Преимущества DLSS в играх

В этой статье мы расскажем про технологию DLSS 2.0 и рассмотрим как это технология влияет на качество изображения в играх, в которых будет использоваться DLSS 2.0 от Nvidia, сосредоточив внимание в первую очередь на Call of Duty: Warzone, Control и Wolfenstein: Youngblood. Здесь мы покажем разницу изображения, со включенной технологией DLSS 2.0 в сравнении с исходным качеством картинки, масштабированием разрешения и различными другими методами постобработки. Затем, конечно же, мы рассмотрим производительность всех графических процессоров Nvidia RTX.

Мы также кратко рассмотрим игры, в которых использовалась технология DLSS, чтобы увидеть, что изменилось с первой версии DLSS, и будет много дискуссий об экосистеме RTX, маркетинге Nvidia, ожиданиях, разочарованиях и т. Д. Пристегните себя, потому что это будет всесторонний взгляд на то, где находится DLSS сегодня.

Введение

Что такое DLSS?

NVIDIA DLSS (сглаживание с алгоритмами глубокого обучения) — это революционная технология рендеринга на базе искусственного интеллекта, которая улучшает производительность и качество графики благодаря использованию специализированных тензорных ядер в видеокартах GeForce RTX™. DLSS повышает частоту кадров и одновременно улучшает качество картинки в играх, используя глубокую нейросеть.

Nvidia рекламировала DLSS как ключевую функцию всех графических процессоров серии GeForce RTX 20-ой серии, на релизе в сентябре 2018 года. Идея заключалась в том, чтобы улучшить игровую производительность для тех, кто хочет играть с высоким разрешением с высокими настройками графики, а также с включенной функцией трассировки лучей (RTX). Это было сделано путем рендеринга игры в более низком разрешении, чем собственное, например 1440p, если ваше разрешение было 4K, а затем его масштабирование до исходного разрешения с использованием возможностей искусственного интеллекта и глубокого обучения. Цель этого алгоритма апскейлинга заключалась в том, чтобы обеспечить качество изображения на собственном уровне с более высокой производительностью.

Этот алгоритм ИИ также использовал новую функцию графических процессоров RTX Turing: тензорные ядра. Хотя эти ядра, скорее всего, включены в графический процессор, чтобы он также подходил для использования в центрах обработки данных и рабочих станциях, Nvidia нашла способ использовать эту аппаратную функцию для игр. Позже Nvidia решила отказаться от тензорных ядер для своих более дешевых графических процессоров Turing в своих продуктах серии GTX 16, поэтому DLSS в конечном итоге поддерживался только в продуктах RTX серии 20.

Хотя все это звучало многообещающе, реализация за первые 9 месяцев была далека от идеала. Ранние версии DLSS выглядели плохо, создавая размытое изображение с артефактами. Battlefield V была особенно вопиющим случаем и даже Metro Exodus не оправдал ожиданий.

Одна из основных проблем первоначальной версии DLSS заключается в том, что она не обеспечивала лучшего качества, чем существующие методы масштабирования разрешения. Например, реализация в Battlefield V выглядела хуже и работала хуже, чем простой апскейл разрешения. В Metro Exodus все было на одном уровне с этими приемами, но тоже не впечатляло. Поскольку DLSS был привязан к определенным настройкам качества и разрешениям на определенных графических процессорах и поддерживался только в очень ограниченном списке игр, не имело смысла использовать DLSS вместо обычного масштабирования разрешения.

После неутешительного результата Nvidia решила выбросить исходную версию DLSS в мусорное ведро, по крайней мере, так это звучало, исходя из наших обсуждений с компанией. Вместо этого на короткое время они выпустили улучшенный фильтр повышения резкости для своих инструментов FreeStyle, который улучшил бы масштабирование разрешения, в то время как они работали над новой версией DLSS.

Первым шагом к DLSS 2.0 стал выпуск Control. В этой игре используется не «последняя» версия нового DLSS, а то, что Nvidia называет «приближением» к незавершенной версии искусственного интеллекта. Разница данной версии по сравнению с предыдущей заключалась в том, что обработка изображений происходила на стандартных шейдерных ядрах, а не на специальных тензорных ядрах Nvidia, обеспечивая работу, подобную DLSS. Для простоты мы будем называть эту версию DLSS 1.9, и мы поговорим об этом подробнее, когда рассмотрим DLSS в Control.

