的结果(图源:YouTube)
    
    图源:英伟达
    Missing Digit发行的机械模拟器游戏《Wrench》可以让玩家进行赛车的制造、维修。《Wrench》为PC用户和VR用户添加了光线追踪和DLSS功能。可将此机械模拟器的性能提升80%,进一步增强其机械细节的真实感。
    
    图源:虚幻引擎
    关于交互问题,虚幻引擎在采访中提到是否有考虑过将来会探索无控制器或无手动追踪设备。
    Missing Digit团队表示他们暂时不考虑这一点,目前更愿意选择VR输入设备。在《Wrench》中有很多细小的零件,模拟“捏”这个动作的灵活性很大,在力度的把握上难度很高,手部追踪识别可能会分辨不出用户是想“按”还是“捏”。

    另一款由CM Games推出的VR生存射击游戏《Into The Radius》,在DLSS模式中,抗锯齿效果得到改进,大大减少物体和树叶上的图形闪烁,进一步提高图像质量和沉浸感。
    
    图源:CM Games Babeltechreviews
    曾在90 Hz / 120 Hz的Valve Index和90 Hz的HP Reverb G2上以不同图像质量级别测试了《Into The Radius》的DLSS 2．0模式。 这里节选使用FCAT VR对英伟达RTX 3080与RTX 2080 Ti在120Hz情况下游戏性能测评的部分。以下FRAMETIME图表使用frametimes (以毫秒为单位),在仅测量一项重要性能指标的FPS不受限制的情况下,“速度越快性能越好”。
    
    RTX 3080在图像质量“High”、120Hz、110%分辨率下运行的帧渲染时间(图源:Babeltechreviews)
    
    FCAT VR性能详细信息(图源:Babeltechreviews)
      
    
    RTX 2080 Ti在图像质量“High”、120Hz、110%分辨率下运行的帧渲染时间(图源:Babeltechreviews)
    
    FCAT VR性能详细信息(图源:Babeltechreviews) 在120Hz / 图像质量“High”/ 110%分辨率的情况下:
    RTX 3080平均FPS为194．39,在DLSS关闭的情况下,需要10个合成帧。DLSS开启的情况下,其不受限FPS为243．61,需要4个合成帧,没有丢帧或翘曲情况。
    RTX 2080 Ti平均FPS为144．58,在关闭DLSS的情况下,需要938个合成帧(占11%)。DLSS开启的情况下,其不受限FPS为150．32,需要96个合成帧(占1%),没有丢帧或翘曲情况。
    当在110%分辨率的设置下将刷新率提高到120Hz时,使用RTX 2080 Ti使用DLSS Quality可以看到明显的性能提升,使用RTX 3080的IQ或性能提升差异不大。合成帧越少越好,因为它们会缩减部分游戏进程,某种程度上可以减缓VR眩晕,但更容易导致图像错误。
    测试中可能会出现误差,但从结果来看,开启DLSS相比于不开DLSS来说确实可提高不少性能,使其不会在游戏运行时出现严重视觉效果问题。
    也有YouTube主播认为,VR可能是应用DLSS技术的理想之地。技术总是在向前发展的,希望能看到更多的VR游戏能够支持DLSS。
    DLSS或将成为VR图形显示的未来 
    DLSS在以上VR游戏实际测试中整体表现良好,获得了玩家和游戏开发者的认可。其实大家都明白,VR游戏没能广泛流行的一大原因就是硬件要求高、帧数低。DLSS的加入,能否改善这一局面?
    
    图源:英伟达
    英伟达在2018年九月推出NVIDIA GeForce RTX 20系列时就将DLSS当做卖点进行宣传。当时DLSS仅支持少数游戏如《战地5》和《Metro Exodus》。2020年4月,英伟达推出DLSS 2．0,宣称适用于《Control》等游戏。英伟达的DLSS开发之路也在稳定进行中。
    DLSS 1．0版本中,采用了低分辨率和混叠的游戏帧的静止图像,然后使用这些图像生成这些高分辨率版本。所有图像集中训练后,生成高质量的帧。缺点就是画面模糊,开发商需把游戏交由英伟达进行渲染。
    DLSS 2．0版本改善了整体画面模糊的问题,英伟达宣称DLSS 2．0 可在仅渲染四分之一到半数像素的前提下,就可以提供与原始分辨率相媲美的画质。
    DLSS 2．1版本新增了VR支持,可通过虚幻引擎4将VR应用程序的性能和图像质量提升到一个新的水平。结合光追效果,视觉体验得到大幅提升,画面中所显示的细节更多了。
    
    
    在没有光追的测试场景(上图)激活光追和质量模式下的DLSS的同一场景(下图)(图源:mixed．de) 
    英伟达推出DLSS功能,目的在于提升游戏运行速度,在游戏中能生成稳定图像还不会出现伪影。英伟达的高级研究科学家Edward Liu表示,英伟达希望DLSS能生成更加清晰的图像,还希望让其训练和部署变得更加简单。新版DLSS已经是一款完全通用的解决方案,不用再针对每个游戏训练DLSS。
    然而看似完美的DLSS也有缺点,有玩家发现在开启DLSS后仍会出现画面质量下降的情况,游戏应有的锐利度和精细度被抗锯齿功能“牺牲”。如果DLSS 2．0与其他抗锯齿技术(例如MSAA或TSAA)不能很好地配合使用,性能可能会受到很大的负面影响。由此看来,现在的DLSS技术仍有非常大的发展空间。
    DLSS可以说是“应游戏而生”,英伟达的应用深度学习研究副总裁Bryan Catanzard表示,现在DLSS提供了新工具,可以尝试光追效果等,能引领玩家畅想更美妙、更刺激的游戏体验。该技术有望成为VR图形显示的未来。 
    结语 
    在一众支持DLSS的PC游戏中《No Man's Sky》《Into The Radius》和《Wrench》的加入,让优质游戏的队伍变得更加丰富。现在,英伟达宣布共有超过50种支持DLSS的游戏,并且还在以稳定的速度添加支持更多游戏。
    其中比较有意思的一点是《No Man's Sky》,这款于2016年发布的VR太空冒险游戏。当时因为没有实现对玩家的诸多承诺,一度被称为“垃圾游戏”,经过五年的不断更新,当年并未实现的功能正陆续增加,虽然背负骂名,但它留住了很多忠实的粉丝。例如图片这位玩了2000+小时的玩家:
    
    图源:Steam
    他表示自己十分喜欢故事性和需要强烈方向感的体验,于是将《No Man's Sky》看成是一种“冒险”而不是游戏。
    好的游戏视觉体验是决定玩家“为爱发电”的另一个标准。DLSS开始支持这几款VR游戏可以说是突破玩家传统VR体验的钥匙,这是值得期待的技术。现在高画质DLSS技术+优质VR游戏的大门已经打开,未来甚至可能会诞生不少3A级VR游戏,吸引更多硬核游戏玩家加入VR爱好者阵营。