Bessere Grafikqualität

DLSS wird weiter optimiert

Bereits mehrfach haben wir uns mit dem Thema Deep Learning Super Sampling oder kurz DLSS beschäftigt. Anfänglich gab es noch große Defizite in der Bildqualität, die vor allem in Battlefield V auffällig waren. Auch in Metro: Exodus und Anthem oder Shadow of the Tomb Raider waren noch Probleme in der Darstellungsqualität erkennbar, was auch Titel wie Anthem betraf. Erst mit Control konnten wesentliche Verbesserungen festgestellt werden.

NVIDIA hat nach eigenen Angaben in den vergangenen Wochen und Monaten zahlreiche Verbesserungen einfließen lassen. Diese wollen wir uns einmal genauer anschauen. Auswirkungen haben diese vor allem auf Deliver us the Moon und Wolfenstein: Youngblood. In beiden Titel nehmen wir das DLSS genauer unter die Lupe. Zur Übersicht zunächst einmal eine Übersicht der bisherigen Artikel zum Thema DLSS: 

• DLSS in Final Fantasy XV
• DLSS in Battlefield V
• DLSS in Metro: Exodus
• DLSS in Shadow of the Tomb Raider
• DLSS in Anthem
• DLSS in Control

Zunächst einmal aber wollen wir noch einmal erläutern, was hinter DLSS überhaupt steckt.

Hintergrund zu DLSS

Man kann sich das dazugehörige Deep-Learning-Netzwerk als Black Box vorstellen. Eingangsdaten sind zum einen das von der eigenen Grafikkarte gerenderte Bild (in einer niedrigeren Auflösung als die Zielauflösung) sowie vordefinierte Idealzustände eines gerenderten Bildes. Diese liegen in einem 64x Supersampling (64xAA) vor und wurden auf einem SATURN V getauften Supercomputer bei NVIDIA berechnet. Aus der Differenz des durch die eigene Grafikkarte gerenderten Bildes und dem Idealzustand für das Spiel wird die Ausgabe erstellt. Dieses Inferencing findet auf den Tensor Cores statt.

Im Endeffekt ist der DLSS-Algorithmus ein hochspezialisierter (und temporaler) Upsampling-Filter. Das Resultat kann nicht mit einem direkten Rendering auf der nativen Auflösung gleichgesetzt werden, nähert sich diesem abhängig von den Trainingsdaten und den Optimierungen aber stark an. Um auf ein gleiches Ergebnis zu kommen, müssten die Trainingsdaten unendlich groß sein und das Deep-Learning-Netzwerk ebenso unendlich lange trainiert werden. Man wird also im Vergleich zu den Trainingsdaten immer Artefakte und Ungenauigkeiten haben - die Frage ist, ob diese auch sichtbar sind.

Da die Trainingsdaten aber in diesem Falle als 64x Supersampling vorliegen, kann der 2K-Frame mit Upscaling auf 4K besser aussehen, als das nativ berechnete 4K-Frame. Das Training ist ein entscheidender Faktor, der am Ende zu einem möglichst guten Ergebnis beiträgt. Je mehr trainiert wird, desto besser wird der Algorithmus.

DLSS 2x wird im zweiten Schritt als Eingangswert einen gerenderten Frame aus der Grafikkarte in der geplanten Ausgabeauflösung hernehmen und über das Inferencing mit den Trainingsdaten abgleichen. Im ersten Schritt und in den aktuellen Tests findet aber immer ein Upscaling statt. NVIDIA hat wie gesagt in den vergangenen Monaten offenbar zahlreiche Verbesserungen in DLSS eingepflegt. In Control wurden diese erstmals deutlich sichtbar.

Deliver us the Moon - DLSS

Als erstes schauen wir uns Deliver us the Moon an. Das Spiel bietet RTX-Effekte und DLSS. Schon vor dem Start des Spiels muss man sich für eine Ausführung mit DirectX-11- oder DirectX-12-API entscheiden. Nur unter DirectX 12 sind die RTX-Effekte und DLSS verfügbar. In den Einstellungen können die RTX-Effekte in den Stufen Aus, Medium, High und Epic ausgewählt werden. Je nachdem welche Einstellung man hier vornimmt, werden entweder nur Spiegelungen ausgeführt oder auch die Beleuchtungssituation per Raytracing berechnet.

