ディープラーニングスーパーサンプリング（DLSS 2.0）の説明

意見

DLSSまたはディープラーニングスーパーサンプリングは、スマートアップスケーリングのためのNvidiaの手法であり、低解像度でレンダリングされた画像を取得して高解像度のディスプレイにアップスケールできるため、ネイティブレンダリングよりも高いパフォーマンスを提供します。 Nvidiaは、第1世代のRTXシリーズのグラフィックスカードでこの手法を導入しました。 DLSSは、通常のアップスケーリングやスーパーサンプリングの手法ではなく、AIを使用して、低解像度でレンダリングされた画像の品質をスマートに向上させ、画質を維持します。これは、理論的には、表示される画像が高品質でありながら、ネイティブレンダリングよりもパフォーマンスが向上するため、両方の長所を提供できます。



DLSSは、Wolfenstein：Youngblood –画像：Nvidiaの画質を向上させることもできます

DLSSの必要性

では、なぜパフォーマンスを向上させるために、このような派手なアップスケーリング手法が必要なのですか？実は、新しいモニターのテクノロジーは、PCコンポーネントのテクノロジーよりもはるかに速い速度で開発されています。最新のモニターは、最大144Hzまたは165Hzのリフレッシュレートで鮮明な4K解像度を提供できます。最近のほとんどのゲーマーは、1440p144Hzがハイエンドゲームのスイートスポットであると考えています。これらのリフレッシュレートでこれらの種類の解像度を駆動するには、多くのグラフィカルな馬力が必要です。最新のゲームでは、すべてがUltraに設定されている場合、最高のGPUのうち最高のものだけが4K 60FPSゲームを処理できる可能性があります。つまり、パフォーマンスを向上させたいが、画質をそれほど妥協したくない場合は、アップスケーリングまたはDLSSスーパーサンプリング手法が役立つ可能性があります。



DLSSは、4K解像度をターゲットにしたいが、それを行うためのグラフィカルな馬力があまりないゲーマーにとっても重要です。これらのゲーマーは、このタスクをDLSSに頼ることができます。これは、ゲームを低解像度（たとえば、1440p）でレンダリングし、4Kにスマートにアップスケールして、鮮明な画像でありながらパフォーマンスを向上させるためです。 DLSSは、非常に便利なミッドレンジおよびエントリーレベルのRTXグラフィックスカードで提供され、ユーザーは品質をあまり犠牲にすることなく、快適なフレームレートでより高い解像度でプレイできます。



レイトレーシング

PCゲームの最前線に押し出されているもう1つの大きな機能は、リアルタイムレイトレーシングです。 Nvidiaは、新しいRTXシリーズのグラフィックスカードによるレイトレーシングのサポートを発表しました。レイトレーシングは、ゲームやその他のグラフィカルアプリケーションで正確な光路レンダリングを提供するレンダリング手法であり、特に影、反射、グローバルイルミネーションではるかに高いグラフィック忠実度を実現します。レイトレーシングは見事なビジュアルを提供しますが、パフォーマンスに大きな影響を与えます。多くのゲームでは、従来のレンダリングと比較して、実際にはフレームレートを半分に減らすことができます。 DLSSと入力します。



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レイトレーシングには大きなパフォーマンスヒットがあります–画像：Techspot

DLSS（および現在は大幅に改善されたDLSS 2.0）ゲーマーのパワーをRTXシリーズのグラフィックスカードで使用すると、レイトレーシングに伴うパフォーマンスの低下を大幅に軽減し、より高いフレームレートを維持しながら、より忠実なレイトレース画像を楽しむことができます。この手法は、レイトレーシングを実際に高解像度で再生できるため、レビュー担当者や一般の人々から非常に印象的であり、従来のレンダリング画像とほぼ同じ画質を維持します。 DLSSはレイトレーシングにとって絶対に必要なものであり、Nvidiaはこれら2つの手法を同時に開発およびリリースするという素晴らしい仕事をしました。

従来のアップスケーリング

アップスケーリングとスーパーサンプリングの手法は過去にも存在していました。実際、これらはほとんどすべてのモダンゲームに組み込まれており、NvidiaとAMDの両方のコントロールパネルにも組み込まれています。これらの手法は、DLSSと同じ基本的なアップスケーリング方法も実装しています。低解像度の画像を撮影し、高解像度のディスプレイに合うようにアップスケールします。では、何が違うのでしょうか？答えは基本的に2つになります。



  • 出力品質： 従来のアップスケールゲームの出力画質は、一般的にDLSSよりも低くなります。これは、DLSSがAIを使用して画質を計算および調整し、ネイティブ画像とアップスケール画像の違いを最小限に抑えることができるためです。従来のアップスケーリング手法にはそのような処理がないため、出力画質は従来のレンダリングとDLSSの両方よりも低くなります。
  • パフォーマンスヒット： 従来のスーパーサンプリングのもう1つの大きな欠点は、DLSSを超えるパフォーマンスの低下です。このアップスケーリングにより、画像の解像度が低くなる可能性がありますが、画質の低下を正当化するのに十分なパフォーマンスの向上は得られません。 DLSSは、ネイティブ品質に非常に近い画質を維持しながら、パフォーマンスを大幅に向上させることでこの問題を軽減します。これが、DLSSが多くの技術専門家やレビューアによって「次の大きなもの」としてラベル付けされている理由です。

