“大力水手”與“萬金油”合體　NVIDIADLSS2.3+NIS“全家桶”實際體驗

蒲鵬

就在11月16日，伴隨NVIDIAGameReadyDriver496.70驅動的升級，NVIDIADLSS也迎來了2.3的版本升級。

很多玩家不知道的是，這次升級其實不止DLSS2.3，還包含NVIDIAImageScaling（以下簡稱NIS）和NVIDIAImageScalingSDK，前者集成在NVIDIAGeForceExperience中供用戶使用，后者則是會對該功能推出的SDK，供游戲開發商使用。另外還推出一個ImageComparison&AnalysisTool（以下簡稱ICAT）圖像比較工具，專門用于錄制或抓取游戲中的畫面片段，比較不同技術下的畫面細節。DLSS2.3看似是個小版本升級，但基本包含了相關的所有技術，是以“全家桶”形式的進行的全面升級。很多細節值得去聊，下面讓我們逐個對其進行解讀：

DLSS2.3：消除“鬼影”，畫面更真實

關于DLSS（深度學習超采樣技術）這項黑科技，不少游戲玩家都有所了解，是一項基于AI人工智能訓練的連續時間性超級分辨率技術，在提高幀率的同時，保持可媲美甚至超越原生分辨率的圖像質量。DLSS的優勢在于以AI為基礎，基于張量單元進行計算，并不以犧牲性能換取畫質的方式。NVIDIA表示，這次升級為2.3之后，依舊不會加重整體系統負載。DLSS2.3最核心的升級主要是基于運動矢量（motionvector），改善了運動物體的細節、粒子重建、拖影（鬼影）、時間穩定性（連續幀的畫面穩定性）。

舉個例子來說，《賽博朋克2077》中汽車運動中會有一些細節拖影，比如后視鏡，升級之后，這些拖影均有明顯改善。

《毀滅戰士：永恒》中的火星拖影是同樣的道理，DLSS2.3將其重新渲染為不同的光斑。這是符合人眼視覺規律的。

具體來看DLSS2.3的升級內容，其中包含：

·接近現實且更清晰的高分辨率細節

·一直在提升的人工智能模型

·更準確的原畫面還原

·高質量線條

·畫面上更清晰的屏幕文本內容

·減少運動偽影

·對比原畫面也不輸的穩定閃爍

·避免銳化后瑕疵

·有效利用像素，用更少的像素做更多的事情

相對以前老版本的DLSS，DLSS2.3針對移動中物品畫質進一步強化，并修正了不少游戲中的細節：比如《Control》中女主角的馬尾，暗處的轉動風扇的顆粒。還有火焰燃燒狀態和散逸的火星，讓物理移動時間軸內的畫面更加穩定，并且能將更多顯示運算套用在游戲之上，無須游戲開發商費時費錢去做開發，而且在畫質提升同時，讓幀數大幅提升。

正是因為NVIDIA針對DLSS的不斷提升，其實從2.0版本起便有大量的游戲開放廠商將旗下作品支持DLSS，甚至一些主流游戲引擎，諸如Unity、UnrealEngine，就引入對DLSS的支持。這一過程，其實并不僅是NVIDIA強大的硬件實力影響，DLSS本身特性獲得了廠商、玩家們的支持。

為何玩家者愛用DLSS，我幫大家從原理上解讀

如果從原理上來理解NVIDIADLSS，你就能明白其優勢所在。DLSS在進行單幀畫面計算時引入了“空間+時間”的混合方式。針對當前幀上的物體，DLSS會收集其之后兩幀的不同信息，（目前TensorCore的算力可以支持前后幀的計算）通過多幀累計完成對運動矢量的跟蹤，其AI算法會決定從關鍵幀與比較幀中提取相同的信息，這一部分是不需要重復計算的渲染的，所以在每幀畫面都以較小的算力獲取較多的畫面細節。

如上所示，一幀1440p分辨率的質量模式畫面，DLSS在三幀畫面中總共采集超過600萬的像素，再通過AI算法提取其運動矢量（MotionVector）信息，并通過AI算法模型對采樣信息進行加工，從而渲染生成350萬像素的畫面。在這個過程中，AINetwork會通過深度學習能力不斷優化生產最優方式生成圖像的方式。