Aber auch bei den DLSS-Einstellungen besteht nicht nur die Wahl zwischen An und Aus, sondern auch in der Bildqualität zwischen Performance, Balanced und Quality. Wir konzentrieren uns auf den Vergleich zwischen Aus und Quality. Die Details in der Darstellung sind ohnehin kaum noch erkennbar – vor allem nicht in einer flüssigen Bewegung im Spiel.

Kommen wir also zu den ersten Vergleichen zwischen DLSS On/Off in Deliver us the Moon:

Wie bei allen DLSS-Titeln geht es darum die Details im Auge zu behalten. Zäune sind für DLSS immer eine Herausforderung. Auf den ersten Blick stellt dies in Deliver us the Moon schon einmal kein größeres Problem dar.

Auch der zweite Vergleich der Screenshots lässt keinerlei offenkundige Unterschiede erkennen.

Wir werden später noch genauer auf die Screenshots schauen, aber auch im dritten Vergleich sind auf die Unterschiede in der Darstellungsqualität allenfalls zu erahnen. Einmal mehr sei darauf hingewiesen, dass wir hier Screenshots vergleichen. Im flüssigen Spiel sind die Detailunterschiede gar nicht wahrzunehmen.

Oftmals hat DLSS auch Probleme in der Darstellung von Bodentexturen und Details am Boden, aber auch davon ist auf den ersten Blick nichts zu sehen.

Feine Details können durch das Upscaling im DLSS etwas leiden. Auf den gesamten Screenshot betrachtet lässt sich dies in der Beschriftung der Zeichnung erkennen. Die Schritt verliert etwas an Schärfe.

Nun wollen wir uns die Screenshots in Ausschnitten noch etwas genauer anschauen. Hier haben wir an zwei Antennen herangezoomt. Hier kann das DLSS unserem Empfinden sogar in der Darstellung etwas Schärfe hinzufügen, die in diesem Fall nicht deplatziert wird.

Die sonst so kritische Darstellung von Zäunen und dünnen Linien wie Kabeln erledigt die DLSS-Umsetzung in Deliver us the Moon ebenfalls sehr gut. An den Rändern des Zaundrahtes sind feine Unschärfen zu erkennen, die in der Bewegung aber keinerlei Rolle mehr spielen.

Die eben schon in der Gesamtübersicht des Screenshots angesprochene Schrift verliert mit DLSS etwas an Schärfe, bleibt aber noch immer lesbar. Es gehen also keine Details verloren oder dergleichen. Genau das tat die Anwendung von DLSS in der ersten Umsetzung zum Beispiel in Battlefield V noch.

Deliver us the Moon - RTX

DLSS kann nur verwendet werden, wenn die Raytracing-Effekte genutzt werden. Welche Auswirkungen diese auf die Darstellung haben, wollen wir ebenfalls in ein paar Screenshots vergleichen.

Neben den Reflexionen wird mittels Raytracing vor allem die Berechnung der Schatten verbessert. Anstatt der sonst üblichen klassische Shadow Maps, die für jedes Objekt einen vordefinierten Schattenwurf festlegen (die keinerlei Dynamik hinsichtlich des Lichteinfalls haben), wird der Schattenwurf auf darunterliegenden Oberflächen mittel RTX korrekt berechnet. Durch die Contact Shadows wird der Szene und den darin abgebildeten Objekten mehr Tiefe verliehen.

Deliver us the Moon - Benchmarks

Kommen wir zu den Benchmarks, die wir mit den maximalen Qualitätseinstellungen in den Auflösungen 2.560 x 1.440 und 3.840 x 2.160 Pixeln erstellt haben.

Für Deliver us the Moon steigen die FPS mit der Aktivierung von DLSS um etwa 60 % an. Für Auflösungen von 2.560 x 1.440 und 3.840 x 2.160 Pixel sorgt alleine das DLSS je nach vorhandener Hardware dafür, dass wir von flüssigen FPS sprechen können. In UHD sehen wir sogar mehr als doppelt so hohe FPS. Natürlich hat man immer noch die Wahl, die RTX-Reflexionen gänzlich abzuschalten.