​​2018年的8月，伴随RTX 20系GPU面世而诞生的NVIDIA DLSS技术，在经过了5年时间的沉淀发展之后，从DLSS的青涩初亮相，到DLSS 2在画质上的大幅优化，再到DLSS 3版本加入Frame Generation带来了游戏帧率飙升。正当我们都以为已经一骑绝尘、傲视对手的DLSS发展步伐将会在3.1暂时停歇一下时，NVIDIA又在这个9月公布了DLSS 3.5。在DLSS 3的基础上，以RR技术优化光追游戏画质为核心目标，DLSS 3.5正在朝我们走来。或许它的出现，会让人再也找不到任何诟病DLSS的地方。
 

从1.0到3.1，不断自我完善的DLSS

▲GeForce RTX 20系GPU的发布，带来的不只是划时代的RT光追效果，还有后来对游戏性能影响深远的DLSS。

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2018年8月，作为行业内首款支持实时光线追踪游戏效果的GPU，NVIDIA GeForce RTX 20系的发布向所有游戏玩家开启了一扇令人震撼的全新游戏特效大门。不过，尽管当年我们对实时光线追踪效果在《战地Ⅴ》等游戏中的表现而震撼，但却又不得不面对另一个现实——光追开启之后游戏帧率出现了明显的下降，甚至下降幅度达到了70%以上！这时，NVIDIA推出了DLSS来解决这一问题，用基于AI模型训练的技术，来弥补光追开启之后带来的游戏性能损失。不过对第一代DLSS来说，确实还比较青涩，也有不少让当时的玩家吐槽的地方。首当其冲的就是第一代DLSS开启之后带来的画质损失比较明显，画面存在不少瑕疵；第二则是受限于模型训练所需的时间和资源，当时同时支持光追和DLSS的游戏并不算太多，也让很多游戏大作都在观望光追和DLSS，整体游戏应用的进展比较缓慢。

2020年春季，NVIDIA带来了DLSS的第一个大进化版本——DLSS 2。相对于青涩的DLSS 1.0，DLSS 2在性能和画质上都有了极大幅度的增强，尤其是在画质上相比DLSS 1.0有了可以说是天翻地覆的巨大进化，甚至在质量或平衡模式下的游戏画质几乎与原生画面没有任何差别，而游戏帧率却得到了极大的提升。另外，在DLSS 2时代，得益于更先进和大量的模型训练，DLSS 2也摆脱了DLSS 1.0针对单独游戏进行模型训练的桎梏，改为了通用的大模型训练。这在很大程度上降低了开发商的使用门槛及成本，这也直接导致了DLSS 2时代，支持DLSS的游戏和引擎出现井喷效果，一举奠定了DLSS在Super Resolution分辨率缩放领域无人可撼动的地位。而在2021年底推出的DLSS 2.3则借着RTX 30系显卡火热的东风更新到了2.3版本，AI模型进一步完善，抖动、鬼影、残影、网格化等画面瑕疵都被逐一修复，性能提升的水平也得到进一步的提升。

不过略微可惜的是，DLSS 2到2.3的演化，当时受到了疫情和矿潮的双重影响，不少玩家都没能在RTX 30系显卡上体验到DLSS 2时代带来的震撼进化。
 

DLSS 3

2022年的十月，伴随RTX 40系GPU的上市，DLSS又迎来了一次重磅更新——DLSS 3时代到来！

依靠RTX 40系GPU的光流加速器，DLSS 3引入了一项全新的功能——Frame Generation，即帧生成技术。帧生成技术理论上可在每两幅游戏帧之间生成全新帧，而不仅是像素，从而带来巨幅的性能提升。相比DLSS 2，DLSS 3依靠帧生成技术甚至可以带来高达100%的性能提升，相对原生帧率则可以达到最高4倍的提升，同时对画质几乎没有任何影响。这也一举使得DLSS 3成了RTX 40系GPU的超级杀手锏，打得市场上一众对手几乎没有任何还手之力。

▲历代DLSS发展历程概览。DLSS的生态不断扩大，目前已有超340款游戏和应用支持DLSS，其中更有超40款游戏和应用支持DLSS 3。
 

DLSS 3.5，用AI大幅增强光追游戏画质

显然NVIDIA并不仅满足于DLSS 3和3.1带来的游戏性能的巨大提升，用Frame Generation解决了游戏性能的大幅提升，那么DLSS的下一个进化点会是什么呢？DLSS 3.5告诉我们，NVIDIA将目光放在了光追游戏的画质优化上。

