抗锯齿技术的新节点：深度学习超级采样（DLSS）到底是什么

如果让你在脑海里以进化的视野回望过去历史的长河中游戏的画面是如何从拙劣慢慢进化到目前的精细，相信大家都有自己的一套历史观，首先当然是随着分辨率的提高、硬件的图形性能、显存容量的发展，游戏中能够刻画的模型分辨率越来越高、越来越精细，而随着发现贴图、曲面细分技术的发展，游戏当中的地面、墙体在更加精细的同时能够显示足以以假乱真的沙尘、泥团、轨迹、地毯纹理，人物的衣物能够显示更加立体、更加有层次的质感，再往后，我们皮肤在更加精细的同时能够显示更多的表情，贴图的位移更加精细，甚至连毛发都可以以假乱真。

另一方面，随着内存、显存的进步，游戏引擎本身在逻辑方面的追求，我们开始迎来沙盒式游戏，开始习惯在开放世界中以自己的方式改变着游戏的面貌，改写历史的进程。在光影方面，在体积光、屏幕空间反射、遮蔽光的普及，再到近年愈加火热的“基于物理”的热潮，似乎万物皆可“基于物理”，比如说基于物理的渲染、基于物理的着色器，如果你认真观察的话，似乎我们现在目前所处的时代已经拥有足够让人满意、甚至是让人无欲无求的画面，比如说《战地1》，这似乎让人想到段子中经常看见的那位美国专利局局长在1899年时所说的“所有可以被发明的东西都已经被发明完”。

这是真的吗？当然不是，只有不负责任的反智言论才会让你相信我们现在处在过剩的时代，尤其是在技术层面，技术是永远无法超过欲望的，而我们能做的就是好像是魔术师使用各种各样的Trick、Hack来骗过你的眼睛，调动你的满足感。比如说新发布的图灵显卡主要标榜的光线追踪，就是尝试以真实的光线路径创造出真实的反射，让应该黑暗的地方如同真实般黑暗、应该明亮的地方如同真实般明亮。

什么意思？简单的例子是《战地》系列，当我初次玩的时候，我就感觉到一股以往从来没有在《使命召唤》系列体验到的真实感，这份真实感是来自团队合作？还是来自于大规模的载具？似乎都是，但是认真对比同时期的《使命召唤》对比后，我很快发现关键就在于光影，比如说《战地3》当中的黑夜地图，明显就感觉除画面当中固定的少数光源外，其他地方都非常黑暗，近乎伸手不见五指，虽然会不习惯但很快你就会发现这跟现实情况如出一辙，而《使命召唤》当中的夜战环境就更像是简单将亮度调低，相比之下很容易跳戏。

这是《战地3》当中的夜间巷战

这是《使命召唤》系列的黑夜

你更喜欢哪种风格的黑夜？

锯齿——影响画面真实性的历史难关

那么是不是如果纹理足够精细、光影足够饱满，我们对于画面的梦想就已经接近实现呢？听起来好像有些道理，但是你忘记有项基础性的问题，就是游戏的锯齿。因为画面的生成原理问题，画面是无法完全避免锯齿的，而在如何消除锯齿方面，简单来说有两种手段，一种是通过更多的像素采样，生成更加精细的画面，然后超采样到屏幕里，因为分辨率的原因，更加精细的画面能够实现消除锯齿的效果，这种抗锯齿效果比较好，而且要实现没有太多技术难度，但是对于性能的要求非常高，其中的代表就是简单粗暴的超级采样抗锯齿（SSAA）、多重采样抗锯齿（MSAA）。

来自《古墓丽影：崛起》的抗锯齿对比

来自《刺客信条：枭雄》的抗锯齿对比

第二种是采用后处理的Trick，通过灵活的算法来以一定程度的画面模糊来消除锯齿，这种抗锯齿的特点是没有前者“实实在在”超采样而带来的效果，不够精细，如果比较早期的游戏（2011-2014）通过比较是能够明显看出来更模糊的，但是它突出的优点是它的最大价值：对于性能的要求极其低，有些时候能够做到忽略不计，毕竟这是主要基于后处理的技术，其中的代表是FXAA、SMAA，目前的游戏已经基本不会给你变模糊的感觉，但是在线条较多、场景复杂的环境依然容易显得锯齿明显，所以部分游戏当中能够看到他们的结合。

来自《上古卷轴：天际》的抗锯齿对比

而如果要说第三种的话，那就是TAA，它的本意是时间性抗锯齿，最常见的拼写是“Temporal anti-aliasing”，但是NVIDIA的电影化抗锯齿TXAA的含义同样是如此，现在具体的含义与本源虽然不清楚，但是在质量跟效果方面，TAA处在上述两种方案之中，是比较中庸的方案。在目前的一些游戏当中，TAA已经成为最主流的选择，而以往很常见的MSAA都是变得罕见。

不只是光影，图灵架构还带来什么？

在上述所有的抗锯齿技术、光影技术的逻辑当中，共同的逻辑就是所有的计算性能仿佛就是一块蛋糕，每当你开启新的技术，蛋糕就要被切除一块，而如果你开启软阴影、全局光照、超级采样，那么蛋糕当中的极大部分就会被砍掉，或者说硬件性能守恒，这意味着除非更换硬件，否则没有办法在不削弱一部分体验的前提中提高你另一部分的体验（在大多时候都是游戏），这点就注定很多的优化软件都是基于歪理邪说，道理很简单，如果你不升级配置，或者不超频，那么你的帧率就永远只有那么多，你想要流畅，就注定要砍掉优先级较低的特效，而如果你想要栩栩如生的画面，就注定要忍受较低的帧率——这是无从辩驳的、跨画游戏世界的扛鼎理论。

但伴随着图灵架构当中新增的张量单元，在全新的GeForce 20系列显卡当中新增的深度学习超级采样抗锯齿（ Deep Learning Super-Sampling）是跟以前有根本性差别的抗锯齿，看名字似乎跟我们熟悉的SSAA超级采样抗锯齿有渊源，但其实并非如此，后者是相当暴力、在本地缓冲区直接生成数倍于目前分辨率的图像然后超采样精细化，因此硬件损耗极其庞大，而前者则是利用张量单元赋予的深度计算性能，让本地生成的图像跟使用超级采样生成的图像对比，然后通过学习、观察其中的差距来复现后者的质量。

很重要的改变就是：显卡不再将所有的运算都在本地执行，是的你没有听过，通过图灵架构，你能够通过张量单元，跟位于英伟达总部的 土星-V（Saturn-V）超级计算机 (660节点、5280伏打核心)来依靠深度学习，来获得四两拔千斤的效果， 通过庞大的AI训练，能够以很小的代价获得更好的采样效果，说夸张一点，就是以FXAA抗锯齿的性能损失，换回SSAA抗锯齿的画质，听起来是不是很梦幻。

在德国的科隆游戏展期间，NVIDIA公布的支持深度学习共有十余款，但是目前我们能够亲自测试的作品只有两项Demo，其一是虚幻引擎4公布早期时的潜行者Demo，其二是《最终幻想XV Windows Edition》。在这两项作品当中能够跟TAA进行对比。