DLSS 3 und Reflex im Gesamtpaket

Call of Duty Modern Warfare 3 in der Praxis

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Besonders im kompetitiven Gaming und in Ego-Shootern sind niedrige Latenzen wichtig – FPS sind an dieser Stelle nicht Alles. NVIDIA hat dazu die Reflex-Technologie entwickelt, welche die Systemlatenz um die Hälfte reduziert. Wie genau Reflex funktioniert und welche Vorteile dies bietet, schauen wir uns im Folgenden genauer an.

Der primäre Anhaltspunkt für die Beurteilung der Hardwareleistung sind die Bilder pro Sekunde (FPS). Hohe FPS im Zusammenspiel mit einer möglichst geringen Varianz des Abstandes der einzelnen Frames, also die Frametimes, sind schon einmal eine gute Basis für ein möglichst sorgenfreies Gaming-Erlebnis.

Mit jedem Frame werden auch die Systemabfragen mit einbezogen. Bewegt ein Spieler bei 60 FPS die Maus, werden dessen Eingaben alle 16,6 ms im nächsten Frame beachtet. Bei 240 FPS sind es theoretisch 4,2 ms. Aber es gibt hier noch die Systemlatenz, welche die Verzögerung zwischen einer Befehlseingabe (dies kann ein Mausklick für die Abgabe eines Schusses sein) und der Ausgabe des Frames auf dem Bildschirm beschreibt. Wie unser Beispiel bei 60 und 240 FPS zeigt, stehen die Latenzen und die FPS in einem gewissen Verhältnis zueinander.

Dieser Artikel ist in Zusammenarbeit mit Notebooksbilliger.de entstanden, wo ihr Gaming-Notebooks, Gaming-PCs und die entsprechenden Einzelkomponenten wie die Grafikkarten der GeForce-RTX-40-Serie von NVIDIA findet.

Was ist die Systemlatenz überhaupt?

Was wir hier als Systemlatenz beschrieben haben, setzt sich aber aus mehreren Komponenten zusammen.

• Peripherie-Latenz: Jede Maus und jede Tastatur müssen eine Eingabe erkennen und an den PC weitergeben.
• Spiel-Latenz: Die Eingaben müssen im Spiel und auf der CPU verarbeitet werden – der Einfluss der Eingabe auf das Geschehen auf dem Monitor wird berechnet und das Ergebnis dessen an die Grafikkarte weitergegeben
• Render-Latenz: In der Render Queue werden zu berechnende Frames abgelegt und abgearbeitet
• Display-Latenz: Auch das Übermitteln der Ausgabe von der Grafikkarte an das Display und dessen Verarbeitung bis zur letztendlichen Darstellung benötigt Zeit.

Die eben von uns genannten 16,6 ms für das Rendern eines Frames bei 60 FPS beziehen sich nur auf die Render-Latenz, also die eigentliche Aufgabe der GPU. Was davor und dahinter geschieht, können wir mit einem reinem FPS-Wert nicht erfassen.

Noch detaillierter betrachtet, zeigt sich der komplexe Aufbau der Gesamtlatenz in ihren einzelnen Komponenten. Hardware, Treiber und viele einzelne Schritte mit CPU- und GPU-Arbeit sind notwendig, damit ein Frame am Ende auf dem Display auftaucht.

Einige dieser Punkte lassen sich gar nicht oder kaum weiter optimieren. Zudem zeigt die Darstellung, dass es Bereiche gibt, die einen geringeren Einfluss und daher recht wenig Optimierungspotenzial haben und andere, bei denen sich eine solche durchaus lohnen könnte. Die Render Queue, die bereits als Faktor erwähnt wurde, ist ein solcher Bereich, den man sich einmal genauer anschauen kann.

Der Übergabe-Punkt in der Render Queue in den letztendlichen Rendering-Prozess ist entscheidend. Je länger die Render Queue ist, desto älter sind die Informationen bzw. die Ergebnisse aus dem Sampling und der Simulation der Eingaben, die dann letztendlich in den gerenderten Frame einfließen.

NVIDIA Reflex ist nun einerseits eine Software-Technologie, die Spieleentwickler per SDK einbauen und damit die Latenz verkürzen können und andererseits auch eine Möglichkeit für Tester - und auch Spieler - diese Latenz zu messen und eigene Rückschlüsse daraus zu ziehen. Einerseits gemessen bzw. angezeigt werden, kann die Gesamtlatenz in einer Kombination aus kompatibler Hardware (Maus, Monitor und Reflex Latency Analyser) oder mittels eines Overlays in der GeForce Experience. Hier muss man wieder eine Abstufung machen, denn nur wenn ein zu Reflex kompatibler Monitor und eine kompatible Maus verwendet werden, können die System-, Maus- und Render-Latenz getrennt voneinander analysiert werden. Ohne diese Komponenten wird noch die Renderlatenz angezeigt.

Unterstützt wird NVIDIA Reflex ab der GeForce-GTX-900-Serie (Maxwell) was zugleich bedeutet, dass Millionen Spieler in den Genuss von Reflex kommen können, auch wenn sie nicht die allerneueste Hardware besitzen.

