Обзор и тестирование технологии NVIDIA DLSS 2.0

Оглавление

• Вступление
• NVIDIA DLSS: от 1.0 к 2.0
• Конфигурация и методика
• Control
• Deliver Us The Moon
• MechWarrior 5: Mercenaries
• Wolfenstein: Youngblood
• NVIDIA Ray Tracing
• Заключение

Вступление

Наверняка все прожжённые ПК-геймеры уже знают, что такое DLSS, но на всякий случай все равно напомним. Эта аббревиатура расшифровывается как Deep Learning Super Sampling – супер-сэмплинг, основанный на «глубоком» машинном обучении. Его цель в том, чтобы улучшить производительность видеокарты при использовании трассировки лучей с минимальными потерями качества.

DLSS использует нейронные сети, которые «обучаются» отдельно на каждой игре, создавая индивидуальный алгоритм работы технологии.

Первые игры, поддерживающие технологию Deep Learning Super-Sampling (DLSS), вышли больше года назад. За прошедшее время данное ноу-хау постоянно изменялось и развивалось. В самых первых играх эта техника повышала производительность только в разрешениях, распространенных среди пользователей. По мнению игроков, она не всегда справлялась с качеством графики и часто «замыливала» изображение.

Гибкие и обучаемые нейронные сети, лежащие в основе Deep Learning Super-Sampling, позволили со временем улучшить качество работы DLSS. Но подобные улучшения требовали времени – для каждой новой игры приходилось тренировать отдельную нейронную сеть на суперкомпьютере. Чтобы обойти эти ограничения, было необходимо более продвинутое решение.

NVIDIA DLSS: от 1.0 к 2.0

Впервые технология DLSS появилась в играх Battlefield 5 и Metro: Exodus. Она предназначалась для серьезного повышения производительности, чтобы компенсировать ее снижение при использовании ресурсоёмкой трассировки лучей. В реальности эффект получился неоднозначным – результаты видеокарт росли, но при этом заметно ухудшалось качество изображения. В тот временной период игроки и журналисты критиковали DLSS за «мыльные» текстуры, в которых легко угадывался апскейл из более низкого разрешения.

В игре Battlefield 5 применялась первая версия технологии DLSS. Для ее реализации использовалась нейросеть, которая обрабатывала временное сглаживание. Она брала информацию из прошлого кадра и создавала суперсэмплинг. Затем другая нейросеть реконструировала полученное изображение до более высокого разрешения.

Однако у нейросетей есть недостаток – у них ограниченная вместимость. Поэтому если одна нейросеть будет работать для всех игр, она должна быть огромных размеров. Сейчас реализовать такой проект невозможно: для этого требуется производительность, недоступная текущим компьютерам. Поэтому вместо одной большой сети были созданы маленькие, каждая из которых обучалась под отдельную игру. В результате процесс оказался очень трудозатратным, поскольку под каждую игру писалась фактически своя модель DLSS.

В проекте Control был использован новый алгоритм, который получил условное обозначение DLSS 1.5. В данной версии Deep Learning Super-Sampling вообще не была задействована нейросеть. Связано это было с желанием разработчиков игры как можно быстрее выпустить Control. Версия DLSS 1.5 использует алгоритмы, написанные программистами вручную. В результате качество изображения заметно улучшилось, но некоторые недостатки все же остались.

В играх Deliver Us The Moon, Wolfenstein: Youngblood, MechWarrior 5: Mercenaries, Control, Minecraft RTX Beta и Bright Memory используется новая версия технологии, которая получила обозначение DLSS 2.0. Теперь алгоритм сразу повышает разрешение до более высокого, затем одна общая для всех игр нейронная сеть вставляет пропущенные пиксели, заимствуя их из предыдущих кадров игры. Аккумуляция сэмплов из нескольких кадров в более высоком разрешении позволяет DLSS 2.0 добавить обратно все мелкие геометрические и текстурные детали и мало чем отличается от рендеринга в нативном разрешении.

Новая версия DLSS поддерживает несколько уровней качества:

• Режим «Производительность» обеспечивает прирост производительности до двух раз и подходит для достижения максимальных результатов при высоком качестве изображения.
• Режим «Баланс» увеличивает производительность до семидесяти процентов, улучшая качество картинки относительно режима «Производительность».
• Режим «Качество» повышает производительность до пятидесяти процентов, максимально улучшая качество изображения.

Ниже приведены скриншоты, наглядно демонстрирующие качество изображения при включении разных режимов сглаживания. Нажмите на картинку, чтобы раскрыть ее в полном размере.

Примечательно, что скриншоты с разными алгоритмами работы сглаживания снимались в играх с разрешением 2560 х 1440. Далее уже на этих изображениях выбирались наиболее удачные фрагменты, которые вырезались в формате 638 х 1080. В завершение полученные части размещались на общем панно с разрешением 1920 х 1080.

