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    2021 LT10 | NVIDIA NIS开源共享 拥抱全行业

      [  中关村在线 原创  ]   作者:曲楠

    前言:中关村在线2021年终特别栏目《Leading Technology 10》(以下简称LT10),旨在根据推动行业发展贡献,并能够代表未来一年乃至多年后形成的主流应用技术,且落地于产品本身为基准,评选年度10大领先技术,从而引领产业持续发展。

    2021 LT10 | NVIDIA NIS开源共享 拥抱全行业

    2021年11月16日,NVIDIA发布了NVIDIA Image Scaling(NIS图形增强技术),该项技术早在2019年便已经提出,而在新版的NIS中,NVIDIA改采新的算法,使用6-tap滤镜(filter)与四向缩放技术,搭配自动调整的锐化滤镜来增加性能,比起现有的空间算法更高效,提供更为出色的画质表现。

    01 技术开源 简单快捷

    相比NVIDIA DLSS,NIS的算法更为简单且快捷,也不需要AI人工智能网络进行模型渲染训练,因此GeForce GTX 9系以上的GPU都支持此次更新的NIS功能,并且不需要游戏支持,所有游戏都适用,只要于控制面板或GeForce Experience软件中开启即可。不过呈现的画质表现上,NIS是不及DLSS的,但和类似的功能相比,得益于全新的缩放技术与过滤器,NIS呈现的画面是要更清晰可观的。

    2021 LT10 | NVIDIA NIS
    NVIDIA Image Scaling

    NVIDIA NIS同样是一项开源技术,目前NVIDIA已将NIS SDK公布,由于无需RTX显卡中的Tensor Core进行AI学习,所以游戏厂商直接将SDK写入游戏即可支持AMD及Intel显卡产品。


    NIS缩放百分比

    NVIDIA没有为NIS预设模式命名,而是直接采用缩放百分比,同时也对应AMD FSR的4种模式,用户可以根据自身需求来调整图像质量和性能之间的平衡。

    阻击AMD NV发布提帧新技术适用所有游戏

    NVIDIA NIS并不是在游戏中集成的设置,为了方便观察是否有效开启,在GeForce Experience驱动设置好后,需要打开NVIDIA控制面板,在管理3D设置中,选择图像缩放,勾选覆盖指示器。

    这样打开游戏后,如果NIS已经开启,在左上角会显示绿色的“NIS”标志,如果未开启,标志则是蓝色的,方便观察。

    02 NIS原理解析

    需要说明的是,NIS并不等同于DLSS,甚至两种技术的算法和原理也完全不同,尽管NIS更新了图像缩放算法,但最适合的分辨率仍然是4K或者2K,并且NIS的缩放比率也要比DLSS更小。


    空间缩放与DLSS的工作原理

    两种算法如果要输出同一帧内容的工作流程,从本质上来说,DLSS是一种时间算法,如上图所示。DLSS生成的图像的原理类似于用相机拍摄长曝光,捕捉的时间越长,收集到的细节也就越多。

    在多个不同帧之间,AI会通过运动矢量来跟踪对象并分析数据,并决定如何将它们结合在一起。从上图中的DLSS模型中,可以看到DLSS会通过中间帧和前后帧,收集总共超过600万像素后,再经由AI网络处理,最终输出只有350万像素的图形。

    在处理同样一帧的内容上,空间缩放算法(包括AMD FSR和NVIDIA NIS)要缩放经过锐化再放大,新的算法使用 6-tap 滤镜(filter)与四向缩放技术,搭配自动调整的锐化滤镜来增加性能,最终输出350万像素的图像。


    原生、空间缩放与DLSS三种效果对比

    空间缩放算法会取一个像素点附近的图像进行采样,然后缩放锐化。但要注意的是,锐化并不能从低分辨率图像中创建额外的细节,只能提高低分辨率信息中,已经存在的细节对比度。

    虽然整体看来NIS算法的图像质量无法与DLSS或原始分辨率相媲美,但为没有RTX GPU的用户提供了非常大的帧数提升,不失为平民版的DLSS技术。

    03 原生、FSR、NIS、DLSS画质对比

    原理及方法了解了,下面通过游戏实测来进行两种算法的对比,这其中包括原生画质、AMD FSR、NVIDIA NIS、NVIDIA DLSS的几种效果对比。

    阻击AMD NV发布提帧新技术适用所有游戏
    《终结者:抵抗》画质对比

    首先是《终结者:抵抗》中AMD FSR与NVIDIA NIS的两者对比,首先从帧数上,FSR相较原生画质提升154%,NIS提升179%。

    从画面上来说,这一组我们主要对比栅栏的细节,因为作为空间缩放算法,这种细线是最容易丢失的,但对于玩家的观感影响也是比较大的。

    FSR与NIS相比原生画质都会模糊很多,并且在栅栏的间隙中细节会有部分丢失,但整体效果几乎相同。

    阻击AMD NV发布提帧新技术适用所有游戏
    《Godfall》画质对比

    在《Godfall》中,两种缩放算法的帧数提升依然是巨大的,NIS效果尤其明显。但在这款AMD优化较强的游戏中,NIS的画质整体给人感觉噪点较多,比如雕像铠甲上的花纹。

    阻击AMD NV发布提帧新技术适用所有游戏
    《光明记忆:无限》画质对比

    《光明记忆:无限》没有FSR选项,我们主要测试DLSS对比NIS的画面效果。在4K原生画质中,帧数为54帧,而DLSS和NIS分别提升为89%和174%。

    在这张对比图中,窗户的栅栏非常明显,虽然是DLSS性能模式,但非常完好的保留了这种细线的细节,可以说几乎与原生画质无二,NIS 4K 50%缩放虽然画质稍逊于DLSS,但帧数相比DLSS再次提升了46帧。对于没有AI计算加持的算法来说,效果无疑是明显的。

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    《永恒边缘》画质对比

    《永恒边缘》同样是一款小制作游戏,这次我们来对比三种技术之间的差异,在帧数提升方面,FSR、NIS、DLSS分别为72%、79%和49%。

    画质上,最右侧的DLSS基本完好的保留了原生画质的细节,FSR的截图从角色的头发细节可以看出锐化过度的痕迹,使用NIS的截图则与FSR正相反,细节的凹凸感少了许多。

    04 行业影响和用户需求:开源共享 拥抱全行业

    如果玩家使用NVIDIA显卡,NIS(NVIDIA Image Scaling)技术对游戏画面的优化是在驱动层进行,所以只支持单一屏幕且必须在游戏全屏模式下才能生效。但在驱动层进行的好处则是适用于所有游戏,无论开发商是否植入了NIS SDK。

    如果玩家使用AMD显卡或后续推出的Intel显卡,在集成了NIS SDK的游戏中同样能够开启,只是没有N卡适用范围广。


    NIS SDK

    相比NVIDIA DLSS使用AI进行计算,NIS的画面效果显得有些相形见绌,但目前来看,使用RTX GPU的用户仍在少数。此次更新后的NIS相较2019年画质更进一步,且可兼容AMD及Intel显卡,对于全体PC玩家更多了一种帧数提升的解决方案。

    以牺牲画质来提升帧数并不是NVIDIA所想,但面对老用户来说,NIS的出现不失为一种折中的解决方案。

    能够被评选为LT10中的一员,代表着NVIDIA Image Scaling图形增强技术具备强大的核心技术和引领产业发展的领导力。依托于技术研发实力、技术创新能力以及技术拓展潜力,不断为用户提供运行速度更快、效能更好且体验更佳的优质产品,并持续推动产业发展。

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