Cyberpunk 2077
Nvidia DLSS 3, annunciato all’evento Geforce Beyond, promette un passo avanti più che significativo grazie alle nuove GPU della serie 4000.
Le RTX 4080 e 4090 hanno monopolizzato l’attenzione dei videogiocatori, ma durante lo show è stato dedicato ampio spazio all’intelligenza artificiale e ai suoi applicativi, tra cui appunto il Deep Learning Super Sampling.
Tecnologia che noi di Videogiochitalia.it abbiamo già approfondito in un articolo precedente, ma che giunge ora alla sua terza e migliorata versione.
Indice
Nvidia DLSS 3 che cos’è?
Il Deep Learning super sampling è di fatto un sofisticato algoritmo di upscaling, basato su di una rete neurale e una intelligenza artificiale.
A questa IA è stato insegnato a ricostruire immagini ad alta risoluzione, partendo da immagini con una risoluzione molto più bassa. Un processo che è stato chiamato Super Resolution. Niente a che vedere con altre e più semplici soluzioni come l’Image scaling, sempre di Nvidia, o il Fidelity FX della rivale AMD.
Il DLSS domina sulle alternative per i suoi incredibili risultati e il DLSS 3 va ancora oltre, grazie ad alcune caratteristiche specifiche delle nuove RTX 4000.
DLSS a cosa serve?
La funzione del DLSS è quella di alleggerire il peso dei calcoli sulla GPU, migliorando di conseguenza le performance dei videogiochi. In un nostro precedente articolo abbiamo analizzato diversi metodi per aumentare gli FPS dei giochi, tra questi il DLSS è senza dubbio uno dei più efficaci.
Siccome l’immagine risultante viene generata solo in parte dalla scheda video e in buona parte dall’intelligenza artificiale, il peso computazionale si riduce. Il giocatore può quindi ridistribuire il carico sui dettagli grafici o sul frame-rate.
Con l’avvento delle GPU RTX e l’esordio del Ray Tracing in tempo reale, era necessario sviluppare tecnologie in grado di alleggerire il rendering. Nonostante i Tensor Core delle schede video Nvidia, il Ray Tracing era (e tutt’ora è) una tecnologia ingorda di risorse.
Una volta attivato si può assistere a una sostanziale perdita di frames per secondo, anche compromettente a seconda della configurazione, del gioco e della sua ottimizzazione.
Per questo Nvidia ha ideato il DLSS. Soluzione che si lega indissolubilmente alle GPU della serie RTX, escludendo dunque tutte le precedenti GTX.
DLSS 3 contro DLSS 2.0: quali sono le migliorie?
La prima versione del DLSS di Nvidia fu addestrata per ricostruire le immagini di giochi specifici, come per esempio Battlefield V. Un procedimento lungo e macchinoso che ha spinto la grande N a realizzare una piattaforma generica, chiamata Neural Graphic Framework.
L’intelligenza artificiale ha così velocizzato la sua fase di apprendimento, aumentando a dismisura i suoi applicativi pratici nei vari videogiochi.
I miglioramenti del DLSS 2.0
Il DLSS 2.0, prima evoluzione di questa tecnologia, prende in considerazione anche i vettori di movimento. In pratica l’IA raccoglie informazioni sugli oggetti in movimento nella scena e la loro direzione, per capire dove disegnarli fotogramma dopo fotogramma.
Questo elemento, unito ai miglioramenti insiti nella Super Resolution, ha portato a risultati miracolosi in termini qualitativi. Immagini ad altissima risoluzione, ricostruite da frames con una risoluzione molto più bassa, ma senza il manifestarsi dei fastidiosi artefatti classici degli algoritmi di scaling.
Ancora più sorprendenti sono le performance che il DLSS 2.0 permette di ottenere anche su GPU di fascia media. Con una RTX 2060, per esempio, con risoluzioni di 1080p e 1440p, si ottiene un miglioramento anche del 76% in termini di frame-rate su alcuni giochi compatibili.
Il DLSS 3 introduce però una sostanziale novità, può costruire interi fotogrammi. Un passo avanti più che significativo, perché riduce il collo di bottiglia rappresentato dalla CPU.
Nvidia DLSS 3: cos’è il Frame Generation?
Con il DLSS nella sua terza versione, assistiamo all’ennesimo miglioramento della Super Resolution, che può ora disegnare la maggior parte dei pixels a schermo, ma non è questo il passo avanti più importante.
L’elemento in grado di fare una grande differenza prende il nome di Frame Generator. Un processo che permette alla IA di generare interi fotogrammi aggiuntivi. In pratica: la GPU genera fotogrammi a bassa risoluzione che vengono ricostruiti dalla Super Resolution. Questi fotogrammi si alternano poi ad altri frame generati direttamente e per intero dall’intelligenza artificiale.
Tale tecnologia presenta però alcuni problemi durante il rendering con Ray Tracing. Problemi che Nvidia ha risolto per mezzo dell’Optical Flow Accelerator, un sistema che va a combinarsi con i vettori di movimento.