▲DLSS各代次包含功能汇总

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伴随DLSS 3.5的推出，游戏图形技术可以说是再次取得了进步，尤其是光追游戏。DLSS 3.5的核心在于名为Ray Reconstruction(光线重建)的核心算法。这一重新构建光追游戏画面的算法技术本质上是一种全新的人工智能模型，能够为密集型的光追游戏和设计创作领域内的渲染应用程序提供更高质量的实时光追图像。很明显，我们大致可以推断出DLSS 3.5应该是基于NVIDIA的增强型AI神经网络渲染训练的产品，其背后依托的显然是NVIDIA的模型训练超算电脑。按照NVIDIA给出的资料来看，Ray Reconstruction光线重建作为DLSS 3.5的核心技术，其最主要的功能就是在光追游戏中用基于超算的AI网络模型训练结果，来代替传统渲染流程中的降噪算法模块(传统降噪渲染模块)，从而明显地提升光追游戏的图像质量。

为了更便于大家理解DLSS 3.5中所以引入的全新技术光线重建(Ray Reconstruction)带来的画质提升原理，让我们先来看一下传统光追游戏中降噪模块的工作过程和其现存的问题。

传统渲染流程中的降噪器问题

对一帧光追游戏画面的渲染来说，首先是游戏引擎生成基础物体的几何形状，并为这些造型赋予材质，这一步是属于物理建模的过程，如上图的街道路面、汽车、高楼以及商店橱窗等。物体不同的表面材质属性将会影响它们的外观呈现和光源与其交互后的效果，比如镜面的反射、粗糙表面的光线吸收和漫反射、物体遮挡部分的阴影、折射等。然后光追算法就会从不同的摄像机视角确定光线样本，通过对每条光线的路径进行递归追踪，并与其经过的每一个物体进行交互计算，以此来确定整个画面场景中光源的属性、光源照射到物体表现的应有反应，如常见的镜面反射和阴影处理等。这就是实时光线追踪的大致工作流程。

现实中光线的数量趋近于无穷多，而光线折射反射迭代的次数也趋近于无穷多次。显然，在渲染流程中为屏幕上的每一个像素点都放置单独的光线路径并赋予多次迭代计算的话，是不可能完成的任务，不管是在消费领域还是在专业视觉领域。因此，就必须采用光线采样的这种算法，也就是在游戏场景画面中的各代表地点放置光线，然后依靠对整个场景的照明度、反射率和阴影状况进行典型采样输出。

不过由于光追的计算过程中，受限于采样数量以及算法的精度问题，最终渲染出来的初级游戏图像虽然能够确定整个光追游戏画面的场景外观，但基本会包含或多或少的噪点。

显然，就这样不经过任何处理就输出光追游戏图像是无法被玩家接受的，因此就有了光线追踪降噪的算法模块。传统的光追降噪算法模块是通过一系列特定的算法和技术，对光追渲染算法生成的图形进行二次优化和修改。其核心任务在于最大程度地消除前一步骤产生的图像噪点，提升图像的质量和真实感，给玩家带来更好的沉浸感。

传统光追渲染流程中的降噪算法模块会对光追生成的原始帧进行采样分析，确定图像中的噪点类型分布等，然后选择合适的算法进行处理，如空间插值算法、时间多帧累积算法、深度降噪算法以及辐射传输降噪算法等。由于光追场景中的光线照明复杂性，这也直接增加了光追画面降噪处理的复杂性和各种成本，尤其是在复杂的高光追效果游戏中，必须得使用大量的降噪模块进行计算处理以得到最好的图像质量，而这显然会明显降低高特效光追游戏场景下的游戏帧率。而且在这个过程中，传统的降噪模块的算法大多是从时间维度采样多帧以增加细节，或是从空间维度对缺失信息进行插值计算，但说到底都是从已有的信息来进行补足，大概率会存在计算结果重影、漏掉大量细节、删除动态效果或降低物体表面渲染质量等问题。而到了最终的分辨率缩放输出时，这些漏掉的细节或被降低的质量也会被同比放大，最终的图像很可能会缺失部分清晰、干净的细节。

