DLSS, czyli super sampling z wykorzystaniem sztucznej inteligencji

NVIDIA, czołowy producent kart graficznych (m.in. GeForce RTX dla laptopów i komputerów stacjonarnych) oraz dostawca technologii wykorzystywanych w sprzętach gamingowych nie ustaje w staraniach o maksymalizację pozytywnych doświadczeń, jakie użytkownicy na całym świecie czerpią z wysokiej jakości obrazów. Trwa właśnie kontynuacja rewolucji zapoczątkowanej 3 lata temu wprowadzeniem ray-tracingu – a kontynuacji tej na imię DLSS. Obie technologie – ray-tracing i DLSS – wspierają urządzenia z kartami GeForce RTX.

Ray-tracing (ang. śledzenie promieni) zaistniał dzięki układom RTX, umożliwiającym technikę renderowania obrazu, w której system dokonuje pełnej symulacji światła. Efektem było znaczące uproszczenie budowania gry i zwiększenie realizmu wizualnego. I podczas gdy w świecie gamingu AI (ang. Artificial Intelligence), czyli sztuczna inteligencja, kojarzy się zazwyczaj z samą rozgrywką – symulowaniem inteligentnych zachowań wirtualnych przeciwników lub sprzymierzeńców – z kolejną odsłoną innowacji weszliśmy w następny etap. NVIDIA zatrudniła inteligentne algorytmy do optymalizacji procesów renderowania.

DLSS (Deep Learning Super Sampling) umożliwia generowanie większej ilość klatek na sekundę przy zachowaniu wyraźnych, ostrych obrazów w grach. Mówiąc w pewnym uproszczeniu, wykorzystywane do tego algorytmy sztucznej inteligencji uczą się, jak na podstawie jednego „obrazu idealnego” (w wysokiej rozdzielczości) dostosować pozostałe klatki pobierane w niskich rozdzielczościach. Powstały w ten sposób model trafia na końcu do sterownika.

Zaawansowana technologia DLSS działa w oparciu o dedykowane rdzenie Tensor i w procesie uczenia się wykorzystuje sieci neuronowe.

Taki model działania okazuje się szybszy i bardziej wydajny – podbija częstotliwości generowania klatek, pozwala zmaksymalizować ustawienia grafiki i zwiększyć rozdzielczość nawet do 8K – zarówno w PC, jak i laptopach. A trzeba przyznać, że wybór lapków gamingowych z kartami NVIDIA GeForce RTX, wspierających technologię DLSS, jest naprawdę szeroki. Warto zwrócić szczególną uwagę na sprzęty wyposażone w karty GeForce RTX serii 30 – te układy napędzają najszybsze na świecie laptopy dla graczy i twórców. Więcej o tej serii przeczytamy tu.

Integracja technologii DLSS z silnikami gier to przełożenie wymienionych wyżej osiągnięć na realne możliwości ich zastosowania. Popularny silnik Unreal Engine 4, dzięki udostępnionej przez NVIDIA bez żadnych opłat licencyjnych wtyczce, już pozwala deweloperom na implementację technologii rekonstrukcji obrazu wykorzystującej AI w produkcjach. W lipcu 2021 technologia NVIDIA DLSS została wdrożona również w Unity (w wersji 2021.2 beta), jednym z najpopularniejszych silników (np. Battlestar Galactica, Cities: Skyline, Fallout Shelter czy Deus Ex: The Fall), wykorzystywanym również przez wiele produkcji niezależnych. Ta integracja (a może i kolejne?) przełoży się na pewno na liczbę produkcji, które skorzystają z dobrodziejstw ultranowoczesnych technik renderowania obrazu.

Obecnie na rynku dostępne jest ponad 60 tytułów, które wspierają DLSS – i cały czas dodawane są kolejne. Stale aktualizowaną listę możemy znaleźć na specjalnie przygotowanej stronie. Wśród pozycji, gdzie samodzielnie możemy przekonać się o wydajności technologii DLSS znajdują się takie klasyki jak DOOM Eternal, głośne Death Stranding czy wyczekiwany dosłownie przez miliony na całym świecie Cyberpunk 2077.

Posługując się konkretnym przykładem – grając w Rainbow Six: Siege (wpierającą DLSS) wydajność kart GeForce RTX w trybie Performance i rozdzielczości 4K wzrasta o min. 50%, co pozwala nawet na najsłabszej karcie RTX 2060 uzyskać poziom 124 FPS (zamiast dotychczasowych 74 FPS). Dla najmocniejszej ze stajni RTX 3080 Ti osiągamy oszałamiające 280 FPS.

Innym przykładem – wyjątkowo głośnym ze względu na spektakularne efekty – może być gra Red Dead Redemption 2. Dzięki wsparciu technologii DLSS wydajność na sprzętach z kartami GeForce RTX wzrasta o 45% przy 4K. Otwarty świat RDR2 możemy eksplorować – w zależności od wersji karty i ustawień rozdzielczości – przy ponad 60 FPS (nawet w rozdzielczości 3840x2160 przy kartach GeForce RTX 3070 i wyższych), najmocniejsza RTX 3080 Ti daje ponad 85 FPS.

Efekty działania technologii DLSS w Red Dead Redemption 2 można zobaczyć na poniższym filmie:

Nie ma co ukrywać – nazywanie DLSS rewolucją to nie przesada. Wykresy prezentowane powyżej mówią same za siebie, a doświadczenia z gry w rozdzielczości 3840x2160 przy ponad 60 klatkach na sekundę nie mają sobie równych. Osiągnięcie takich rezultatów płynności ruchu i „miękkości” kształtów na ekranie nie byłoby możliwe, gdyby nie innowacyjne rozwiązania zaprojektowane i stworzone przez NVIDIA. Dodatkowym benefitem jest możliwość odtworzenia, w niektórych tytułach, obrazu nawet wyraźniejszego niż rozdzielczość natywna - można zaobserwować subtelne zmiany klimatu poszczególnych obrazów – eksponowanie nierzucających się wcześniej w oczy detali, wygładzanie krawędzi lub doświetlanie wybranych elementów potęguje oszałamiający efekt poprawy.)

Wydaje się, że super samplowanie oparte o mechanizmy głębokiego uczenia stanie się (stało się już?) technologią co najmniej tak ważną i przełomową, jak ray-tracing; podnoszącą osiągi naszego sprzętu bez zauważalnych efektów ubocznych. Dodatkowo, DLSS wspiera ray-tracing, pomagając niejako „odzyskać” wydajność poświęconą na liczenie źródeł światła, odbić etc. Nazwać DLSS upscalingiem to jak porównać ocean z jeziorem Śniardwy – teoretycznie jedno i drugie to woda, po której można żeglować. Technika NVIDIA DLSS to najbardziej zaawansowane rozwiązanie tego typu na rynku.