Однако в конце 2019 года Nvidia завершила доработку нового DLSS – мы считаем, что обновление достаточно значительное, чтобы его можно было назвать DLSS 2.0. В способе работы DLSS с этой версией произошли фундаментальные изменения, включая снятие всех ограничений, поэтому теперь DLSS работает с любыми настройками разрешения и качества на всех графических процессорах RTX. Он также больше не требует обучения в игре, вместо этого используется общая система обучения, и он работает с более высокой производительностью. Эти изменения потребовали значительного обновления DLSS SDK, поэтому он не имеет обратной совместимости с исходными названиями DLSS.

Что такое DLSS

Nvidia также утверждает, что DLSS 2.0 – это версия, которая будет использоваться во всех играх с поддержкой DLSS в будущем; версия ядра шейдера, DLSS 1.9, была разовой и будет использоваться только для Control. Но мы думаем, что по-прежнему важно поговорить о том, что Nvidia сделала в Control, как для того, чтобы увидеть, как развивается DLSS, так и для того, чтобы увидеть, что возможно с алгоритмом обработки изображений шейдерного ядра, поэтому давайте погрузимся в это.

Что такое DLSS в играх: Control

С разрешением 4K DLSS 1.9 в Control довольно-таки впечатляет. Более того, если учесть, что это приближение полной технологии, работающей на шейдерных ядрах. Игра позволяет вам выбрать два разрешения рендеринга: 4K даёт вам выбор 1080p или 1440p, в зависимости от желаемого уровня производительности и качества изображения.

DLSS с разрешением рендеринга 1440p – лучший из двух вариантов. Он не обеспечивает такой же уровень резкости или четкости, как 4K по умолчанию, но он довольно близок. Это также в целом близко к масштабированному изображению 1800p. В некоторых областях DLSS лучше, в других хуже, но немного более мягкое изображение, которое обеспечивает DLSS, очень похоже на небольшой масштаб разрешения. Однако, в отличие от предыдущих версий DLSS, он не страдает от каких-либо артефактов масляной картинки или странных размытий при применении апскейлинга с 1440p до 4K. Качество вывода очень хорошее.

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

Также можно заметить, что рендеринг DLSS при 1440p лучше, чем просто играть в игру при исходных 1440p. Некоторые из различий незначительны и требуют увеличения масштаба, чтобы увидеть лучшую обработку краев и более четкие линии, но различия есть: мы скорее будем играть с DLSS 1440p, чем с исходным.

Нельзя сказать, что DLSS 1.9 идеален, потому что он, похоже, использует технику временной реконструкции, беря несколько кадров и объединяя их в один для получения более детализированных изображений. Это очевидно при просмотре некоторых мелких деталей игрового мира Control, в частности решетчатых вентиляционных отверстий, которые нарушают алгоритм обработки изображений и вызывают мерцание, которого нет ни в исходных изображениях, ни в изображениях с масштабированием 1800p. Эти сверхтонкие провода или линии по всей окружающей среде, кажется, постоянно доставляют DLSS больше всего проблем, хотя качество изображения для более крупных объектов приличное.

DLSS Control

DLSS Control

Ранее мы говорили, что DLSS на разрешении 4K, может обеспечить качество изображения, аналогичное разрешению 1800p, и на примере Control, которая визуально сильно не поменялась с включенным DLSS 1.9 , хотя качество в целом и в некоторых мелких деталях становятся лучше. Но ключевое различие между старыми версиями DLSS и этой новой версией – это производительность.

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

Версия DLSS 1.9 требует значительно меньшей производительности. 4K DLSS с рендерингом 1440p выполняется наравне с исходным 1440p, поэтому есть значительное улучшение производительности по сравнению с производительностью 1800p, которую мы получили в ранней версии DLSS 1.0. Это также явно делает DLSS 1.9 лучшим методом масштабирования, который у нас есть, поскольку он обеспечивает превосходное качество изображения до 1440p с производительностью на уровне 1440p; по сути, здесь практически нет снижения производительности.

Другой способ взглянуть на это – мы получаем изображение, подобное 1800p, с производительностью 1440p, что просто лучше, чем мы можем достичь с любой опцией масштабирования разрешения.