DLSS 3.5的RR解决方法

为此，NVIDIA提出了DLSS 3.5中的Ray Reconstruction光线重建解决方案。光线重建这一技术方案基于NVIDIA增强型人工智能神经网络渲染，通过用超级计算机训练的人工智能神经网络取代传统的降噪算法模块，在采样的光线计算中生成更高质量的像素，从而整体提高光线追踪的图像质量。

按照NVIDIA的官方资料来看，DLSS 3.5为了Ray Reconstruction技术，在超级计算机的训练上比DLSS 3使用了多5倍的数据量，它能够识别各种不同的光线追踪效果，可以在采样的时间与空间维度的光线数据上做出更“聪明”的选择，并可以保留可识别的高使用率细节信息，以此实现最终更高的画面质量升级。DLSS 3.5中的光线重建所使用的大数据模型是基于脱机的大量图形渲染训练，在超大量的训练过程中，Ray Reconstruction光线重建就能从训练的模型数据中正确识别各种光照模式，比如镜面反射、全局光照或环境光遮蔽等，并将这些数据用于实际的游戏中进行光线重建，最终呈现出比传统降噪算法模块更加优秀的图形质量。

▲在《传送门》RTX版游戏中，DLSS关闭时，传统的降噪器由于插值像素不够准确且积累不够多，最终的图像呈现出了斑点瑕疵和画面抖动的沸腾效应。而在DLSS 3.5下，图像最终输出非常准确，质量更高。
 

实测DLSS 3.5，神奇的光追环境画质增强

DLSS 3.5在光追游戏的画质增强上到底有怎样的神奇效果？能否达到NVIDIA对它的预期值？在开启Ray Reconstruction光线重建之后，相比DLSS 3的情况，游戏帧率是否有较大波动？带着这些疑问，我们在首款支持DLSS 3.5的游戏《赛博朋克：往日之影》中进行了详细测试。

同时，DLSS 3.5所带来的Ray Reconstruction光线重建技术本质上是针对光线追踪渲染图像的降噪处理，因此它自然也能在设计创作应用软件中大展拳脚。从NVIDIA目前官方给出的资料来看，DLSS 3.5已经在NVIDIA Omniverse、UE 5引擎以及Chaos Vantage等软件中得到了实装应用，因此我们也将在这些设计创作软件中对其进行一番体验。

《赛博朋克2077：往日之影》，RR让光追画质大幅优化

《赛博朋克2077：往日之影》已经正式提供了对DLSS 3.5的支持，从游戏的内置选项中可以看到Ray Reconstruction光线重建功能已经能够正确打开。不过目前在《赛博朋克2077：往日之影》中，只能在光线追踪：超速模式(Ray Tracing: Overdrive Mode）下开启RR，或许在今后会将RR引入更多的普通光追模式吧。

要测试RR对光追游戏画质是否有明显优化作用，最直接的莫过于对比同设置下DLSS 3(RR关闭)和DLSS 3.5两种模式下的通场景画质比较了。同时，我们也在DLSS 3.5模式下开启RR之后相对于关闭RR的DLSS 3的帧率变化情况比较感兴趣，因此游戏性能的测试也被纳入了测试范畴。

测试平台

GPU：NVIDIA GeForce RTX 4090、RTX 4080、RTX 4070 Ti、RTX 4070、RTX 4060 Ti(8GB)、RTX 4060

CPU：英特尔酷睿i9-13900K

主板：英特尔Z790

内存：DDR5 6000 16GB×2

存储：AORUS PCIe 4.0 SSD 2TB

操作系统：Windows 11 22H2

驱动程序：NVIDIA Game Ready Driver 537.34

画质：优化明显

首先来看DLSS 3.5是否能带来显著的光追环境下的画质提升。

▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3 ON，Ray Reconstruction OFF

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▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3.5 ON(Ray Reconstruction ON)

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▲4K分辨率，RT OFF，DLSS OFF

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 ▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3 ON，Ray Reconstruction OFF

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▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3.5 ON(Ray Reconstruction ON)

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▲4K分辨率，RT OFF，DLSS OFF

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▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3 ON，Ray Reconstruction OFF

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▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3.5 ON(Ray Reconstruction ON)

