DLSS 2.0技术特点解析 DLSS是如何工作的

要更高的图像质量，也要更加流畅的游戏画面，相信这是所有玩家共同的梦想。但通常情况下，任何能够显著提高图像质量的新功能或新技术，都需要以牺牲部分性能为代价。例如，NVIDIA最新一代图灵显卡支持的光线追踪就能大幅提升图像质量，同时也会影响游戏性能。不过，得到AI和深度学习加持的DLSS却能帮助玩家同时兼顾图像质量和性能。经过一年多的学习和改进，DLSS也在多个方面得到升级，并“进化”至DLSS 2.0版本。那么DLSS 2.0究竟能给玩家们带来怎样的游戏体验呢，我们不妨来上一堂理论学习和测试相结合的实验课。

理论课：DLSS 2.0技术特点解析

在使用海量数据进行训练之后，DLSS已经在功能、图像质量和游戏性能得到升级。在理论知识学习部分，我们不妨从开启/关闭时的效果预览、升级前后的区别和工作原理这3个部分来了解一下DLSS 2.0。

DLSS 2.0开启/关闭效果预览

从NVIDIA分享的资料来看，在《飞向月球》(Deliver Us The Moon)和《德军总部: 新血脉》（Wolfenstein: Youngblood）中，DLSS 2.0在图像质量方面的表现非常喜人。例如在《飞向月球》中，打开DLSS之后，控制台屏幕上的图像呈现了更多细节。其原因在于，NVIDIA的深度学习算法可分析非常详细的图像序列，所以有时能看到在TAA模式下通常会丢失的细节。

▲ 相比DLSS关闭时，《飞向月球》打开DLSS之后，控制台的屏幕上呈现了更多图像细节。

此外，在《德军总部: 新血脉》中DLSS在图像质量方面的表现也不错。例如在下面两张对比图片中，DLSS保留了管道、栏杆、镜面光等关键线路上的细微渐变和细节。不仅如此，相比TAA模式下的原始图像，DLSS还增强了图片右侧的光栅，以及位于中心的建筑物上的管道。

▲ 在《德军总部: 新血脉》中，DLSS在图像质量上的表现也比TAA模式更加优秀。

除了在图像质量上拥有优异表现以外，DLSS 2.0在游戏性能方面的表现也值得点赞。例如，DLSS大幅提升了RTX 2060和RTX 2060 Super的性能，并让玩家能在开启光线追踪，以1080p/2.5K分辨率下和最高画质设定畅玩《飞向月球》。 

▲ 在1080p分辨率下，开启光线追踪和DLSS之后，RTX 2060运行《飞向月球》的帧率达到74fps，比DLSS关闭时的帧率高出32fps之多。

不仅如此，DLSS还完美支持4K分辨率，并为RTX显卡带来约两倍的性能提升。例如在《德军总部: 新血脉》中，开启DLSS之后，全系RTX显卡都能在4K分辨率下给玩家们带来更流畅的游戏体验。此外在同样支持DLSS 2.0的《控制》中，DLSS还能让RTX 2070 Super及以上的显卡，在1440p分辨率下运行这款游戏的帧率达到60fps以上（游戏画质和光线追踪均为最高）。

DLSS升级前后的区别

作为一种AI算法，DLSS一直在学习和改进。那么目前最新的DLSS 2.0版本在哪些方面进行了升级呢？除了在图像质量和性能方面的提升以外，DLSS 2.0还为玩家提供了新的选项——可微调渲染分辨率，从而在图像质量和性能之间找到合适的平衡点。例如在《飞向月球》和《德军总部: 新血脉》中，DLSS就提供了质量、平衡和性能这3种模式，玩家可以根据实际需求进行选择。 

▲ 《飞向月球》《德军总部: 新血脉》这两款游戏提供了质量、平衡和性能这3种模式供玩家选择

不仅如此，DLSS 2.0还能支持更多分辨率。例如，目前《古墓丽影：暗影》的DLSS还未升级，RTX 2080及以上显卡在1080p分辨率下运行这款游戏时就不能开启DLSS，而《飞向月球》《控制》《德军总部: 新血脉》支持DLSS 2.0，所以RTX 2080及以上显卡也能够在开启DLSS后，以1080p或更低的分辨率运行这3款游戏。

▲ 目前《古墓丽影：暗影》的DLSS还未升级，RTX 2080及以上显卡在开启DLSS后运行这款游戏时就不支持1080p分辨率。

▲ 《德军总部: 新血脉》支持DLSS 2.0，所以RTX 2080及以上显卡就能在开启DLSS后，以1080p甚至更低的分辨率运行这款游戏。

DLSS是如何工作的

目前大部分游戏在渲染完成后都并非直接输出至屏幕，而是需要进行一系列后处理。比如抗锯齿功能，包含TAA时间抗锯齿、FXAA快速自适应抗锯齿等。然而，这些抗锯齿或者其他优化图像的功能都存在问题，比如造成模糊、错误的处理图形元素等。对这种类型的问题而言，单纯依赖算法是不可能解决的。因为算法不可能知道图像中哪些东西是什么。不过对AI来说，这是一个非常好的应用场合。通过AI的对电脑进行数万、数十万次训练后，AI可以识别出不同的画面元素，并且可以自动补充以产生高质量的图形效果。 

