NVIDIA 深耕 AI 人工智慧多年，隨著 GeForce RTX 50 系列將於 2025 年 1 月 30 日上市，特地為技術編輯們上了不少的課，講述透過人工智慧神經網路，能夠為 3D 畫面品質、繪製速度帶來怎樣的效能提升。
Editor’s Day 一向是筆者最喜歡的活動，正所謂「知其然，知其所以然」，在驚嘆人工智慧提升畫面品質、幀數的同時，更對背後其原理所震懾。NVIDIA 以 RTX Neural Rendering 作為課程內容開場，但基於好奇心作祟，筆者已在 CES 2025 舉行期間先行撰寫，請各位動動手指移駕觀賞：
皮膚、頭髮缺一不可
在光柵化成像年代，皮膚和毛髮是相當不容易完整呈現的部分，因為皮膚具有半透明的特徵，需一層層多次透過著色器運算，毛髮則是受限於激增的三角形數量，使得上述 2 樣東西在光柵化的後期，才出現次表面散射（subsurface scattering）和廠商專有的頭 ∕ 毛髮演算法。
進入光線、路徑追蹤即時成像之後，這 2 個大魔王依舊困擾著繪圖廠商與創意工作人員。NVIDIA 這次提出的解方為 RTX Skin 和線性掃描球體（linear-swept sphere），RTX Skin 可以看做是次表面散射在光線、路徑追蹤的實作，並加上 RTX Neural Radiance Cache 加速運算；頭髮部分則是以 2 個球體中央求取線性掃描的方式，取代過往大量的三角形，減少運算量。
▼ RTX Skin 可以在光線、路徑追蹤即時成像，模擬皮膚的半透明狀態。
▼ 使用線性掃描球體取代傳統三角形去建構頭髮，除了能夠減少三角形數量之外，頭髮形狀也會更接近真實狀態。
光線、路徑追蹤成像，其中包含 BVH 遍歷工作：將畫面當中的三角形以相鄰遠近的方式，建立出樹狀資料結構，接著就會開始檢測從攝影機反向射出的光線，與該資料結構中的哪個三角形相交。RTX Mega Geometry 會依據畫面中三角形的 LOD（level of detail）細節層次分組，分別執行「快取」或是「壓縮」該樹狀結構，一旦畫面有所更動，就能夠更快地依據畫面變化更新 BVH。
▼ RTX Mega Geometry 會根據 LOD 細節層次將三角形分組，以便快取或是壓縮 BVH 樹狀結構。
▼ 在 RTX Mega Geometry 展示之中，能夠讓畫面中填充更多的三角形。
▼ 這隻虛擬龍形生物透過及大量的三角形，建構其身軀與頭部，並在此前提下依舊能夠即時運算完成。
▼ RTX Remix 推出已屆滿 1 週年，為年紀較長的遊戲注入光線、路徑追蹤成像新生命。
DLSS 4 多幀生成
玩家追求畫面品質、幀率速度、反應速度是永無止盡的，特別是當光線、路徑追蹤成像要即時提供 60FPS 以上的畫面產出速度，已超越摩爾定律所能給予的運算能力極限。DLSS 於焉誕生，雖然在剛開始會有不少的畫面破圖問題，但自從 DLSS 2 之後畫面品質穩定上升，DLSS 3 則是依靠著 GeForce RTX 40 系列內建的光流加速器（Optical Flow Accelerator），以及 DLSS 3.5 的光線重建 Ray Reconstruction，持續推動 DLSS 向前進步。
▼ 畫面品質、幀率速度、反應速度 3 者間相互拉扯，DLSS 的推出讓這些面向不再顧此失彼。
到了 DLSS 4，首先就是將內建模型從卷積神經網路 CNN（convolutional neural network）轉換至目前如 ChatGPT 等多種聊天機器人所使用的 Transformer（所有 Geforce RTX 系列顯示卡均可支援）。
NVIDIA 表示，原先所使用的 CNN 已經過數年的最佳化處理，自家內部有一台伺服器 24×7 不斷地進行訓練，已達畫質上限；轉換至 Transformer 之後，雖然參數數量變更為 2 倍，但是卻可以提供更好的畫質，過去鐵絲網品質不佳、高速旋轉物體殘影……等缺失迎刃而解。
▼ Transformer 的畫質表現更佳，且 NVIDIA 表示其仍有繼續加強畫質的空間。
隨著 GeForce RTX 50 系列內建更強大的張量核心 Tensor Core，DLSS 4 更在此系列顯示卡上提供 DLSS 多幀生成 Multi Frame Generation，可以根據 1 張畫面往前推導出 2 張、3 張畫面。搭配 DLSS Super Resolution 使用時，最高相當於每 16 個畫素，僅有 1 個畫素是採用傳統方式繪製，其餘 15 個像素均透過 AI 生成。
▼ DLSS Multi Frame Generation 為 GeForce RTX 50 系列顯示卡限定功能，可以依據 1 個畫面，推導出 2〜3 張未來畫面。
▼ DLSS Super Resolution 和 Multi Frame Generation 一同使用時，15/16 的畫面像素均使用 AI 生成。
NVIDIA 明白表示，其實很早就可以實作 Multi Frame Generation，但是當時生成畫面畫質不佳，幀生成速度不穩定導致 frame pathing 反而讓操作體驗下降。GeForce RTX 50 系列除了上述功能之外，更加入 Flip Metering 精準測量幀生成時間，因此才讓 Multi Frame Generation 得以面市。
▼ GeForce RTX 50 系列硬體內建 Flip Metering 功能，因此才可以較為精準地控制畫面時間。
▼ DLSS 4 與使用傳統繪製方式的效能相比，其效能提升幅度高達 9 倍。
▼ DLSS 4 功能集與 GeForce RTX 系列顯示卡的對應關係，Multi Frame Generation 要求最新 GeForce RTX 50 系列、Frame Generation 則要求 GeForce RTX 40 系列以上，其餘功能自 GeForce RTX 20 系列起均能支援。
▼ NVIDIA APP 也將獲得更新，新增 DLSS Override 功能，經官方驗證沒問題的遊戲作品，可以強制變更其 DLSS 設定，無需從遊戲介面中調整。
Reflex 2 降低延遲達 75％
最後則是已有些時日不曾提起的 Reflex 功能，本次也順理成章的升級成 Reflex 2。
Reflex 是在 CPU 和 GPU 之間仔細控制渲染佇列 render queue，避免過長的佇列影響反應速度、過短的佇列降低效能。Reflex 2 則是根據使用者的滑鼠移動作為回饋，探索移動攝影機角度之後，哪些畫面像素仍可使用；由於需要重新繪製的像素變少了，相對而言也降低了畫面輸出的延遲，NVIDIA 表示 Reflex 2 最高可以降低 75％ 延遲。
▼ 將原本應用在 VR 的技術應用於 Reflex 2，最高可以降低 75％ 的反應延遲延遲。
