DLSS: hoe AI gratis frames genereert

Computeronderdelen worden alsmaar sneller en sneller. De wet van Moore zegt dat het maximale aantal transistoren op een computerchip elke twee jaar verdubbelt. Daarmee worden CPU’s, GPU’s, RAM-geheugen en opslag alsmaar sneller. Tegelijk groeit ook de kwaliteit van beeldschermen én is er op technologisch vlak heel wat meer mogelijk dan een aantal jaren geleden. Zo kan je tegenwoordig gamen met ray tracing, waarbij lichtweerkaatsingen in real-time door de GPU berekend worden of in 8K-kwaliteit. GPU’s mogen dan wel sneller en sterker worden: games en andere programma’s worden door die ontwikkelingen steeds intensiever om te draaien. Om die innovaties bij te benen wordt je grafische kaart ondersteund door ‘DLSS’ en artificiële intelligentie.

Om van die technologie te kunnen profiteren heb je wel de juiste videokaart nodig: alleen kaarten uit Nvidia’s RTX-reeks bieden ondersteuning voor DLSS – maar wat betekent dat precies?

DLSS is een familie van technologieën

DLSS is de afkorting voor ‘Deep Learning Super Sampling’ en omvat eigenlijk een familie aan verschillende technologieën. De eerste implementatie van de technologie dateert uit 2019. Sindsdien werd de technologie langs alle kanten bijgeschroefd en geïnnoveerd. Het is dus niet zo dat de naam ‘DLSS’ op één technologie van toepassing is. De term wordt zowel gebruikt om naar de GPU-technologie in zijn geheel te verwijzen als naar de aparte onderdelen ervan – zelfs als er strikt genomen geen ‘super sampling’ aan te pas komt.

Super Sampling

De eerste iteraties van Nvidia’s DLSS-technologie spitsten zich voornamelijk toe op ‘super sampling’. Niet toevallig zag de technologie het levenslicht nadat de eerste 4K-schermen op de markt verschenen. Op het eerste gezicht is de sprong van 720p (HD) naar 1080p (Full HD) en daarna 1440p (Quad HD) en 4K (Ultra HD) niet zo heel groot. Vooral als je wat verder van je scherm zit, zoals bij een tv-toestel het geval is, is er niet zo’n groot verschil te zien tussen Quad en Ultra HD.

Op het eerste gezicht zou je het niet zeggen, maar tussen Quad HD en Ultra HD zit een wereld van verschil voor je grafische kaart. Dit verschil kan je zelf ook uitrekenen. Een QHD-scherm bestaat uit 2560×1440 pixels, terwijl dat er voor een UHD-display maar liefst 3840×2160 zijn. Voor je ogen mag het verschil dan niet zo groot zijn, toch zadel je die grafische processor met een heleboel extra rekenwerk op.

Om daaraan het hoofd te kunnen bieden speelt Nvidia eigenlijk een beetje vals. Schakel je DLSS in om een game in pakweg UHD te spelen, dan zal je GPU die game maar op QHD of zelfs FHD gaan renderen. Een upscaling-algoritme, getraind door beelden uit de videogame, zorgt er dan voor dat je uiteindelijk een hogere resolutie te zien krijgt.

Deep Learning

Dat zelflerende aspect is één van de belangrijkste aspecten voor DLSS: zonder trainingsmateriaal kan upscaling voor allerlei artifacten zorgen. In 2019 was DLSS nog grotendeels een compromis: de technologie stelt je in staat om je games op een hogere resolutie en aan een snelle framerate te spelen, met het risico op enkele eigenaardigheden. Zo durft het nog wel eens gebeuren dat een bladerdek of de textuur van een oppervlak licht vervormd wordt door het upscaling-algoritme.

Inmiddels heeft de AI achter DLSS ‘geleerd’ om meeste van die defecten weg te werken. De technologie maakt namelijk gebruik van bewegingsgegevens en statistieken van eerdere frames. In den beginne moest DLSS nog game per game afgesteld worden: gegevens waren dus steeds beperkt tot één game. Met de komst van DLSS 2.0 is het systeem echter algemeen toepasbaar geworden. Achter de schermen traint Nvidia de algoritmes met verschillende games om het algoritme verder te verbeteren, waardoor het dus nu voor élke game beter wordt. Daardoor is DLSS nu ook heel wat beter in staat om bijvoorbeeld een weg- of bladerdek in ere te laten.

DLSS 3.0

De laatste toevoeging die Nvidia aan het DLSS-assortiment toevoegt is DLSS 3.0. Dat is een ietwat eigenaardige benaming, aangezien er niet echt super sampling bij aan bod komt. Eigenlijk is hetgeen DLSS 3.0 naar tafel brengt heel wat straffer dan super sampling. In plaats van de resolutie van een beeld te verhogen genereert DLSS 3.0 volledige beelden of frames. Frame Generation (FG), zoals de techniek heet, is een extra manier om je game beter te doen draaien.

Die frames zal je wel enkel kunnen genereren als je een 40-series GPU hebt: de technologie is afhankelijk van de Optical Flow Accelerator die in de videokaarten zit ingebouwd. De optische flowaccelerator is in staat om beelden te analyseren. Om frames te genereren baseert de accelerator zich op informatie uit twee frames, waaruit het een ‘optical flow field’ kan destilleren. Samen met bewegingsvectoren die in videogames worden ingebakken stelt dat DLSS 3.0 in staat om volledige frames te genereren.

Prestatieverbetering

Dat klinkt allemaal goed en wel, maar wat krijg je nu precies voor terug? Volgens de berekeningen van Nvidia zorgt DLSS 3.0 ervoor dat je GPU maar 1/8^ste van alle pixels zelf moet gaan genereren. DLSS 3.0, met super sampling en frame generation, berekent de informatie voor al wat overblijft. Je kan dus een serieuze performanceboost verwachten in games die DLSS ondersteunen.

Daarvoor hoef je slechts een aantal instellingen aan te passen. Elke game met DLSS-ondersteuning biedt de optie om de meest ideale configuratie automatisch in te stellen op basis van je hardware. In Cyberpunk 2077 resulteren die automatische instellingen in gemiddeld 50% betere resultaten wanneer ray tracing aanstaat – en dat zonder frame generation.

Schakel je ook die laatste toevoeging aan DLSS in, dan kan je in sommige games nóg betere resultaten verwachten. Met de juiste DLSS-instellingen en Frame Generation ingeschakeld kan je in bijvoorbeeld Hitman 3 tot wel 68% betere resultaten halen, ook in 4K.

Met andere woorden: deap learning super sampling maakt het mogelijk om op de hoogste en zwaarste instellingen toch comfortabel te gamen in 4K-resoluties. Dat lukte met DLSS 2.0 al door op je instellingen te letten. Frame generation doet er echter een schepje bovenop en zorgt ervoor dat je ook ray tracing aan kan laten staan.

• Meer weten over grafische kaarten en DLSS? Lees dan zeker onze review van de Nvidia RTX 4070 Ti en RTX 4080.