▲NVIDIAGeForce RTX显卡的图灵核心都加入了为深度学习计算提供加速的Tensor Core（中文名为张量核心），借由深度学习带来的AI能力，图灵核心实现名为深度学习超级采样（Deep Learning Super Sampling，简称DLSS）的技术。

这就是DLSS工作的基本原理。根据NVIDIA的数据，他们先是收集了游戏开启了64倍全屏幕抗锯齿的完美画质作为参考图样，然后获取正常渲染获取的原始图像，接下来训练DLSS匹配完美画质图样，通过每个输入要求DLSS产生输出，测量这些输出和完美画质图样之间的差距，并且根据差值调整网格权重，这个时候DLSS就具备了对某个应用程序画面优化的稳定的模型。

接下来用户通过NVIDIA Geforce Experience等软件下载这个模型，并将其通过图灵GPU应用在对应的游戏上，就能够实现接近完美画质的图像。不仅如此，图灵核心的Tensor Cores拥有多达110 teraflops（每秒万亿次浮点运算）的专用AI功能计算能力，从而为玩家提供清晰的图像质量和大幅提升的游戏帧率，同时还大幅减少振铃效应或诸如闪屏之类的短暂伪影（英文名为temporal artifacts）。 

▲ 图灵是第二个在民用级别GPU中加入张量核心的GPU，第一个是Volta架构的GV100。

实验课—深入探究DLSS 2.0的图像质量和性能表现  

在理论知识解析中我们提到，DLSS 2.0可以提供和TAA时间抗锯齿相近的图像质量，同时还可以在开启光线追踪之后大幅提升游戏帧率。在实验环节我们不妨亲自动手测试一下，来看看开启DLSS前后，游戏画面和帧率将会有怎样的变化。

测试平台方面，我们使用的是以英特尔酷睿i9-7900X处理器、X299主板、DDR4 3000 8GB×4内存等硬件组成的平台。此外，为了让大家对DLSS 2.0的性能有更全面地认识，我们会使用包括NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti和NVIDIA GeForce RTX 2080 Super在内的所有NVIDIA GeForce RTX显卡进行测试。

测试平台一览

处理器：英特尔酷睿i9-7900X

主板：X299

内存：DDR4 3000 8GB×4

显卡：

NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti

NVIDIA GeForce RTX 2080 Super

NVIDIA GeForce RTX 2080

NVIDIA GeForce RTX 2070 Super

NVIDIA GeForce RTX 2070

NVIDIA GeForce RTX 2060 Super

NVIDIA GeForce RTX 2060

DLSS 2.0开启前后的图像质量对比

在进行图像质量对比时，我们使用的是NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti显卡。游戏画面设定方面，我们首先将分辨率调至4K（3840×2160），并将《飞向月球》和《德军总部: 新血脉》的画质和光线追踪等级均调至最高，然后再对比DLSS开启前后的游戏画面会呈现怎样的变化。

前文中我们提到，《飞向月球》和《德军总部: 新血脉》这两款游戏提供了质量、平衡和性能这3种DLSS模式，在进行图像质量对比时，我们统一选择“质量”模式。下面我们就通过《飞向月球》和《德军总部: 新血脉》的游戏截图来看看，DLSS 2.0究竟能够给我们带来怎样的游戏画面。 

DLSS开启前后的游戏帧率对比

在游戏帧率测试环节，除了前文中提到的《飞向月球》和《德军总部: 新血脉》之外，我们还将对同样支持光线追踪和DLSS的《控制》进行测试。游戏帧率测试将会在4K（3840×2160）、2.5K（2560×1440）、1080p（1920×1080）这3种分辨率下进行，同时上述3款游戏的画质和光线追踪等级均调至最高。需要说明的是，在4K分辨率下，我们会将《飞向月球》《德军总部: 新血脉》的DLSS设为“性能”模式，并在这一模式下测试这两款游戏的平均帧率。而在2.5K和1080p分辨率下，我们则会使用“质量”模式进行测试。此外，鉴于《控制》这款游戏中仅有DLSS开/关选项，所以我们直接测试DLSS开启前后的帧率表现。