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

Вы, наверное, заметили, что мы не упомянули повышение резкости изображения и то, как это влияет. С «DLSS 1.9 / 2.0» ситуация обстоит так, что и теперь имеет смысл повышать резкость изображения DLSS, если вы хотите попытаться сопоставить качество исходного изображения. Это потому, что, в отличие от предыдущих версий, на этот раз при эквивалентных уровнях производительности мы действительно получаем лучшее качество изображения с помощью DLSS. Повышение резкости рендеринга DLSS с разрешением 1440p с целью эмуляции 4K дает гораздо лучшие результаты, чем попытки повысить резкость с помощью простого масштабирования до 1440p.

Хотя DLSS в Control показал себя в лучшем свете, но для тех, кто нацелен на 4K и использует разрешение рендеринга 1440p, результаты за пределами этой конкретной комбинации неутешительны. При разрешении 4K и использовании более низкого разрешения рендеринга 1080p временные артефакты становятся более очевидными и временами резкими. Изображение также мягче, чем при разрешении 1440p, чего и следовало ожидать, хотя производительность при этом стабильна.

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

Однако использование DLSS в разрешении ниже 4K показало не очень хорошие результаты. При таргетинге на 1440p в качестве разрешения рендеринга предоставляется 960p или 720p, а при рендеринге с любым из этих разрешений просто не хватает деталей для улучшения и без того красивого изображения. Даже вариант с более высоким качеством, 960p, далек от исходного изображения 1440p. Это алгоритмическое приближение DLSS попросту не подходит для более низких разрешений.

Имея это в виду, давайте рассмотрим преимущество в производительности, которое мы получаем от оптимальной конфигурации Control: разрешение 4K при рендеринге с разрешением 1440p. Мы сравниваем Control, работающий с разрешением 1800p, который является визуально эквивалентом этим настройкам, чтобы увидеть прирост производительности. Тесты проводились на нашем тестовом стенде Core i9-9900K с 16 ГБ ОЗУ, и мы использовали настройки Ultra с 2x MSAA, когда DLSS был отключен.

DLSS Control

Прирост производительности, который мы наблюдаем с каждым из графических процессором RTX, довольно стабильный по всем направлениям. При одинаковом качестве изображения, DLSS обеспечивает на 33-41% больше производительности, что является очень заметным достижением.

По результатам первых тестов Control с шейдерной версией DLSS, мы можем увидеть достаточно хорошие показатели. Возникает вопрос, почему Nvidia почувствовала необходимость вернуться к модели искусственного интеллекта, работающей на тензорных ядрах, для последней версии DLSS? Не могли бы они просто продолжить работу над версией шейдера и открыть ее для всех, например владельцев серии GTX 16? Nividia утверждает, что инженеры компании достигли предела с версией шейдера.

Именно переключение обратно на тензорные ядра и использование модели ИИ позволяет Nvidia достичь лучшего качества изображения, а также лучше справляться с некоторыми проблемными областями, такими как движение, улучшенной поддержкой низкого разрешения и более гибким подходом. По-видимому, эта версия для Control требовала большой ручной настройки и, как выяснилось, не очень хорошо работает с другими типами игр, тогда как DLSS 2.0 на тензорных ядрах является более обобщенным и более легко применимым к широкому спектру игр без обучения для каждой игры.

Отсутствие необходимости в обучении для игры, предусмотренной DLSS 2.0 является очень важным фактором. Это позволяет новой модели использовать все знания и данные, полученные в самых разных играх, и применять их сразу, вместо того, чтобы полагаться на определенный набор обучающих данных из одной игры. Это позволило получить лучшее качество изображения, а также даёт Nvidia еще одно преимущество: общие обновления для DLSS 2.0.

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

DLSS Control

В то время как первая версия DLSS требовала отдельных обновлений для каждой игры для улучшения качества, а выходили они достаточно редко. Nvidia сообщила нам, что, начиная с новой версии, они смогут обновлять DLSS с помощью драйверов Game Ready без необходимости установки игровых патчей. Еще одно преимущество отсутствия необходимости в обучении по игре заключается в том, что DLSS становится быстрее и проще интегрировать. Это означает, что больше игр будут выходить с поддержкой DLSS 2.0.

