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“堆硬件”逐渐接近性能瓶颈时,游戏画面接下来要怎么发展?

青春喜相逢
趣闻 2020-07-14
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软硬结合效率高。

今年年底,最新一代的游戏主机就要上市了。

每次主机换代,都在推动游戏画面更上一个台阶。新一代主机的性能尤其强悍,比如XBOX Series X的GPU浮点运算能力是12TFlops,已经十分逼近PC上的上一代卡皇RTX 2080Ti——不过根据今天最新的消息,RTX 20系列显卡刚刚停产,下一代显卡显然也要呼之欲出了。

之前虚幻5引擎在PS5上的演示也让人感到十分惊艳 之前虚幻5引擎在PS5上的演示也让人感到十分惊艳

这对玩家来说当然是一个值得期待的进化。然而在游戏硬件飞速升级的时候,却又有一些隐忧。现在半导体制程已经逐渐向极限逼近,最新GPU进化更多来自于架构的革新。一个长远的问题是:当硬件性能抵达天花板(即使是阶段性的天花板)时,游戏画面还要如何发展?

另外一个问题则要更迫切一些:那些喜欢PC的灵活性与便利性,但又不能负担最顶尖硬件的玩家,在这代主机更新之后,还能不能在PC上愉快体验最新鲜的大作?

第一个问题,没有人能够给出答案。不过第二个问题,倒是有一个很新的解决办法。从电子游戏诞生之初,硬件性能就一直追不上画面需求,所以游戏设计师发明了许多技巧来“欺骗”玩家,在整体不穿帮的前提下,实现尽可能逼真的画面。

将高模(b)上的贴图“画”在低模(c)上,最终实现近似高模的效果(d),是现在游戏最常见的“欺骗”手段之一 将高模(b)上的贴图“画”在低模(c)上,最终实现近似高模的效果(d),是现在游戏最常见的“欺骗”手段之一

而这两年,随着人工智能的发展,已经出现了这样一种新的硬件加速AI图形技术:GPU输出一帧低分辨率的画面,AI就可以“猜”出一帧高分辨率的画面。整个过程使用单独的芯片完成,不会给GPU造成额外的负担,从而减小GPU的工作量,提升游戏帧数。在AI的帮助下,原本需要顶级显卡才能带动的特效,中端甜品卡也能跑起来了。

一个AI“猜测”高分辨率画面的范例参考 一个AI“猜测”高分辨率画面的范例参

是的,我又要来吹一波英伟达的DLSS 2.0了。从去年年底发布到现在,这项技术一就直备受玩家好评。原因很简单:开启DLSS 2.0之后,游戏的帧数普遍能提升30%左右 ,而画面不但没有损失,甚至还更清锐利了。而且分辨率越高,性能的提升幅度就越大,高分辨率下有可能提升70%~80%,甚至翻倍。

在这项技术出现之前,按照传统的方法,想在4K显示器上获得最好的显示效果,显卡除了要计算4k画面之外,还需要开启抗锯齿,这对于显卡性能的要求很高。

但是在支持DLSS 2.0的游戏上,可能显卡只需要计算出1080P的画面,AI核心就能够辅助将画面提升到4k分辨率,同时还附带自动平滑抗锯齿的效果。最终输出的结果,甚至能比原生4k+抗锯齿还要好。

直接放张截图就知道了。下面是去年大作《控制》的截图放大400%以后的细节。上图是2K分辨率经过AI放大到4k,下图是原生4k分辨率加抗锯齿。

《控制》400%放大细节截图 《控制》400%放大细节截图

是的,这两张图没有放反,经过AI处理的那张,虽然原始分辨率低,但是清晰度反而更高。

在我的电脑(2700X+2080Ti)上,《控制》开启高特效,高光线追踪,2K分辨率下平均只有50FPS左右,1%低帧数甚至会下探到4FPS,有明显的卡顿感。

 特效一多卡顿感还是挺明显  特效一多卡顿感还是挺明显

同样的设定,一旦开启DLSS,在画质基本没有损失(甚至还有微小提升)的情况下,平均FPS提升到了88,1%低帧数也提高到了70,整体感受就非常流畅顺滑了。

同一场景开启DLSS(左)和关闭DLSS开启抗锯齿(右)帧数差异巨大。最重要的是,关闭DLSS后帧数很不稳定,经常卡顿 同一场景开启DLSS(左)和关闭DLSS开启抗锯齿(右)帧数差异巨大。最重要的是,关闭DLSS后帧数很不稳定,经常卡顿

其它DLSS 2.0支持的游戏,也有着非常类似的表现。不管是《德军总部:新血脉》还是《飞向月球》,在开启DLSS之后,性能表现都有了显著的提升。入门级的2060 Super显卡,都能做到4K+光线追踪稳定30-40FPS。要知道在光线追踪刚推出的时候,2080Ti在4K分辨率下基本就是在看幻灯片。

《德军总部:新血脉》2060 Super 4k+光线追踪甚至能稳定在30FPS以上,相当可以 《德军总部:新血脉》2060 Super 4k+光线追踪甚至能稳定在30FPS以上,相当可以

虽然目前支持的游戏数量并不多,但是DLSS已经充分展现出未来图形技术发展的一种道路。英伟达开发了一款叫《RTX Marble》的实验游戏,这个游戏离充满了各种复杂的物理碰撞和光线模拟。根据英伟达的说法,经过这种游戏的训练,AI甚至能够在游戏中辅助运算物理效果,真正实现当年PhysX“物理加速”的愿景。

如果再发散来想,利用人工智能提升视频帧率的技术出现了有一段时间了。这种算法可以猜测并且补充画面,把普通视频变成顺滑的超级慢动作。

这些技术全部都集成起来,那么未来的PC游戏可能是这样的:显卡GPU核心只需要计算一个540P/30FPS的“基础画面”,就可以通过各种AI辅助生成一个稳定的1080P/60FPS显示画面。中端显卡也能把特效开到飞起,还保障一个舒适流畅的游戏体验。

需要主意的是,之前这种AI方案(DLSS 1.0时代)需要为每个新游戏单独编写算法,训练AI网络,耗时耗力。而到了DLSS 2.0,虽然依然需要训练AI,但由于采用了可跨游戏的通用网络,无需针对每个游戏单独编写AI算法,从而可以更方便地在游戏中集成。而且在较新的《德军总部:新血脉》里,已经出现了高中低三种DLSS强度的选项可以调节。相信随着人工智能的发展,AI的学习速度越来越快,也会支持更多的游戏。

目前最新的消息是,《赛博朋克2077》也将会支持DLSS 2.0,到时候,估计绝大部分拥有RTX 系列显卡的玩家,都会亲身体验一下AI技术的魔力。



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作者:青春喜相逢
这个人很懒,什么都没留下
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