相比普通的圖像縮放算法，是將220萬像素輸入幀畫面以像素填充的方式“拉”成了350萬像素，也就是通過空間標識對單個點附近的低分辨率像素進行采樣，再放大、銳化，說白了，也就是一種單純的空間算法。（1）這樣的做法首先是在高分畫面中不可能完全還原低分畫面中的細節原樣，只能過能降低細節對比度的方式模糊物體的界限。（2）其次在運動感知上，通過前后幀的運動矢量運算，以動態的減少縮放比例;基于空間縮放的圖像縮放算法是由于沒有時間上的矢量數據，只是基于每個像素的空間標識來計算，放大后畫面會出現一些不穩定的狀態。（3）另外，普通圖像縮放算法這部分運算需要犧牲一部分系統整體算力來實現的，而非用TensorCores單獨來運算的。

兼容性更強的NIS

NVIDIAGeForce早期顯卡不具備TensorCores，無法使用DLSS，但這次GFE更新后將NVIDIAImageScaling（NIS）整合進來，無疑給玩家提供了另一個選擇。

NIS其實不是一個新算法，早在2019年便已經是NVIDIA控制面板中的一項功能了，不過后來因為發展DLSS的原因，它一直被擱置。如今重出江湖還是NVIDIA希望將近幾年在游戲畫面優化的積淀釋放出來，秀一秀肌肉，畢竟它與AMDFSR是同源技術。

既然是有針對性的技術，NIS相對四年前的老版本空間算法有了巨大的進步，最大的更新莫過于采用了十一階六6-tap過濾器和四向縮放技術，另外加上畫質改善不錯的自適應圖像銳化濾鏡。值得一提的是，新的NIS將分辨率縮放和銳化放在一次掃描渲染過程中，效率非常高。據NVIDIA的披露，老款的GTX9系、10系顯卡均可支持該功能。從理論上來講，AMD顯卡和英特爾即將發布的獨立顯卡也應該能夠支持NIS。

比起AMDFSR和英特爾XeSS，NIS最大的優勢便在于不需要游戲支持，它僅是一套通用算法，而且放在驅動之中，你可以把它理解為一種顯示的外掛，并且它還獲得了MIT的開源授權，以及對跨平臺GPU的支持，在Github也可下載。

只要升級了此次的最新驅動，便可以開啟NIS。但NIS沒有游戲支持要求，但其實在使用上也有一定門檻的，所以我也會對使用NIS做一個簡單說明：因為NIS不會去主動適配和調節游戲中的原分辨率（FSR只需要設置最終畫面顯示出高分辨率即可），所以需要事先將游戲的分辨率設定在渲染前的低分辨率上，顯卡正常渲染后，再將游戲中的低分辨率圖像拉伸到全屏的顯示分辨率上，你可以理解為一種手動模式，用熟之后其實也沒什么難度。

NIS開啟需要同時在NVIDIA控制面板和GeForceExperience之中打開。將驅動更新后，用戶需要在NVIDIA控制面板中，找到3D管理設置中圖形縮放的選項，開啟該選項后勾選“覆蓋指示器”;在GeForceExperience中，在設置選項中勾選“啟用實驗性功能”，即可在下方點選開啟圖像縮放（NIS）。在GeForceExperience，軟件是根據顯示器分辨率提供了不同的選項，選擇好分辨率檔位后，點擊下方優化即可生效。

設置成功后，游戲左上角會有NIS的字樣顯示，綠色表示圖像放大和銳化同時生效中，藍色表示縮放未生效，此時需要將游戲中設置分辨率設置為小于NIS分辨率，這樣才能有效發揮NIS的渲染效果。需要說明的是，NIS功能必須要全屏以及游戲獨占屏幕才能實現，窗口模式NIS是不會生效的。

既然NIS與FSR同源，都是一種空間縮放算法，它還是有一些天然克服不了的問題，比如抓取不了運動矢量，同樣會有模糊的情況，比如在《Necromunda：HiredGun》的畫面中，我們可以看到這樣的問題，而DLSS則能完美還原游戲畫面中的文字細節，甚至更加銳利清晰。不過同在ULTRAQUALITY模式下，它對幀率的提升還是優于FSR的，不過離PERFORMANCE模式的DLSS還是有相當距離。

所以，NIS與DLSS本質上是不同的算法，基于AI算法DLSS對于畫面中物體的理解擁有運動矢量信息的計算，比只能在畫面中機械地插入像素的所有圖像縮放算法更為先進。

我們再來看一些NIS與FSR的比較，可以明顯看到擁有四向縮放技術和自適應圖像銳化濾鏡的NIS在畫面細節上更為細膩清晰。

極為方便的圖形分析工具——ICAT

ICAT（ImageComparison&AnalysisTool）是隨此次DLSS和NIS更新推出的一款圖形分析工具套件，需要單獨下載。借助它玩家可以輕松地比較原生、DLSS、FSR、NIS等游戲幀率優化技術下的游戲畫面的差別。以往我們僅能借助Fraps、GFE或Frameview等工具軟件來比較幀率，但畫質只能在并排畫面中來比較。