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▲4K分辨率，RT OFF，DLSS OFF

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▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3 ON，Ray Reconstruction OFF

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▲4K分辨率，RT ON，DLSS 3.5 ON(Ray Reconstruction ON)

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首先让我们通过同一场景下的四组游戏截图来先了解一下DLSS 3.5的核心作用。从游戏场景截图可以明显地看出，开启RR之后，DLSS 3.5整体带来了非常优秀的画质表现，相比关闭RR的情况下，游戏画质得到了肉眼可见的大幅度提升。尤其是在游戏中的光追反射场景下，可以看到DLSS 3模式下的表面反射效果多少带有一些模糊，尤其是字迹方面基本看不清楚，而开启RR之后，表面反射效果得到了大幅度的增强，整体画面更加清晰，连文字的反射部分也是清晰可见。而与光追关闭的情况相比的话，开启DLSS 3.5之后，基本就是在玩两个截然不同的游戏了！

如上图所示，再看几组RR关闭和RR开启时的游戏画面对比，同样能够清晰地看到RR光线重建给光追游戏画质带来的明显改善。

▲对比不开启DLSS的原生画质(上图)，同样可以看出在开启DLSS 3.5之后，RR光线重建甚至将光追画质优化得比原生更好，更清晰，尤其是在反射面上物体呈现更加准确。
 

游戏帧率：不降反升，相比原生帧率提升2~4倍

开启DLSS 3.5的RR之后，会不会给GPU带来额外的渲染负荷，从而导致游戏帧相比仅开启DLSS 3的情况有所降低？与原生帧率相比，开启DLSS 3.5又能带来多大的性能收益？对此，我们也进行了一些测试。

PS：在目前的《赛博朋克2077：往日之影》游戏预设中，RTX 4080以下显卡不能在4K分辨率下开启超速模式下的照片级路径追踪，RTX 4070以下显卡无法在1440p分辨率下开启照片级路径追踪效果。

4K分辨率下开启光线追踪：超速模式之后，基本只有RTX 4080和RTX 4090能在DLSS 3 Frame Generation的支持下达到流畅运行的程度。同时，从测试结果可以看到，开启DLSS 3.5的RR功能，光追画质得到了大幅度改善，但游戏帧率并未如我们之前所想一般相比DLSS 3下降，反而还有小幅度的提升，约3%左右。这应该是因为DLSS 3.5中的RR替代了传统降噪器的工作反而让整体系统资源消耗有所降低的缘故。与原生帧率相比，开启DLSS 3.5之后，游戏性能平均提升了4倍左右，非常可观。

1440p分辨率下的测试结果也是如此，DLSS 3.5的RR功能并未带来相比DLSS 3的帧率降低，同样有极小幅度的提升。在这一分辨率下，开启DLSS 3.5之后，游戏帧率相比原生帧率随GPU的不同，提升幅度在2.1倍到3倍之间，平均性能增幅约为2.9倍。

在1080p分辨率下，即使如RTX 4060也能非常愉快地在DLSS 3.5模式下运行《赛博朋克2077：往日之影》，帧率达到了70fps以上。与原生帧率相比，随GPU的不同，性能提升幅度在2倍到2.7倍之间，平均性能增幅也达到了约2.3倍。

从《赛博朋克2077：往日之影》的整体测试结果来看，DLSS 3.5的RR功能确实给光追游戏画质带来了非常显著的优化改善，甚至比原生帧率更好！同时，在游戏性能上，开启RR之后也并未带来帧率的下降，反而有极小幅度的提升。因此，基本可以认为，DLSS 3.5的面世首秀是非常成功的，对玩家来说都是正收益，而没有任何的负面影响。开开开，就完事儿了！
 

Ray Reconstruction光线重建在设计创作软件中的应用

除了游戏之外，DLSS 3.5 RR光线重建技术的AI神经网络可以识别各种各样的场景，在进行长时间的最终渲染之前，RR能够在预览期间通过更高级的AI降噪算法生成高质量的图像。

光线重建的好处在于创建过程中的实时交互预览，它能够有效地克服渲染交互预览时的图像噪点和渲染失真，从而使得交互预览的图像更加清晰，即使在静态图像渲染结果预览中也能得到非常清晰的画质呈现，显著地降低噪点，并提升实时编辑创作的舒适体验。

