همه چیز درباره‌ی فناوری DLSS انویدیا
کارت‌های گرافیکی سری RTX 30 و RTX 40 انویدیا، دو ویژگی منحصر به نام Ray Tracing و DLSS دارند. با انتشار PS5 و Xbox X در بازار کاربران با فناوری Ray Tracing آشنایی بیشتری پیدا کردند. اما فناوری DLSS همچنان کمی مبهم باقی مانده است. این تکنولوژی امکان اجرای بازی با وضوح بالاتر، نرخ فریم بیشتر و جزییات دقیق‌تر را فراهم می‌کند؛ بدون اینکه فشاری بر کارت گرافیک وارد شود. NVIDIA با بهره گیری از Machine learning توانست بهترین عملکرد را در اختیار کاربران بگذارد و حالا با معرفی DLSS3 قدرت خود را به رخ کشید.
فناوری DLSS چیست؟
فناوری DLSS مخفف عبارت Deep Learning Super Sampling است. این قابلیت مانند فناوری Anti Aliasing لبه‌های ناهموار در گرافیک‌های رندر شده را صاف می‌کند. البته تفاوت‌هایی با فناوری SSAA (مخفف Supersampling Anti-Aliasing) در رندر کردن تصویر با وضوح بالاتر و پرکردن شکاف‌ها در وضوح اصلی دارد.
بخش یادگیری عمیق یا همان Deep learning قسمت مهم این فناوری است. انویدیا با استفاده از یادگیری ماشین (Machine learning)، از مدل‌های هوش مصنوعی و اسکن با وضوح بالا بهره می‌گیرد. در فناوری anti aliasing نیز از هوش مصنوعی جهت نمایش دقیق و تمیزتر محتوا استفاده می‌شود. اما از نظر چگونگی روش با هم تفاوت دارند.
فناوری DLSS به لطف وجود هسته‌های Tensor انویدیا قابل اجراست. این هسته‌ها تنها در پردازنده‌های گرافیکی RTX (به جز پردازنده‌های گرافیکی سری Nvidia A100) در دسترس هستند. پردازنده‌های گرافیکی سری RTX 20 از هسته‌های تنسور نسخه اول برخودارند. اما در پردازنده‌های RTX 3080، RTX 3070، RTX 3060، RTX 3060 Ti، RTX 3090 هسته‌های تنسور نسل دوم انویدیا موجود است که عملکرد بیشتر و امکان سازگاری با DLSS را فراهم می‌کند. در جدیدترین کارت‌های گرافیکی انویدیا سری RTX 40، هسته‌های تنسور نسل چهارم به کار رفته که موجب تقویت DLSS و قدرت بیشتر آن می‌شود. به لطف نسل جدید هسته‌های Tensor، توان هسته‌ها تا پنج برابر نسبت به نسل قبلی بیشتر است.
نحوه‌ی عملکرد DLSS چگونه است؟
DLSS نتیجه یک پردازش کلی از آموزش الگوریتم AI انویدیا جهت اجرای بازی با ظاهر بهتر است. پس از رندر کردن بازی با وضوح پایین‌تر، DLSS داده‌ها را از پایگاه دانش خود در زمینه آموزش تصویر با وضوح فوق العاده استنباط می‌کند تا تصویری با وضوح قابل قبول نمایش دهد. هدف این است که بازی‌های رندر شده با رزولوشن 4K یا 1080p، با وضوح 1440p اجرا شوند. این موضوع در فناوری DLSS 2.0 ارتقا یافته و شما می‌توانید بازی‌ها را با کیفیت 1080p رندر و خروجی را با کیفیت 4K تماشا کنید.
اگرچه فناوری‌های قدیمی‌تری نیز وجود دارند که وضوح محتوا را فوق العاده افزایش می‌دهند، اما در عین حال منجر به ایجاد مصنوعات و اشکالاتی در تصویر نهایی خواهند شد. DLSS علاوه بر افزایش وضوح، امکان رفع این نوع از اشکالات تصویر را دارد و می‌تواند محتوایی حتی زیباتر از حالت طبیعی تولید کند. این فناوری در شرایط مناسب عملکرد GPU را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد؛ بدون اینکه بر ظاهر و دیگر جزییات بازی تاثیر بگذارد.