RTX 4000 e Optical Flow Accelerator
L’Optical Flow è stato pensato esclusivamente per la nuova architettura Ada Lovelace, quella alla base della serie RTX 4000 di Nvidia. Si tratta di una componente che ha il compito di predire lo spostamento degli elementi di gioco tra un fotogramma e il successivo.
Con i semplici vettori di movimento si possono generare degli artefatti quando sono presenti elementi in Ray Tracing, come luci e ombre. Per esempio si potrebbe manifestare una errata sincronizzazione delle ombre tra un frame e l’altro, con un conseguente e fastidioso sfarfallio. È proprio in questi casi che interviene l’Optical Flow.
Questo acceleratore è in grado di riconoscere tali circostanze anche durante un rendering con Ray Tracing. Il suo intervento permette di risolvere il problema, eliminando ogni potenziale artefatto. C’è però un rovescio della medaglia, un possibile aumento delle latenze.
Nvidia Reflex: che cos’è?
Il più acerrimo nemico dei videogiocatori è l’input lag. Qui su Videogiochitalia.it abbiamo già affrontato questo argomento in relazione ai monitor in un nostro articolo dedicato, spiegando anche la differenza con il tempo di risposta.
Tuttavia le latenze possono manifestarsi intrinsecamente al rendering dei videogiochi. Reflex è una tecnologia di Nvidia pensata per ridurle.
Un sistema messo a disposizione degli sviluppatori, che possono decidere di integrarlo nei loro titoli, e compatibile con le GPU della grande N a partire dalla serie GTX 900.
Vista la complessità dei processi in background con DLSS 3 attivo, Nvidia ha integrato questa sua precedente soluzione per scongiurare il rischio di latenze eccessive dovute alla generazione di frame aggiuntivi.
Reflex e DLSS 3
La generazione dei fotogrammi del DLSS 3, unita alla Super Resolution, hanno un costo in termini di latenza perché aggiungono svariati passaggi alla pipeline di rendering. L’integrazione con Reflex è stata quindi fondamentale per garantire il giusto funzionamento di questa tecnologia.
Reflex lavora mettendo in comunicazione diretta CPU e GPU, in modo che quest’ultima non debba pescare le informazioni riguardanti gli input da una coda costruita in precedenza. Stando ai primi test effettuati da siti specializzati, in alcuni casi abbiamo latenze simili tra DLSS 2.0 e DLSS 3, in altri invece si assiste a un effettivo peggioramento, ma a prescindere siamo sotto ai picchi registrati con la risoluzione nativa.
Per esempio: Portal RTX ha registrato 56ms di latenza con DLSS 3, contro i 53ms della versione precedente. Nonostante i 3ms di aumento, in entrambi i casi siamo ben al di sotto dei 95ms raggiunti dal rendering nativo.
Un esempio altrettanto significativo è Cyberpunk 2077, perché vede il DLSS 2.0 uscirne vincitore con soli 31ms, contro i 54ms del DLSS 3. Un aumento non sottovalutabile e sul quale Nvidia dovrebbe lavorare in futuro.
DLSS 3 solo su RTX 4000?
C’è molta confusione riguardo all’esclusività del DLSS 3 sulle GPU della serie 4000. Il problema risiede proprio nell’Optical Flow Accelerator.
Questo elemento è in realtà presente anche sulle RTX 3000 e 2000, ma in una versione ancora rudimentale. Solo con l’architettura Ada Lovelace è stato migliorato e sfruttato ai fini del Deep Learning Super Sampling.
Di conseguenza è facile ipotizzare che, anche a fronte di una potenziale compatibilità sulle GPU più vecchie, il DLSS 3 resterà appannaggio delle RTX 4000 a fronte dei migliori risultati.
DLSS 3 test e benchmark
I primi test eseguiti su alcuni giochi compatibili con DLSS 3, mostrano risultati sorprendenti. Il passo avanti rispetto alle precedenti GPU, dovuto alla maggiore potenza della serie 4000, è di per sé evidente ma viene accentuato proprio dall’utilizzo di questa tecnologia.
Nelle zone strutturalmente più complesse di Night City in Cyberpunk 2077, si è registrato un miglioramento delle prestazioni di circa il 150% rispetto al DLSS 2.0. In Marvel’s Spider-Man invece c’è stato un raddoppio delle prestazioni, mentre in Portal RTX si sono raggiunti picchi anche cinque volte superiori.
Non ci resta che attendere l’esordio di tutti gli altri titoli compatibili, per poi testare gioco per gioco i vantaggi offerti dal DLSS 3.
Giochi compatibili con il DLSS 3
Nvidia ha già annunciato 35 giochi compatibili con il suo Deep Learning Super Sampling di terza generazione. Numero ovviamente destinato ad aumentare nel tempo. Dati i risultati è facile ipotizzarne l’implementazione da parte di sempre più sviluppatori. Il DLSS 3 è inoltre integrato nei tool di Unreal Engine 4 e Unreal Engine 5.
Sul sito ufficiale di Nvidia è già presente una sezione dedicata alle compatibilità del DLSS 3, contenente una lista in costante aggiornamento. Al momento vanta già titoli di grande rilievo, come Cyberpunk 2077, Microsoft Flight Simulator, Hitman 3 e A Plague Tale: Requiem.
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