Wie die Latenz niedrig gehalten wird

Um die Latenz nun so niedrig wie möglich zu halten, gibt es viele Möglichkeiten. Der Einfluss der Eingabegeräte selbst ist, wie auf den Darstellungen zu erkennen war, nur sehr gering. Geringe Abtastraten der Maus spielen sicherlich für die Genauigkeit ein Rolle, weniger aber für die Latenz.

Um die Render Queue möglichst kurz zu halten, ist eine leistungsstarke GPU wichtig. Auch ein möglichst schneller Prozessor spielt eine gewisse Rolle, denn er ist im ersten Schritt dafür verantwortlich, wie schnell die Daten verarbeitet und die Render Queue aufgebaut werden. Hier kommt dann auch schon das DLSS ins Spiel, denn mittels AI-Upsampling lassen sich die FPS maßgeblich erhöhen, was bereits einen gewissen Einfluss auf die Latenz hat. Welchen Einfluss der Einsatz von DLSS auf die FPS hat, schauen wir uns gleich am Beispiel von Call of Duty: Modern Warfare 3 an.

Mit den größten Einfluss aber hat die Integration von Reflex in die Spiele selbst, denn darüber hat NVIDIA einen Einfluss darauf, wann die Daten der Eingabe und der zu berechnende Frame zusammengeführt werden. Logisch, je zeitlich enger die Einformationen der letzten Eingabe und der Start des Renderings eines Frames zusammenliegen, desto aktueller sind diese Eingabedaten und desto besser passen sie zur Ausgabe des Frames.

Eine Liste aller Spiele mit Reflex sowie der kompatiblen Hardware in Form von Reflex-Monitoren und Reflex-Mäusen gibt es direkt bei NVIDIA. Einige Spiele sind inzwischen sogar schon dazu übergegangen, Reflex standardmäßig zu aktivieren. Bei anderen wiederum muss dies noch manuell getan werden.

DLSS 3 und der Einfluss auf die Latenz

Zusammen mit DLSS 3 eingeführt, wurde die Frame Generation – also die künstliche Generierung von Frames. Anhand der bisherigen Erläuterung lässt sich sicherlich recht gut erkennen, dass die Erzeugung dieses Frames auch bedeutet, dass es zu diesem keinerlei neue Eingabewerte gibt, die im Frame bedacht werden können. Die Input-Lag würde ohne den Einsatz von Reflex zwangsläufig höher ausfallen.

Ein Spiel, welches daher DLSS 3 und Frame Generation einsetzt, setzt hier auch immer die Aktivierung von Reflex (wenn angeboten) voraus. NVIDIA will damit verhindern, dass es zu einem negativen Einfluss auf das Spielerlebnis durch den höheren Input-Lag kommt. Das Zusammenspiel aus DLSS 3 und der Latenz muss aber keineswegs ein schlechtes sein, denn im Idealfall sinkt der Input-Lag gegenüber dem Einsatz von DLSS 2 ohne Reflex sogar. Reflex ohne DLSS 3 zu nutzen, ist aber natürlich ebenfalls weiterhin möglich.

Aber klar ist auch, echte 120 FPS (egal ob nativ gerendert oder mittels DLSS 2 erreicht) sind besser als 120 FPS, die nur mittels DLSS 3 und Frame Generation ermöglicht werden. Wir reden hier dann von 120 FPS bzw. einer entsprechenden Abtastrate für den Input-Lag (DLSS 2) gegenüber einer Abstastrate von nur 60 FPS die per Frame Generation theoretisch auf 120 FPS hinauslaufen. Reflex hilft an dieser Stelle aber und kompensiert den vermeintlich höheren Input-Lag.

Call of Duty: Modern Warfare 3 – Benchmarks

Das Ziel für Call of Duty: Modern Warfare 3 sind möglichst viele FPS und dies verlangt natürlich auch nach einer entsprechend schnellen Grafikkarte. Auf die drei typischen Ausgabeauflösungen von 1.920 x 1.080, 2.560 x 1.440 und 3.840 x 2.160 Pixel haben wir die Leistung dreier ebenso typischer Leistungsklassen der aktuellen GeForce-RTX-40-Generation hin untersucht.

Verwendete Hardware:

• Intel Core i9-14900K
• ASUS ROG Maximus Z790 Apex
• 32 GB an DDR5-7200
• GeForce 546.17

Für eine GeForce RTX 4060 sollten eine Darstellung in 1080p das Ziel sein und hier erreichen wir ohne jegliche AI-Unterstützung bereits fast 90 FPS. Davon ausgehend, ist mit DLSS 3 und Frame Generation eine weitere Leistungssteigerung auf bis zu 140 FPS möglich. Die herausfordernde Darstellung in Call of Duty: Modern Warfare 3 bringt eine GeForce RTX 4060 aber auch an ihr Limit.