Chaos Vantage

Chaos Vantage作为3D设计创作的渲染程序已经提供了对DLSS 3.5光线重建功能的支持，在RR的支持下，Chaos Vantage在渲染过程中能够显著地降低图像噪点，更真实地还原光线追踪场景，改善创作者的视觉体验。

在这部分的测试中，我们选择了3组不同的，带有高级光线追踪效果的渲染模型，在Chaos Vantage中通过开启/关闭RR光线重建，来比较实时渲染画质在降噪方面的作用。

▲图左：NVIDIA OptiX AI降噪，图右：DLSS RR光线重建降噪

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▲图左：NVIDIA OptiX AI降噪，图右：DLSS RR光线重建降噪

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从效果对比中可以清晰地看到，开启RR光线重建之后，在实时交互预览中呈现的图像更加清晰锐利、噪点更少，图像更加逼真。毫无疑问这能够带给创作者最真实的渲染结果反馈，从而帮助他们更准确地调整作品的质量。

NVIDIA Omniverse USD Composer

前身为Omniverse Creat的NVIDIA Omniverse USD Composer是一款完全可定制的Omniverse应用程序，适用于建筑、装修设计等各个领域。在Omniverse USD Composer中，设计者可以自由组装、模拟和渲染基于OpenUSD的各种大动态场景和模型，并为它们添加各种光照效果。而在DLSS 3.5的支持下，按照NVIDIADE的说法，可以更好地重建各种光照细节，得到更为逼真的渲染模型。

在这部分的测试中，我们用Omniverse USD Copmposer程序打开了一个阁楼场景模型，并通过开关RR光线重建来比较模型渲染是否存在质量差异。

▲三处场景的左图为RR关闭，右图为RR开启。

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在阁楼模型渲染的交互测试中，我们截取了三处同一场景开关RR光线重建的渲染画面。对比结果也非常明显，在RR开启之后，场景的光照效果更加真实，还原了所有的阴影和漫反射等效果，同时对阴影和光线的表达也更加准确。同时，在关闭RR时，场景画面中多个地方都存在不同程度的噪点，而在开启RR之后，场景中的明显噪点几乎已经全部消失，画面也显得更加平滑清晰。

Unreal Engine 5

UE 5引擎目前也已经提供了对DLSS 3.5的支持，我们也用UE 5引擎开启了一幅大动态光追效果渲染图，通过开关RR来测试光线重建在UE 5引擎下的渲染效果。

▲左：RR关，右：RR开

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▲左：RR关，右：RR开

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▲左：RR关，右：RR开

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实际测试显示，在UE 5引擎中打开RR之后，光照效果的表述更加准确，无论是反射表面，还是强光直射视角应该出现的强反光现象，都能非常准确地渲染出来。而在关闭RR的情况下，不但整体图像的噪点非常严重，而且在光追表面的效果呈现上也远不如前者。
 

虽是0.5，却是一大步

完成整个测试过程之后，我们最大的感受就是RR光线重建真的又为DLSS带来了更旺盛的生命力。在DLSS 3带来Frame Generation帧生成技术，极大幅度地提升了游戏性能之后，RR的出现可谓是实现了与Frame Generation的珠联璧合——让光追游戏的画质得到最完美的呈现。而且从测试结果来看，RR的开启并未对游戏性能带来任何负面影响，反而还有极小幅度的提升，让DLSS让游戏帧率和游戏画质实现双向正提升之后，我想任何对DLSS还吹毛求疵的声音都应该要消失了吧！

目前DLSS 3.5的RR光线重建还只能在《赛博朋克2077：往日之影》的光线追踪：超速模式下开启，无法应用于普通光追模式。我们猜测，不知道这是不是出于在极致光追环境下，DLSS的超分辨率挡位必须设置得较高来获取优秀的游戏性能，这时候会损失些许画质的考虑，这时候最需要RR来进行弥补。当然，我们最希望的就是RR光线重建能尽快得到更多的光追游戏支持，带给玩家更全面、真实、优秀的光追游戏体验。目前从NVIDIA的官方公布资料来看，接下来10月底将发售的《心灵杀手2》也会提供对DLSS 3.5的支持，同时纯国产的D5渲染器也将支持DLSS 3.5，大家可以期待一下了！​​​​