DLSS в Wolfenstein: Youngblood

Пришло время подробно изучить DLSS 2.0 в Wolfenstein: Youngblood. По сравнению с предыдущими версиями DLSS, теперь есть три варианта качества на выбор: качество, сбалансированность и производительность. Все продолжают масштабировать игру с более низкого целевого разрешения, поэтому режим «Качество» не заменяет все еще отсутствующий режим DLSS 2X, о котором было объявлено при запуске.

DLSS Young blood

DLSS 2 невероятно впечатляет, превосходя все наши ожидания от такого рода технологии апскейлинга. При разрешении 4K DLSS 2.0 обеспечивает качество изображения, эквивалентное оригинальному. Несмотря на рендеринг DLSS с фактическим разрешением ниже 4K, конечные результаты так же хороши, или в некоторых случаях лучше, чем исходное изображение 4K.
Мы не можем сказать, что качество изображения, которое обеспечивает DLSS, лучше, чем нативное, потому как существующие методы сглаживания Youngblood, такие как SMAA T1x и TSSAA T8X, не очень хороши и создают небольшое размытие на том, что должно быть очень резким в исходном 4K. изображение. При прямом сравнении DLSS, например, с TSSAA T8X, изображение DLSS получается более резким, и мы должны отметить, что здесь результаты, мы показываем, когда интегрированная в игру настройка резкости отключена.

DLSS Young blood

Однако при сопоставлении DLSS с SMAA без временного компонента, так что обычный SMAA, уровень четкости и резкости, обеспечиваемый DLSS, очень похож на изображение SMAA. Опять же, здесь есть свои преимущества – у SMAA есть несколько оставшихся зазубренных краев и некоторое мерцание, которое обычно устраняется с помощью DLSS, но при сравнении уровней детализации мы бы сказали, что как исходное разрешение 4K, так и DLSS очень похожи. Мы подозреваем, что с действительно хорошим сглаживанием постобработки, которое мы видели в некоторых других играх (например, Shadow of the Tomb Raider), мы увидим, что DLSS и исходное 4K разрешение выглядят почти одинаково.

И хотя эта технология не всегда может превосходить 4K, будучи в худшем случае равным 4K разрешению, это огромный шаг вперед для DLSS. Как мы уже говорили выше, более старые реализации DLSS были достаточно хороши только для создания изображения, подобного 1800p, при этом со странными артефактами, такими как тонкие провода и ветви деревьев, которые становились “ утолщенными ”, а также с раздражающим эффектом масляной живописи. С DLSS 2.0 таких проблем нет.

DLSS Young blood

DLSS Young blood

Следует подчеркнуть, что исходное 4K разрешение и DLSS 4K не всегда выглядят одинаково. Это не алгоритм черного ящика, который может волшебным образом вытащить настоящий родной 4K из шляпы. 4K DLSS немного отличается от исходного 4K, некоторые области могут иметь небольшое увеличение детализации, другие могут иметь небольшое уменьшение. Но тут уже ситуация, когда изображение DLSS заметно хуже, однако визуально может показаться, что два изображения визуально ни чем не отличаются. Но как мы знаем, дьявол кроется в деталях.

DLSS Young blood

DLSS Young blood

Вы можете увидеть некоторые области, в которых DLSS действительно улучшает качество изображения, например, в некоторых областях с мелким рисунком и других элементах с тонкими линиями. Это связано с тем, что Nvidia обучает ИИ, используя «супердискретизированные» изображения с максимально чёткими формами этих деталей. С другой стороны, есть е области, в которых алгоритм не справляется, одна из которых связана с тем, как DLSS обрабатывает элементы огня. Но это второстепенные проблемы, которые далеки от проблем с DLSS 1.0.

DLSS Young blood

DLSS Young blood

DLSS Young blood

Как упоминалось ранее, в последней версии DLSS есть три режима качества, и в 4K различия между ними очень незначительны. Режим «Качество» немного резче, чем «Сбалансированное», что немного резче, чем «Производительность». Мы думаем, что режим «Сбалансированное» – отличное подходит для изображения 4K, и на самом деле все они находятся на незначительном расстоянии от исходного изображения.

