NEWS / DLSS: Wie diese Technologie die Gaming-Branche verändert
RTX 40-Grafikkarten unterstützten DLSS 3
09.05.2023 07:00 Uhr    0 Kommentare

Die DLSS-Technologie steht für „Deep Learning Super Sampling“ und ist eine von Nvidia entwickelte künstliche Intelligenz- und Grafiktechnologie, die eine hohe Leistung bei Videospielen liefert, manchmal sogar ohne Abstriche bei der Bildqualität und höheren Einstellungen der Spiele. Analysiert man den Begriff, kommt man zu der Bezeichnung „Super Sampling“, einer allgemeinen Technik, bei der ein Bild in einer Auflösung berechnet wird, die höher als die Zielauflösung ist.

Die DLSS-Technologie ist auch mit „Deep Learning“ verbunden und in den neuen RTX 40-Grafikkarten bereits in der dritten Generation vorhanden. Charakteristisch für das neuronale Netzwerk ist das Lernen, und genau das ist es, worum es eigentlich bei dieser Technologie geht. Das neuronale Netzwerk bei DLSS wird mit Daten gefüttert und lernt, das Bild zu berechnen. Die Entwicklung von Deep Learning Super Sampling steht in direktem Zusammenhang mit Raytracing.

Nvidia DLSS nimmt mehrere Bilder mit einer geringeren Auflösung auf und verwendet Bewegungsdaten und Rückmeldungen aus früheren Bildern, um Bilder in nativer Qualität daraus zu rekonstruieren. Gleichzeitig verbessert es die visuelle Leistung, so dass höhere Performance und FPS erreicht werden. Auf den ersten Blick mag dies nicht realistisch erscheinen, aber diese Technologie hat sich in der Praxis bereits bewährt, und dank dieser Technologie werden Spiele noch realistischer.

Direktvergleich einer In-Game-Szene mit (rechts) und ohne DLSS (links).

Direktvergleich einer In-Game-Szene mit (rechts) und ohne DLSS (links). (Bildquelle: Nvidia)

Nun steht diese Technologie nur Besitzern einer RTX-Grafikkarte zur Verfügung. Mit DLSS funktionieren viele moderne Videospiele, wie zum Beispiel „Hogwarts Legacy“ und viele weitere aktuelle Toptitel. Im Laufe der Zeit hat Nvidia es allerdings versucht, diese Grafiktechnologie zugänglicher für die Entwickler von Spielen zu machen. Allerdings laufen viele Spiele noch nicht auf DLSS ‒ vor allem wenn es um die Spiele ohne hohe Auflösung und technische Anforderungen geht, wie z.B. Online Cookie Casino Spiele.

Die aktuellen Ada-Architektur der GeForce RTX 40 Grafikkarten verfügt über einen völlig neuen Optical Flow Accelerator und eine KI-Frame-Generierung, die die Bildraten von DLSS 3 gegenüber dem vorherigen DLSS 2.0 um das bis zu 2-fache steigert, während die native Bildqualität beibehalten oder übertroffen wird. Im Vergleich zum herkömmlichen Rendering ist DLSS 3 letztendlich bis zu 4x schneller und bietet gleichzeitig eine niedrige Systemlatenz, so Nvidia.

Das Hauptprinzip von DLSS ist somit die Umwandlung von niedrig aufgelösten Bildern in Frames mit höherer Auflösung, bis zu 4K, ohne dass die Qualität verloren geht. Dieser Ansatz für das Rendern von Spielszenen bietet dem Endbenutzer einige sehr wichtige Vorteile, vor allem die geringere Belastung des Grafikprozessors, da dieser immer kleinere Bilder verarbeiten muss. Außerdem wird die Wärmeentwicklung auf der Grafikkarte erheblich reduziert, was der Schlüssel für einen langfristigen Betrieb ohne Ausfälle ist. Die FPS wird dadurch auch erhöht, da es für die Hardware leichter und einfacher ist, mehrere kleine Bilder pro Zeiteinheit zu verarbeiten.

