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NVIDIA Blackwell 架構 GeForce RTX 50 系列 GPU 導入的新技術幾乎都是劃時代的變革,其中最先進的當屬 RTX 神經渲染,且微軟已宣布 DirectX 會支援。
神經渲染(Neural Rendering)乍聽之下很陌生,其實 DLSS 技術中的 Upscaling 超解析度放大就是神經渲染最簡單易懂的實例。它採用較低輸入解析度的渲染畫面,透過神經網路拓展成高解析度畫面。
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到了 Blackwell 架構,NVIDIA 進一步導入更多元素,包括神經紋理(Neural Textures)、神經材質(Neural Materials)、神經體積雲(Neural Volumes)、神經輻射場(Neural Radiance Fields)、神經輻射快取(Neural Radiance Cache),構成神經渲染中,神經網路著色的重要呈現方式。
神經材質(Neural Materials)透過 AI 壓縮多層次結構(如瓷器、絲綢)的材質,用更小的記憶體耗用量來載入,材質處理速度提高至 5 倍,以便在遊戲中迅速渲染出電影級的精細材質效果,也不用擔心耗用掉太多資源。
神經輻射快取(Neural Radiance Cache)則運用遊戲資料訓練過的神經網路,來更準確且有效率地預估遊戲場景的間接照明。只要追蹤一兩條光線並將其儲存到快取,便可推斷出無限多條光線和反射狀態,更準確地顯示遊戲場景中的間接照明。得益於需要追蹤的光線數量大幅減少,整體性能表現便可更上一層樓。
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除了著色方式,NVIDIA 還用神經網路創造更擬真的遊戲人物技術。
傳統人臉渲染方式與現實之間多少有一些微小的偏差,累積起來很容易掉入恐怖谷。RTX Neural Faces 採用簡單的光柵化臉部加上 3D 姿勢資料作為輸入,並使用即時生成 AI 模型來推論出更自然的臉部。
髮絲也是傳統電腦繪圖很難真實呈現的部分,畢竟每根頭髮動輒需要 30 個多邊形,一位新郎的頭髮可能動用多達 400 萬個多邊形,若再加上光線追蹤,畫面運算負載非常可觀。
NVIDIA 透過 Linear-Swept Spheres(線性掃描球體)有效縮減渲染頭髮所需的幾何體數量,佐以球型取代多邊形,更能適應頭髮形狀,可大幅縮減記憶體耗用至 3 分之 1,且進一步提升 FPS。
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隨著光線追蹤遊戲場景的幾何複雜性激增,為各個細節層級(LOD)建立每幀包圍體層級(BVH) 的成本呈指數級增長,因此難以實現及時渲染。
RTX Mega Geometry 可在 GPU 上智慧地大量更新多邊形簇,進一步減少 CPU 負載,並提高光線追蹤場景中的效能和影像品質。這麼做可以加速 BVH 構建,使得光線追蹤的三角形數量可達當今標準的 100 倍。
RTX Mega Geometry 現已應用於《心靈殺手 2》(Alan Wake 2)的宣傳影片,並即將在虛幻引擎5(Unreal Engine 5)的 NVIDIA RTX 分支中推出。
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Blackwell 架構導入這麼多 RTX 神經渲染技術,遊戲真能用得上嗎?微軟稍早於自家 blog 宣布,DirectX 很快就會支援協作向量(Cooperative Vectors),也就能解鎖 NVIDIA GeForce RTX GPU 的 Tensor 核心的強大功能,讓開發者在 Windows 環境中運用充分加速的神經網路著色器。
這意味著未來不久,以微軟 DirectX 為程式介面基準的遊戲引擎,能夠啟用 Blackwell 架構 GeForce RTX 50 系列 GPU 的神經渲染相關功能,帶來更優異的畫面與性能表現。