DLSS Young blood

DLSS Young blood

DLSS Young blood

Другой действительно впечатляющий аспект DLSS 2.0 заключается в том, что он также полностью работает при более низких разрешениях.

Возьмем, к примеру, 1440p. Режим качества DLSS, как и на 4K, обеспечивает по существу исходное изображение 1440p при рендеринге с более низким разрешением. Здесь также применимо все, о чем мы только что говорили с 4K, что не похоже на любую предыдущую версию DLSS, где качество быстро ухудшалось при более низких разрешениях. Даже с реализацией шейдера Control это было серьезной проблемой, но не с DLSS 2.0.

DLSS Young blood

DLSS Young blood

DLSS Young blood

DLSS Young blood

DLSS 2.0 также эффективен при 1080p так же, как и при 1440p и 4K, при этом DLSS обеспечивает практически исходное качество изображения, особенно при использовании режима «Качество». Как и в случае с 1440p, мы не думаем, что режим «Производительность» особенно эффективен, поэтому мы советуем использовать «Сбалансированный» или «Качество», последний из которых является наиболее впечатляющим и обеспечивает качество изображения, эквивалентное исходному.

DLSS 2.0 в Call of Duty: Warzone

Call of Duty: Warzone еще одна игра, получившая обработку Nvidia DLSS. Согласно результатам тестирования Nvidia, технология ускоренной суперсэмплинга AI и Tensor Core может повысить производительность видеокарты Nvidia RTX до 70% при разрешении 4K. DLSS-технология в современных играх AAA, похоже, ускоряется, поскольку она стала доступной с момента запуска Outriders в начале месяца, а технологии появятся в Unity в конце этого года.

DLSS Young blood

DLSS Young blood

DLSS Young blood

Nvidia напоминает пользователям, что они могут наслаждаться повышенной производительностью или реинвестировать высвободившуюся мощность в более высокое разрешение и детализацию рендеринга вместе со включенной технологией DLSS 2.0. Ознакомьтесь с приведенной выше таблицей повышения производительности в разрешении 4K, в которой сравниваются все новые графические процессоры Ampere, а также видеокарта RTX 2080 Ti.

Пока мы настроены на CoD News, стоит отметить, что эта чрезвычайно популярная игра достигла «двух невероятных вех». В блоге CoD сообщается, что количество активных игроков Warzone во всем мире превысило 100 миллионов. Болельщики сразились в 28,8 миллиарда соревновательных матчей.

Экосистема DLSS

Есть много положительных моментов, которые можно извлечь из того, как DLSS работает в своей последней итерации. После анализа DLSS в Youngblood нет сомнений в том, что технология работает. Первая версия DLSS не впечатляла, но с DLSS 2.0 все наоборот: возможности масштабирования этого нового алгоритма, управляемого искусственным интеллектом, замечательны и дают Nvidia настоящее оружие для повышения производительности, практически не влияя на визуальные эффекты.

DLSS теперь работает со всеми графическими процессорами RTX, со всеми разрешениями и настройками качества, и обеспечивает эффективное собственное качество изображения при масштабировании, а на самом деле рендеринг с более низким разрешением. Это потрясающе. Это именно то, что Nvidia обещала при запуске. Мы просто рады, что наконец-то это видим.

Экосистема DLSS

Если мы получим такое же превосходное качество изображения в будущих играх DLSS, ситуация может быть такова, что Nvidia сможет обеспечить дополнительную производительность на 30-40% при использовании тензорных ядер.

Касательно визуального улучшения качества изображения, то это непременно впечатляет.Из результатов Youngblood очевидно, что версия тензорного ядра сети AI превосходит версию ядра шейдера в Control. В идеальном мире мы бы включили версию шейдера для графических процессоров GeForce, отличных от RTX, но Nvidia сказала, что это не входит в их планы, и версия шейдера не работает хорошо в других играх.

Недавно выпущенный DLSS 2.0 – отличная технология и превосходная версия, в которой исправлены многие из ее первоначальных проблем. Это станет настоящим аргументом в пользу продвижения графических процессоров RTX, особенно если они смогут использовать DLSS в значительном количестве игр. К тому времени, когда появится следующее поколение графических процессоров Nvidia, DLSS должна быть готова к работе в прайм-тайм, и AMD, возможно, придется отреагировать на это большим образом.