Eine Funktion von DLSS ab der 2. Generation ist das Antialiasing des Bildes im Spiel, basierend auf dem Prinzip des „Super Sample“ Technologie. Einfach ausgedrückt sieht das so aus: ein Bild wird mit einer Qualität gezeichnet, die über der gewünschten Auflösung liegt, und dann auf die gewünschte Auflösung komprimiert („Downsampling“). Das Ergebnis ist, dass die Farbe jedes Pixels in der realen Auflösung aus mehreren Unterpixeln in der virtuellen Auflösung berechnet wird. Dadurch wird die Bildqualität erheblich verbessert. DLSS macht Spiele schneller ‒ die FPS steigen, die maximalen Auflösungen erhöhen sich, und das alles wirkt sich letztlich direkt auf die Spielbarkeit der Inhalte aus und erhöht deren Immersion.

Durch Verwendung von DLSS wird die Grafikleistung enorm gesteigert.

Durch Verwendung von DLSS wird die Grafikleistung enorm gesteigert. (Bildquelle: Nvidia)

Alle anderen Antialiasing-Mechanismen (MSAA, FSAA und andere) verwenden dazu die Shader der Grafikkarte, im Fall von Nvidia heißen sie CUDA. Dies bedeutet, dass ihre Einbeziehung erhebliche Auswirkungen auf die Leistung hat, da ein Teil der Rechenleistung der Grafikkarte für das Antialiasing verwendet werden muss. Dies gilt nicht für DLSS, da Nvidia hierfür separate Tensor-Kerne entwickelt hat. Sie handhaben Antialiasing mit Deep Learning Super Sampling, wodurch sie gleichzeitig CUDA Blöcke frei lassen werden. Dies wirkt sich direkt auf die Leistung und die Anzahl der angezeigten Bilder pro Sekunde aus.

Wie funktioniert das? Der gesamte Prozess nutzt die bereits erwähnten Tensor-Kerne und Deep Learning. Alles beginnt mit einem neuronalen Netzwerk, das Nvidia darauf trainiert hat, Frames aus Spielen so zu verarbeiten, dass am Ende die höchstmögliche Qualität herauskommt. Das neuronale Netzwerk lernt also, aus nur einem Sample pro Pixel des Originalbildes 64 Samples pro Pixel zu erstellen. Um dies in eine etwas einfachere Sprache zu übersetzen ‒ eine richtig trainierte künstliche Intelligenz erzeugt aus einem niedrig aufgelösten Bild ein hochqualitatives, hochauflösendes Bild. Solche Anweisungen werden dann in Tensor-Kerne geschrieben, die somit wissen, wie sie die Kanten in einzelnen Spielen glätten können.

Leider hat Nvidia DLSS nur einen gravierenden Nachteil ‒ diese Technologie kann nicht in allen Spielen eingesetzt werden. Oder vielleicht ist es anders ‒ man kann jedes von ihnen verwenden, wenn sein Schöpfer diese Lösung implementiert. Und damit ist es nicht ganz so einfach. Als die neuen GeForce RTX 20-Grafikkarten vorgestellt wurden, wurde angekündigt, dass 25 Produktionen irgendwann Deep Learning Super Sampling unterstützen werden. Aktuell gibt es bereits eine Reihe von Spielen die DLSS in zweiter (RTX 30) oder sogar schon dritter Generation (RTX 40) unterstützten.

Nvidia DLSS ist sicherlich eine sehr interessante Technologie, die einen großen Sprung in Leistung der Spiele ermöglicht hat. Das Unternehmen hat künstliche Intelligenz nicht nur zur Verbesserung der Grafikqualität, sondern vor allem zur Steigerung der Effizienz eingesetzt. Es ist zwar schade, dass bisher nur ausgewählte Spiele diese Lösung nutzen können, Nvidia ist aber sicher, dass die Liste der DLSS-Spiele im Laufe der Zeit weiter wachsen wird. DLSS ist mittlerweile in über 200 Spielen und Apps verfügbar, von den größten Blockbustern wie Cyberpunk 2077 und Spider-Man Remastered bis hin zu Indie-Favoriten wie Deep Rock Galactic.

Quelle: Hardware-Mag, Autor: Patrick von Brunn
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