DLSSがユニークな理由

DLSSは、ディープラーニングや人工知能などの画期的な作業の世界的リーダーであるNvidiaによって開発されたテクノロジーです。 DLSSには、従来のアップスケーリング手法を回避するためのいくつかのトリックがあることは理解できます。

AIのアップスケーリング

DLSSは、AIの力を利用して、最高の品質を維持しながら、低解像度で画像をレンダリングする方法をスマートに計算します。新しいRTXカードの機能を使用して複雑な計算を実行し、そのデータを使用して最終的な画像を調整して、ネイティブレンダリングにできるだけ近づけます。これは非常に印象的なテクノロジーであり、多くの人がDLSSを「ゲームの未来」と呼んでいるため、今後もさらに発展していくことを望んでいます。

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Nvidiaは、TensorCoreと呼ばれるRTXシリーズのグラフィックカードに専用の処理コアを搭載しています。これらのコアは、ディープラーニングとAI計算の計算サイトとして機能します。これらの高速で高度なコアは、DLSS計算にも使用されます。 DLSSのテクノロジーは、ゲーム中に品質を維持し、最大のパフォーマンスを提供するために、これらのコアのディープラーニング機能を使用します。ただし、これは、DLSSがTensorコアを備えたグラフィックスカードのRTXスイートにのみ限定されており、古いGTXシリーズのカードやAMDのカードでは利用できないことも意味します。

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NvidiaのTensorコアは、DLSSに必要な処理を処理します–画像：Nvidia

視覚的品質へのヒットなし

DLSSの特徴は、非常に印象的な品質の維持です。ゲームメニューを使用した従来のアップスケーリングを使用すると、プレーヤーは、低解像度でレンダリングされた後、ゲームの鮮明さと鮮明さが不足していることに間違いなく気付くことができます。これは、DLSSの使用中は問題になりません。画像は低解像度（多くの場合、元の解像度の66％）でレンダリングされますが、結果として得られるアップスケールされた画像は、従来のアップスケーリングから得られるものよりもはるかに優れています。非常に印象的であるため、ほとんどのプレーヤーは、高解像度でネイティブにレンダリングされた画像とDLSSによってアップスケールされた画像の違いを区別できません。ゲーマーは常に品質とパフォーマンスのバランスを求めているため、これはゲームにおける画期的な偉業です。 DLSSを使用すると、両方を取得できる可能性があります。

DLSSは、視覚的な品質に妥協はありません。 –画像：Nvidia

パフォーマンスが大幅に向上

DLSSの最も顕著な利点と、おそらくその開発の背後にある全体的なインセンティブは、DLSSがオンになっている間のパフォーマンスの大幅な向上です。このパフォーマンスは、DLSSがゲームを低解像度でレンダリングし、モニターの出力解像度に一致させるためにAIを使用してゲームをアップスケーリングしているという単純な事実に由来します。 DLSSは、RTXシリーズのグラフィックカードのディープラーニング機能を使用して、ネイティブにレンダリングされた画像と一致する品質で画像を出力できます。

品質モードDLSSを使用した制御は、ネイティブレンダリングよりもはるかに優れたパフォーマンスと画質を提供します–画像：Nvidia

レイトレーシングをプレイ可能にします

レイトレーシングは2018年にどこからともなく出現し、Nvidiaがこの機能を強力に推進し、新しいグラフィックカードを通常のGTX命名スキームではなく「RTX」としてブランド化することで、突然PCゲームの最前線になりました。レイトレーシングはゲームの視覚的品質を向上させる興味深いユニークな機能ですが、ゲーム業界はまだ従来のラスタライズレンダリングよりもレイトレースレンダリングに完全に移行する準備ができていません。

これの大きな理由は、レイトレーシングに伴うパフォーマンスの低下です。レイトレーシングをオンにするだけで、一部のゲームでは元のフレームレートの最大半分のパフォーマンス低下が発生する可能性があります。これは、最もハイエンドのグラフィックカードでもパフォーマンスが大幅に低下していることを意味します。

そこでDLSSが登場します。DLSSは、この新機能を最も要求の厳しいゲームでも実際にプレイできるようにすることができます。 DLSSは、画像を低解像度でレンダリングし、後で視覚的な品質を損なうことなくアップスケーリングすることで、レイトレーシングが通常ゲームにもたらすパフォーマンスの低下を補うことができます。これが、レイトレーシングをサポートするほとんどのゲームがDLSSもサポートしているため、ほぼ完璧なエクスペリエンスを実現するために一緒に使用できます。