在ICAT中我們可以采用并排和分屏兩種方式來進行比較，并排模式可以最多加載最多四個視頻或屏幕截圖，以并排方式播放，并能實現慢動作播放、放大畫面、左右交換等功能。不僅如此，還能實現對齊、修剪、創建循環、平移以及縮放到焦點區域等操作，可以實現視頻畫面的同時播放。分屏模式則只支持兩個畫面疊加，可以左右拉動滑塊來進行左右測視頻或圖形的特點區域比較。

測試過程：DLSS依舊是最強王者，沒有之一

測試之前需要說明的是，由于NIS是“外掛”的方式對畫面進行空間縮放，所以它并不支持ShadowPlay這類軟件以錄屏的方式來抓取，正確的方式是通過視頻采集卡或者NVIDIAImageScalingSDK中錄制。不過NISSDK雖然是免費開放的，但依舊需要游戲廠商主動支持，據NVIDIA官方披露，《仙劍奇俠傳七》《逆水寒》和《永劫無間》三款游戲很快就會支持NISSDK。

《賽博朋克2077》

可以看到《賽博朋克2077》在DLSS下的性能提升非常明顯，在質量模式下幀率有近兩倍的提升，而在超高性能模式下，幀率提升達4倍多。而NIS67%模式下，也有3倍多的提升。（以下測試均選擇最高畫質、最高光追效果，關閉垂直同步）

在場景中，DLSS超高性能模式（左2）和DLSS質量模式（左3）與原圖（左1）差別很小，前景上DLSS將招財貓和白盒子的金屬部分渲染得更銳，細節上基本還原了原圖精細度。背景上鐵架的細節則有些許區別，清晰度是原圖≥DLSS質量模式≥DLSS超高性能模式≥NIS67%（左4）。

在這個場景中，我們主要分辨文字的桌上可樂罐等細節，與上圖一樣，和DLSS質量模式（左3）與原圖（左1）差別極小，DLSS超高性能模式（左2）的邊緣銳度略低一點。因為《賽博朋克2077》并不直接支持FSR，所以不進行FSR模式的測試。

《F12021》

從幀率上來看，DLSS平衡模式依舊擁有提升近一倍的表現，而且NIS67%模式也有相當不錯的幀率表現，與DLSS平衡模式相近?！禙12021》中并沒有FSR的模式變更選項，其幀率相對原畫面約有1.4倍的提升。

在畫質比較上，DLSS依舊最接近原畫質的，FSR看似畫質也不錯，但邊緣銳度過高有些失真。在圖1中賽車擾流板下的兩側文字，FSR和NIS都有不同程度的渲染畫面不穩定的情況，LOGO看起來有些糊。圖2也是同樣的問題，FSR模式下文字略有些銳度失真。

《神秘島》

《神秘島》同樣是兼容DLSS和FSR的游戲，在4K原畫質下77幀的畫面，在DLSS平衡模式下同樣擁有接近兩倍的幀率提升，而DLSS超高性能模式下，則有2.25倍的提升;相對而言，FSR的高質量和平衡模式的幀率提升稍低一些;理所當然，提升最大的依舊是NIS模式。

畫質比較上，我們將數據分為兩組，分別是（1）4K原畫質、DLSS平衡、FSR超高質量和NIS76%;（2）4K原畫質、DLSS超高性能、FSR平衡和NIS50%。第一組測試中可以看到，即使是FSR超高質量模式，畫質依舊比不上DLSS平衡模式，FSR依舊有樹梢等細節渲染失真，畫面過銳的情況。NIS76%模式的畫質是最低的一檔。

而在第二組中，我們可以看到DLSS超高性能依舊是最接近4K原畫質的一組，而且與FSR平衡模式迅速拉開了差距，FSR平衡模式反而與NIS50%的畫質較為接近。

工程師點評

在市面上所有的同類技術中，DLSS依舊是體驗最好的，其畫質與游戲原畫質幾乎沒有差別，而且在游戲中甚至有多達數倍的幀率提升。對于僅有一塊甜品卡，又想流暢地玩4K分辨率的3A大作，那么它是最好的選擇。DLSS2.3修復了很多動態畫面細節上的問題，且并沒有增機整機負載，值得點贊。

NIS加載更為靈活，不需要游戲支持，這是優于包含DLSS、FSR、XeSS等同類技術的。在與同源軟件FSR相比較，它在部分場景下的細節和整體流暢度（幀率）優于后者，不過依舊會有一些動態畫面不穩定和遠景模糊的問題。