Für eine Ausgabe in QHD sollte eine GeForce RTX 4070 vorgesehen werden und insgesamt kommen wir mit der gebotenen Leistung in der höheren Auflösung bereits auf mehr als 100 FPS ohne die DLSS-3-Unterstützung. Bereits mit DLSS 3 im Qualität-Preset erreichen wir mehr als 160 FPS. Über die weiteren DLSS-Presets kommen wir mit der GeForce RTX 4070 letztendlich auf mehr als 230 FPS.

In der nächsten Auflösungsstufe von 4K kommt die GeForce RTX 4080 bereits fast auf 100 FPS und von dieser Ausgangsbasis ausgehend sind über die DLSS-Presets 120, 145, 150 und bis zu 180 FPS möglich.

Messung der PC-Latenzen

Die eigentliche Frage ist aber, wie sich die PC-Latenzen durch den Einsatz von DLSS 3 und Frame Generation verhalten. Dazu muss man immer im Hinterkopf behalten, dass wir für die drei verwendeten Grafikkarten auch drei unterschiedliche Auflösungen mit einem ebenfalls unterschiedlichen FPS-Niveau heranziehen.

• GeForce RTX 4080: 2160p
• GeForce RTX 4070: 1440p
• GeForce RTX 4060: 1080p

Durchgängig wird die PC-Latenz durch den Einsatz von Reflex reduziert, teilweise recht deutlich. Durch den Einsatz von DLSS 3 und Frame Generation erhöht sich die PC-Latenz leicht, gleichzeitig werden aber auch deutlich mehr FPS dargestellt. Als DLSS-Preset verwendet, haben wir das Leistungs-Preset. Zur besseren Übersicht, hier eine Tabelle der Messwerte:

Über die verschiedenen Leistungsklassen zeigt sich: Der reine Einsatz von Reflex bietet die niedrigsten Latenzen. Aber die Kombination aus DLSS 3 und Reflex bietet noch immer deutliche niedrigere Latenzen als wenn man gänzlich auf Reflex verzichtet. Durch den Einsatz von DLSS 3 und Frame Generation können die FPS aber um etwa 55 bis 90 % erhöht werden.

Und die Bildqualität?

Anhand zweier Szenen haben wir uns die Bildqualität im nativen Rendering sowie in den vier DLSS-Presets Qualität, Ausgewogen, Leistung und Ultra-Leistung angeschaut.

Szene 1:

Szene 2:

Für einen direkteren Vergleich schauen wir uns die Unterschiede zwischen dem nativen Rendering und dem DLSS-Preset Qualität noch einmal genauer an.

Szene 1:

Bildvergleich

Szene 2:

Bildvergleich

NVIDIA hat DLSS in den vergangenen Monaten noch einmal deutlich weiterentwickelt. Mit DLSS 3 kam nicht nur die Frame Generation hinzu, auch ist die Bildqualität machte noch einmal einen deutlichen Sprung. Wir vergleichen hier die native Darstellung gegen DLSS im Leistungs-Preset. Auch der direkte Vergleich zeigt keine, oder nur geringe Qualitätsunterschiede. Wie die Benchmarks gezeigt haben, steigen die FPS aber an. Der Spieler kann also durchaus auf die Unterstützung von DLSS 3 und Frame Generation setzen, ohne dabei eine geringerer Bildqualität hinnehmen zu müssen.

Fazit

In Call of Duty: Modern Warfare 3 erreichen selbst die Einsteiger-Modelle hohe FPS und schon mit den mittleren Qualitätseinstellungen. Sollten es aber die höchsten Qualitätseinstellungen sein, dann spricht eigentlich nichts dagegen, die Unterstützung von DLSS in Anspruch zu nehmen.

Die Aktivierung von Frame Generation hätte einen negativen Einfluss auf die PC-Latenz bzw. den Input-Lag. Diesen kompensiert NVIDIA mit der verpflichtenden Aktivierung von Reflex. Aber auch und vor allem die Aktivierung von Reflex als alleinige Option zur Reduzierung der Latenz ist für Online-Spieler im Shooter-Segment fast schon Pflicht. Argumente darauf nicht zurückzugreifen, gibt es eigentlich nicht. 

Im Zusammenspiel mit DLSS 3 und Frame Generation aber sollte man schon ein gutes Grundniveau an FPS haben, die dann mithilfe von Frame Generation ergänzt werden, damit die Latenz nicht in die Höhe schießt und dies auch mittels Reflex nicht mehr kompensiert werden kann.

An dieser Stelle muss man sich aber nicht auf unsere Zahlen oder die des Herstellers verlassen. Zur Analyse sind auch weder Reflex-Monitor noch Reflex-Maus notwendig. Das Performance Overlay der GeForce Experience zeigt die PC-Latenz an und ein Wechsel von Reflex an/aus, DLSS und DLSS mit Frame Generation (dann immer mit Reflex) zeigt dem Nutzer, welche Einstellung die niedrigsten Latenzen erreicht und offenbart dann auch, ob die FPS ausreichen.

Nahezu alle kompetitiven Online-Shooter bieten eine Unterstützung von Reflex bzw. diese wurden von den Entwicklern umgesetzt. Die vollständige Liste gibt es bei NVIDIA.

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