در بازی‌های اولیه مانند Final Fantasy XV، با روشن کردن DLSS بهبودهای متوسط 5 تا 15 فریم بر ثانیه ارائه می‌شد. به تدریج در نسخه‌های جدیدتر این بهبود کیفیت افزایش یافت. در بازی‌هایی مانند Deliver us the Moon و Wolfenstein: Younblood انویدیا هوش مصنوعی جدیدی برای DLSS معرفی کرد که کیفیت تصویر را به ویژه در رزولوشن‌های پایین‌تر مانند 1080p بهبود می‌بخشد. همچنین قادر است در برخی موارد نرخ فریم را تا بیش از 50 درصد افزایش دهد.
درنسخه DLSS 3 افزایش نرخ فریم قابل توجه‌تر است. در نسخه‌های قبلی DLSS، هسته‌های تنسور باعث بهتر دیده شدن فریم‌ها می‌شوند، اما اکنون می‌توان تنها با استفاده از هوش مصنوعی فریم‌ها را ارائه داد. همچنین حالت‌های جدیدی برای تنظیم کیفیت وجود دارد. کاربران می‌توانند بین عملکرد مناسب و کیفیت بهتر یکی را انتخاب کنند. هرکدام قدرت هسته پردازنده گرافیکی را روی جنبه متفاوتی از فناوری DLSS متمرکز می‌کند.
تأثیر فناوری DLSS انویدیا در گیمینگ
DLSS بازی را با وضوحی معمولاً 1440p رندر می‌کند و از الگوریتم یادگیری عمیق در واحد هوش مصنوعی آموزش خود جهت استنباط رندر شدن بازی با وضوح بالاتر مثل 4K استفاده می‌کند. این عمل با استفاده از برخی روش‌های آنتی آلیاسینگ (احتمالاً TAA انویدیا) و شارپ خودکار انجام می‌شود. درنهایت مصنوعات بصری از بین می‌رود و جزییات بیشتری از تصویر را تماشا می‌کنید.
الگوریتم AI برای تماشای بازی‌های خاص با رزولوشن بسیار بالا طراحی شده و پیش از اضافه شدن به آخرین نسخه‌های درایور Nvidia و قابلیت دسترسی، حجم آن به اندازه چند مگابایت فشرده شده است. انویدیا مجبور شد این روند را به ترتیب در بازی‌ها پیش ببرد. در DLSS 2.0 انویدیا این مشکل حل شد و دیگر نیازی به آموزش این مدل از هوش مصنوعی برای هر بازی نیست.
در واقع DLSS یک نسخه بی‌درنگ (real time) از فناوری Ansel انویدیا (بهبود دهنده تصویر گرفته شده توسط رایانه) است. این فناوری تصویر را با وضوح پایین‌تر نمایش می‌دهد تا عملکرد کلی افزایش یابد. سپس جلوه‌های مختلفی را جهت افزایش کیفیت اعمال می‌کند.
درنهایت DLSS منجر به افزایش نرخ فریم بدون افت قابل توجه کیفیت بصری می‌شود. طبق ادعای انویدیا هنگام اجرای بازی Control از شرکت Remedy Entertaiment، استفاده از فناوری‌های DLSS و Ray Tracing می‌تواند نرخ فریم را تا 75% بهبود دهد. این گزینه برای کسانی که می‌خواهند بدون هزینه اضافی بازی‌ها را با وضوح بهتر اجرا کنند انتخاب خوبی است.
در بازی Death Stranding نیز شاهد بهبود قابل توجه عملکرد در وضوح 1440p هستیم. عملکرد در نمایش برخی از جزییات ریز کاهش می‌یابد، اما کیفیت بیشتر جزییات حفظ شده و برخی از لبه‌های ناهموار رندر اصلی را صاف می‌کند. اگرچه DLSS سطح کیفیت را ثابت نگه نمی‌دارد، اما در حفظ بیشتر جزییات بسیار موثر است.
ویژگی‌های ارتقا یافته در نسخه‌ی دوم DLSS
با فعالسازی DLSS 2.0، پدیده‌هایی چون شبح تصویر کاهش می‌یابد، نمایش جزییات بهتر و ثبات زمانی در اجرا بهبود می‌یابد.