在游戏画质和光线追踪等级均调至最高后，我们分别在1080p、2.5K和4K分辨率下对《控制》开启DLSS前后的游戏帧率进行了测试。从测试结果我们可以看到，在1080p分辨率并开启DLSS后，所有参测显卡运行《控制》的综合性能相比开启DLSS前提升约55%，并且RTX 2060也能以74fps的绝对流畅帧率运行《控制》。在2.5K分辨率下，7款参测显卡开启DLSS之后运行《控制》的综合性能比关闭DLSS时提升约81%，同时RTX 2070 Super及以上显卡在这一设定下运行《控制》的平均帧率均达到60fps以上。由于DLSS在显卡负载越高时，DLSS发挥的作用越大，所以从4K分辨率下的测试成绩我们可以看到，7款参测显卡开启DLSS之后运行《控制》的综合性能比关闭DLSS时提升逼近100%。

这里为大家推荐华硕ROG Strix GeForce RTX™2080 Ti白色限定款游戏显卡，显卡拥有4352
个处理器核心，搭载了11GB GDDR6
的显存，核心频率1350 MHz—1770 MHz
。散热方面，显卡采用了强大的轴流风扇，能够实现风扇性能增强和低噪音运行。基于Turing™ GPU 架构和创新性的RTX 平台，其性能表现比上一代显卡高出6倍，并为游戏引入了全新实时光线跟踪和AI 技术。DirectX 12技术为游戏提供全新的视觉效果和渲染技术，为玩家打造更逼真的视觉体验。

在游戏画质和光线追踪等级均调至最高后，我们继续在1080p、2.5K和4K分辨率下测试《飞向月球》开启DLSS前后的游戏帧率。首先在1080p分辨率下，7款参测显卡在开启DLSS之后运行《飞向月球》的综合性能提升约44%，并且RTX 2060运行这款游戏的平均帧率也能达到86fps的绝对流畅帧率。而在2.5K分辨率下，7款参测显卡在开启DLSS之后运行这款游戏的综合性能提升约59%，并且在开启DLSS之后，RTX 2060 Super就能以60fps以上的绝对流畅帧率运行《飞向月球》。在4K分辨率下，7款显卡在开启DLSS后运行《飞向月球》的综合性能提升幅度最为亮眼，达到144%之多。不仅如此，在4K分辨率和最高画质下（光线追踪设为最高等级），RTX 2080及以上显卡开启DLSS就能以超过60fps的平均帧率畅玩《飞向月球》。

ROG Strix GeForce® RTX 2070 SUPER™显卡拥有2560个处理器核心，采用了8GB GDDR6的显存；显卡搭载了全新的轴流风扇，能够全方位提升散热性能，并实现了风扇性能增强和低噪音运行。MaxContact镜面指出散热技术将散热器和芯片直触，能够实现优秀的热传递，优秀的供电设计和出色的散热性能可以为玩家提供真正的顶级游戏体验。  

在《德军总部: 新血脉》中，我们仍然在游戏画质和光线追踪等级均调至最高时，分别使用1080p、2.5K和4K分辨率测试了这款游戏在开启DLSS前后的平均帧率。从测试结果我们可以看到，开启DLSS之后，7款参测显卡在1080p、2.5K和4K分辨率下运行这款游戏的综合分别提升了29%、40%、100%。

ROG STRIX GeForce® RTX 2060 SUPER™显卡内含2176个处理器核心，采用8GB GDDR6的显存，游戏模式下核心频率为1830 MHz，超频模式下核心频率为1860 MHz。配备了优秀的供电设计和出色的散热性能，全新的轴流风扇能够全方位提升散热性能，并实现了风扇性能增强和低噪音运行。显卡的背面设计也延续了STRIX系列的一贯风格，全金属背板不仅可以起到加固PCB板，还能起到辅助散热的作用。另外，该卡还采用了华硕MaxContact镜面直触散热技术将散热器和芯片直触，能够实现优秀的热传递，实为玩家的实力之选！

DLSS：给你更流畅、更清晰的游戏体验

想要提升游戏画面质量，牺牲部分游戏性能在所难免，相信这是不少游戏玩家们的固有印象。不过利用AI和深度学习，DLSS却做到了图像质量和性能兼得。从我们本堂实验课的测试结果就可以看到，在《飞向月球》和《德军总部：新血脉》这两款游戏中，开启DLSS之后，这两款游戏的画面更加清晰，更多的画面细节得以保留，同时锯齿感也大幅减弱。不仅如此，DLSS还大幅提升了《控制》《飞向月球》《德军总部：新血脉》的游戏帧率，同时也让使用NVIDIA GeForce RTX显卡的玩家可以在开启光线追踪后，以更高的分辨率和更高的画面质量进行游戏。

别忘了，DLSS是一种AI算法，它会不断地学习和改进。也就是说，未来不仅会有越来越多游戏支持DLSS，同时玩家们在开启光线追踪之后，DLSS将给玩家提供更大的游戏性能提升。因此，对于那些追求更逼真、流畅游戏体验的玩家来说，支持DLSS和光线追踪技术的NVIDIA GeForce RTX显卡也许就是你征战游戏世界不可或缺的电竞利器。