В игре Control были сняты сразу три изображения. На первом фрагменте хорошо видно, что изображения с включенной технологией DLSS выглядят четче, чем фрагмент с традиционным мультисэмплингом.

Обратите внимание на листву растений, насколько четче они отображаются на фрагментах с включенным алгоритмом DLSS.

Вишенкой на торте стали документы, разбросанные на столе. Четкость отображения шрифтов буквально бросается в глаза.

В игре Deliver Us The Moon на первый взгляд наблюдаются идентичные по качеству изображения. Виной всему стала яркая световая палитра. Однако внимательно присмотритесь к эмблеме на груди космонавта и к его наручному компьютеру. Эти элементы на фрагментах с включенной технологией DLSS выглядят четче, чем на картинке с ТАА сглаживанием. Вдобавок при использовании традиционного сглаживания отражения ракеты и космонавта на стекле более замылены.

В игре MechWarrior 5: Mercenaries невооруженным взглядом видно, что на фрагментах с активированным алгоритмом DLSS боевой робот выглядит четче, чем на изображении с ТАА сглаживанием.

Также необходимо упомянуть о том, что компания NVIDIA планирует добавить поддержку технологии DLSS во все крупные игровые движки. Работа кипит вовсю, и уже в обозримом будущем выйдет большое количество проектов, поддерживающих трассировку лучей DLSS.

А в конце 2020 года в продаже появятся консоли нового поколения. Корпорации Sony и Microsoft уже подтвердили, что они будут поддерживать аппаратную трассировку лучей. Это изменит базовый уровень производительности, на который ориентируются разработчики игр.

Во все игры, в разработке которых принимает участие компания NVIDIA, по возможности будет добавлена поддержка новой версии DLSS. Она позволит повысить производительность видеокарт и создаст изображение, не отличимое от нативного разрешения. Это важно, ведь люди, купившие видеокарты GeForce RTX 2080 и GeForce RTX 2070 желают играть во все игры в разрешениях 2560 х 1440 и 3840 х 2160 при фреймрейте не ниже 60.

Теперь рассмотрим производительность видеокарт в различных режимах работы технологии DLSS 2.0.

Тестовая конфигурация, инструментарий и методика тестирования

Control

Настройки графики:

• Версия 1.09.
• DirectX 12.
• NVIDIA DLSS - выключено / качество / производительность.
• Уровень детализации - высокий.
• Разрешение текстур - ультра высокое.
• Фильтрация текстур - высокая.
• Разрешение теней - высокое.
• Фильтрация теней - средняя.
• Объемное освещение - высокое.
• Преграждение окружающего света в экранном пространстве - включено.
• Качество отражений на экране - высокое.
• Качество общих отражений - высокое.
• Сглаживание (MSAA) - 4X.
• Зернистость изображения - включена.
• Размытие в движении - включено.
• Трассировка лучей - выключена / среднее качество.

В игре Control при включении мультисэмплинга GeForce RTX 2060 Super и GeForce RTX 2060 начали «захлебываться» уже в разрешении 2560 х 1440. При этом оба ускорителя по естественным причинам были заметно медленнее флагмана прошлого поколения GeForce GTX 1080 Ti. После включения технологии DLSS в режиме «Качество» обе RTX карты показали высокие результаты в разрешении 3440 х 1440, а в режиме «Производительность» им покорилось разрешение 3840 х 2160. При этом далеко позади остался графический ускоритель GeForce GTX 1080 Ti.

Deliver Us The Moon

Настройки графики:

• Версия 1.4.2.
• DirectX 12.
• Сглаживание - TAA-высокое.
• NVIDIA DLSS - выключено / качество / производительность.
• Качество пост-обработки - эпическое.
• Качество текстур - эпическое.
• Разрешение теней - эпическое.
• Трассировка лучей - выключена / средняя.

В проектах Deliver Us The Moon и MechWarrior 5: Mercenaries наблюдались тенденции, похожие на расклад сил в игре Control. С той лишь разницей, что оба проекта оказались менее требовательными к графической подсистеме.

MechWarrior 5: Mercenaries

Настройки графики:

• Версия 1.0.236.
• DirectX 11.
• NVIDIA DLSS - выключено / качество / производительность.
• Дальность расстояния отрисовки - максимум.
• Качество эффектов - максимальное.
• Качество теней - максимальное.
• Качество текстур - максимальное.
• Качество листвы - максимальное.
• Качество пост-обработки - максимальное.
• Сглаживание - TAA.
• Качество сглаживания - максимальное.
• Фильтрация текстур - анизотропная х16.
• Улучшенное качество изображения - выключено.
• Трассировка лучей - выключена.

Wolfenstein: Youngblood

Настройки графики:

• Версия 1.0.9.
• Vulkan.
• Сглаживание - TAA (1TX).
• Размытие в движении - включено.
• Поле зрения - 90.
• Качество освещения - очень высокое.
• Качество теней - высокое.
• Качество частиц - очень высокое.
• Качество направленного затенения - высокое.
• Качество отражений - очень высокое.
• Качество декалей - очень высокое.
• Качество размытия в движении - очень высокое.
• Качество передачи изображения - высокое.
• Качество воды - очень высокое.
• Качество объемного изображения - высокое.
• Фильтрация текстур - анизотропная, 16х.
• Фильтрация декалей - анизотропная, 16х.
• Фильтрация освещения - анизотропная, 4х.
• Фильтрация изображения - анизотропная, 16х.
• Качество детализации - очень высокое.
• Отложенный рендеринг - включен.
• Удаление полигонов - отключено.
• Асинхронное вычисление - включено.
• Трассировка лучей - отключена / включена.
• NVIDIA DLSS - отключен / качество / производительность.
• Адаптивное затенение NVIDIA - отключено / включено.
• Хроматическая аберрация - включена.
• Глубина резкости - включена.
• Сглаживание глубины резкости - включено.
• HDR свечение - включено.
• Резкость - 2.0.
• Зернистость - 1.0.
• Масштабирование разрешения - отключено.

В игре Wolfenstein: Youngblood с включенным ТАА сглаживанием видеокарты GeForce RTX 2060 Super и GeForce RTX 2060 обеспечили комфортную производительность даже в разрешении 3840 х 2160. На первый взгляд проект настолько непритязателен к графической подсистеме, что необязательно включать технологию DLSS. Но, как говорится, производительности много не бывает, и дополнительный прирост FPS еще никому не вредил.

Необходимо отметить, что включение режима DLSS «Качество» в зависимости от разрешения и игры повысило производительность видеокарт GeForce RTX на внушительные 20-128%. В режиме DLSS «Производительность» результаты ускорителей выросли на еще более впечатляющие 30-217%. А после включения DLSS видеокарта GeForce RTX 2060 уверенно опередила флагман прошлого поколения GeForce GTX 1080 Ti. При этом в режиме DLSS «Производительность» младший RTX ускоритель продемонстрировал высокие результаты в разрешении 3840 х 2160 во всех протестированных играх.

NVIDIA Ray Tracing

После включения трассировки лучей в играх Control и Deliver Us The Moon производительность видеокарт GeForce RTX 2060 Super и GeForce RTX 2060 заметно снизилась. Тем не менее, в режиме DLSS «Производительность» обе видеокарты показали приемлемые результаты даже в разрешении 3840 х 2160. А такой грозный соперник, как GeForce GTX 1080 Ti, отстал от младшего ускорителя GeForce RTX 2060 на неприличные 165-410%.

При включенной трассировке лучей в проекте Wolfenstein: Youngblood в режиме DLSS «Качество» видеокарта GeForce RTX 2060 Super продемонстрировала приемлемую производительность даже в разрешении 3840 х 2160. Однако у его младшего сородича GeForce RTX 2060 в данном разрешении возникли серьезные проблемы. Виной тому стал малый объем набортной видеопамяти. Тем не менее, в таком тяжелом разрешении, как 3440 х 1440 ускоритель GeForce RTX 2060 уверенно показал высокие результаты.

Заключение

За прошедший год специалисты NVIDIA провели огромную работу по улучшению работы технологии DLSS. Благодаря их усилиям данный алгоритм обрел второе дыхание. Большим достижением стало значительно улучшившееся качество изображения, даже в режиме «Производительность». В результате включение технологии стало строго рекомендовано в играх, ее поддерживающих. Ведь помимо заметного роста производительности видеокарт, игрок получает и одно из самых качественных изображений.

На данный момент технология DLSS реализована в следующих играх: Anthem, Battlefield V, Bright Memory, Control, Deliver Us the Moon, Final Fantasy XV, MechWarrior 5: Mercenaries, Metro Exodus, Monster Hunter World, Shadow of the Tomb Raider и Wolfenstein: Youngblood.

Технология DLSS 2.0 позволила значительно упростить ее внедрение в создаваемые проекты. Как следствие, в обозримом будущем количество игр, поддерживающих данный алгоритм, значительно возрастет.

Это в свою очередь позволит реализовать потенциал, заложенный в видеокарты GeForce RTX. Шутка ли, включение технологии DLSS в режиме «Производительность» позволило младшему графическому ускорителю GeForce RTX 2060 продемонстрировать высокие результаты в разрешении 3840 х 2160 во всех протестированных играх. При этом позади остался флагман прошлого поколения GeForce GTX 1080 Ti.

Правда, данные свершения были достигнуты при выключенной трассировке лучей. Но и при включенной трассировке лучей в режиме «Производительность» видеокарта GeForce RTX 2060 уверенно показала высокие результаты в разрешении 3440 х 1440. Согласитесь, это впечатляющее достижение для ускорителя среднего ценового сегмента.

Что уж говорить о более мощных видеокартах GeForce RTX, перед которыми открывается довольно радужное будущее.

Благодарю за помощь в подготовке материала к публикации: donnerjack.