DLSS این پتانسیل را دارد که برای گیمرها رزولوشن بالاتر از 1080p و نرخ فریم بیشتر فراهم کند. این تکنولوژی یکی از قدرتمندترین قابلیت‌های پردازنده‌های گرافیکی سری RTX است. جلوه‌های ردیابی پرتو (Ray Tracing) با وجود زیبا بودن، اما تاثیر قابل توجهی روی عملکرد دارند. درحالی که DLSS بهترین عملکرد و وضوح را فراهم کرده و بازی‌ها با ظاهر و عملکرد بهتری اجرا می‌شوند.
پیش از این به نظر می‌رسید DLSS ویژگی خاصی برای کارت‌های گرافیک پایین رده باشد. اما در عوض با استفاده از سخت افزارهای رده بالا و فعالسازی DLSS، بازی‌هایی مانند control و Cyberpunk 2077 بدون افت کیفیت بصری و بهبود عملکرد اجرا شدند.
انویدیا بازی‌های رندرنیگ RTX 3090 مانند Wolfenstein: YoungBlood را با کیفیت 8K به همراه فعال سازی فناوری‌های ردیابی پرتو و DLSS اجرا می‌کند. اگرچه نمایشگرهای 8K به ندرت در بازار پیدا می‌شوند، اما به مرور نمایشگرهای 4K در حال افزایش هستند. گیمرها می‌توانند به جای رندر با کیفیت 4K و حداکثر سرعت 50 تا 60 فریم در ثانیه، بازی را با وضوح 1080p یا 1440p اجرا کرده و از DLSS برای افزایش نرخ فریم و جلوگیری از افت کیفیت استفاده نمایند.
DLSS همواره در حال بهبود است و بروز رسانی‌های منظم در جهت بهبود الگوریتم هوش مصنوعی دارد. درحال حاضر امکان استفاده هوشمندانه‌تر از بردارهای حرکتی وجود دارد که در جهت بهبود ظاهر اجسام در حال حرکت کمک می‌کند. در نسخه‌ی دوم DLSS، پدیده‌هایی چون شبح تصویر کاهش می‌یابد، جزییات بهتر و ثبات زمانی در اجرا بهبود می‌یابد. در حال حاضر DLSS2 به طور گسترده در حال افزایش است و حدود 216 بازی از آن پشتیبانی می‌کنند.
مزایا و معایب فناوری DLSS 3
نسخه سوم DLSS نسبت به نسل قبلی، نرخ فریم بیشتری را نمایش می‌دهد
در 20 سپتامبر در مراسم GTC 2022، انویدیا فناوری DLSS 3 را معرفی کرد. نسخه جدید این فناوری برای دارندگان کارت‌های گرافیک سری RTX 40 در دسترس خواهد بود. برخلاف برخی از به روز رسانی‌های قبلی، تغییرات این نسخه بیشتر است. DLSS 3 با افزودن فریم‌های تولید شده توسط هوش مصنوعی و با استفاده از فریم‌های واقعی GPU، می‌تواند عملکرد را بسیار زیاد افزایش دهند. برخلاف DLSS و DLSS 2، این نسخه جدید فریم‌های واقعی را با ارتقای مقیاس مبتنی بر هوش مصنوعی مدیریت می‌کند.
فناوری DLSS3 نرخ فریم بسیار بالاتری نسبت به DLSS2 ارائه می‌دهد. برای مثال در بازی Cyberpunk 2077 با وضوح 4K و فعالسازی حداکثر میزان Ray Tracing، فناوری DLSS3 حدود 50 درصد فریم بیشتر نسبت به DLSS2 فراهم می‌کند.
با این حال محدودیت‌هایی برای DLSS 3 نیز وجود دارد. DLSS یک فریم تولید شده توسط هوش مصنوعی را بین دو فریم واقعی قرار داده و فریم تولیدی براساس تفاوت‌های بین دو فریم واقعی ترسیم می‌شود. به طور طبیعی GPU نمی‌تواند پیش از دیدن فریم تولیدی، دومین فریم واقعی را نمایش دهد. به همین دلیل تأخیر در DLSS 3 بیشتر است. بنابراین لازم است هنگام فعال سازی DLSS 3 فناوری Nvidia Reflex نیز فعال شود.