RayTracingでDLSSをオンにすると、コントロールのパフォーマンスが大幅に向上–画像：Nvidia

カスタマイズ可能なプリセット

DLSS 2.0は、DLSSによって構築されたフレームワークをさらに改善し、よりカスタマイズ可能なプリセットを導入しています。現在、ユーザーは、品質、バランス、パフォーマンスと呼ばれる3つのプリセットから選択できます。 3つのプリセットはすべて、いくつかの点でパフォーマンスを向上させますが、Qualityプリセットは、ネイティブレンダリングよりも画質を向上させることもできます。 DLSS 2.0は、GeForce RTX3090を使用した8Kゲーム用のUltraPerformanceプリセットも導入しました。これにより、実際に8Kゲームが可能になります。

新しいDLSS2.0は、第1世代よりも大幅に向上しています–画像：Nvidia

フードの下

Nvidiaは、公式WebサイトでDLSS2.0テクノロジーの背後にあるメカニズムについて説明しています。 NvidiaがNeuralGraphics FrameworkまたはNGXと呼ばれるシステムを使用していることはわかっています。このシステムは、NGXを搭載したスーパーコンピューターの機能を使用して、AI計算を学習し、習得します。 DLSS 2.0には、AIネットワークへの2つの主要な入力があります。

  • ゲームエンジンによってレンダリングされた低解像度のエイリアス画像
  • 同じ画像からの低解像度の動きベクトル—これもゲームエンジンによって生成されます

次に、Nvidiaは、時間フィードバックと呼ばれるプロセスを使用して、フレームがどのように見えるかを「推定」します。次に、特殊なタイプのAIオートエンコーダーが、低解像度の現在のフレームと高解像度の前のフレームを取得して、高品質の現在のフレームを生成する方法をピクセルごとに決定します。 Nvidiaは同時に、スーパーコンピューターによるプロセスの理解を向上させるための措置を講じています。

トレーニングプロセス中に、出力画像がオフラインでレンダリングされた超高品質の16K参照画像と比較され、その差がネットワークに伝達されて、結果の学習と改善を継続できるようになります。このプロセスは、ネットワークが高品質、高解像度の画像を確実に出力するまで、スーパーコンピューター上で数万回繰り返されます。

ネットワークがトレーニングされると、NGXはゲームレディドライバーとOTAアップデートを介してAIモデルをGeForce RTXPCまたはラップトップに配信します。チューリングのテンソルコアが最大110テラフロップスの専用AI馬力を提供することで、DLSSネットワークは集中的な3Dゲームと同時にリアルタイムで実行できます。これは、チューリングとテンソルコアの前には不可能でした。

サポート

DLSSは比較的新しいテクノロジーであり、まだ初期段階にあります。ますます多くのゲームがこの機能をサポートし始めていますが、おそらくそれをサポートしないであろう古いゲームの膨大なカタログがまだあります。ただし、NvidiaとAMDの両方がこれらの機能（AMDは間もなくDLSSの競合他社を発表する予定です）、および次世代コンソールであるPlayStation 5とXboxシリーズX。

最近、RTX 3000シリーズのリリースに伴い、Nvidiaはこの機能をサポートするゲームのカタログを拡大しました。 DLSS 2.0は、Cyber​​punk 2077、Call of Duty：Black Ops Cold War、Fortnite、Watch Dogs Legion、Boundary、Bright Memory：Infiniteに登場します。 DLSS2.0をすでにサポートしている他の注目すべきタイトルは次のとおりです。 デスストランディング 、 国歌 、F1 2020、Control、Deliver Us The Moon、MechWarrior 5、およびWolfenstein：Youngblood。

DLSS 2.0をサポートするゲームのリストは増え続けています–画像：Nvidia

このライブラリは決して巨大ではありませんが、DLSSと同じくらい印象的なテクノロジーの将来の可能性を念頭に置く必要があります。 DLSSは、その大幅なパフォーマンスの向上と多様な機能セットにより、近い将来、特にレイトレーシングのような革新的なテクノロジーが最前線に立つことで、ゲームの中心となる可能性があります。 Nvidiaはまた、DLSSテクノロジーがAIを通じて学習および改善を続けていると主張しています。これは、高フレームレートで見事なビジュアルを楽しみたいすべてのPCゲーマーにとって良いことです。

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結論

DLSSまたはディープラーニングスーパーサンプリングは、Nvidiaによって開発された非常に印象的なテクノロジーです。画質をまったく損なうことなく、従来のネイティブレンダリングよりもパフォーマンスが大幅に向上します。これは、AIの分野での広範な作業と、Nvidiaによるディープラーニングによって可能になります。

DLSSは、RTXシリーズのグラフィックカードのパワーを利用して、ネイティブ解像度とほとんど区別のつかない画質を提供すると同時に、レイトレーシングや4Kなどの高解像度を再生可能にする大きなフレームレートバンプを提供します。 DLSSは、サポートされているゲームのライブラリを拡大し続けており、ゲーマーが好きなフレームレートで好きなビジュアルを楽しめるように、DLSSもさらに改善されることを願っています。