محدودیت دیگر DLSS3 اشکالات بصری عجیب در فریم‌های تولیدی هوش مصنوعی است. هنگام فعالسازی DLSS3 کاهش کیفیت کلی رخ می‌دهد که با افزایش بالای نرخ فریم می‌توان از آن چشم پوشی کرد. اما برخی از مشکلات کیفیتی قابل چشم پوشی نیست. برای مثال رابط کاربری (UI) یا نوار وضعیت (HUD) در فریم‌های تولیدی احتمالاً به دلیل طراحی منحصر هوش مصنوعی برای محیط‌های سه بعدی برهم می‌ریزد؛ در حالی که متن دو بعدی در بالای بازی قرار دارد. این موضوع در فناوری DLSS2 وجود ندارد. زیرا برخلاف DLSS3، رابط کاربری مستقل از عناصر سه بعدی ارائه می‌شود.
کاهش تأخیر و مصنوعات بصری بی‌شک برای انویدیا یک چالش مهم و بزرگ است. باتوجه به پیشرفت فوق العاده‌ی انویدیا، قطعاً در نسخه‌های بعدی، شاهد عملکرد بهتری خواهیم بود.
مقایسه فناوری‌های DLSS و FSR و RSR و XeSS
AMD بزرگ‌ترین رقیب انویدیا در خصوص فناوری DLSS است. این کمپانی فناوری FidelityFX Super Resolution (به اختصار FSR) را در سال 2021 منتشر کرد. FSR کاملاً متفاوت از DLSS عمل می‌کند؛ اما همان نتیجه افزایش نرخ فریم را به همراه دارد. این تکنولوژی فریم‌ها را با رزولوشن پایین‌تر رندر می‌کند. سپس از یک الگوریتم ارتقای مقیاس فضایی منبع باز استفاده کرده تا در ظاهر بازی با وضوح بالاتر اجرا شود و داده‌های حرکتی وکتور را فاکتور نمی‌کند. اما DLSS از الگوریتم هوش مصنوعی برای کسب این نتیجه استفاده می‌کند. فناوری DLSS تنها توسط پردازنده‌های گرافیکی RTX انویدیا پشتیبانی می‌شود. در حالی که FSR روی هر پردازنده گرافیکی حتی پردازنده‌های جدید انویدیا کار می‌کند.
برای اطلاعات بیشتر در خصوص جدیدترین نسخه‌ی FSR، مقاله‌ی “فناوری AMD FSR 3 معرفی شد” را مطالعه نمایید.
AMD علاوه بر FSR، دارای فناوری Radeon Super Resolution (به اختصار RSR) است که تکنیک افزایش مقیاس فضایی بوده و از هوش مصنوعی بهره می‌برد. این فناوری با وجود شباهت به DLSS اما تفاوت‌هایی نیز دارد. RSR مبتنی بر درایور به همراه الگوریتم FSR می‌باشد که از طریق نرم افزار Adrenalin AMD ارائه می‌شود. این تکنولوژی برای رفع اشکالات FSR در بازی‌های ویژه است. اساساً RSR تقریباً باید در هر بازی فعال باشد. این فناوری تنها با کارت‌های دارای فناوری RDNA یعنی سری Radeon RX 5000 و RX6000 سازگاری دارد. به زودی پشتیبانی از FSR و RSR در RDNA 3 و پردازنده‌های گرافیکی سری Radeon RX 7000 اضافه خواهد شد.
اینتل نیز در خصوص سوپر سمپلینگ، روی فناوری Xe Super Sampling (به اختصار XeSS) کار می‌کند و برخلاف FSR یا DLSS دو نسخه مختلف دارد. اولین نسخه از واحدهای ریاضی ماتریس XMX استفاده می‌کند و در پردازنده‌های گرافیکی جدید Arc Alchemist موجود است. این مدل از تمام پردازش‌های هوش مصنوعی در بخش سخت افزار مراقبت می‌نماید. نسخه دوم از دستور العمل DP4a موجود روی اکثر کارت‌های گرافیکی مدرن استفاده می‌کند. بنابراین به XeSS اجازه می‌دهد علاوه بر کارت‌های خود، روی پردازنده‌های گرافیکی NVIDIA و AMD کار کند.
منبع نوشته:
