Nvidia Turing: DLSS 2.0 zeigt endlich, was möglich ist

Wolfgang Andermahr 366 Kommentare
Nvidia Turing: DLSS 2.0 zeigt endlich, was möglich ist
Bild: Deliver Us The Moon

tl;dr: Mit DLSS konnte Nvidia das große Versprechen lange nicht einlösen. Zwar liefen die ersten Spiele dank reduzierter Rendering-Auflösung schneller, die Qualität nicht abfallen zu lassen gelang aber nicht. Mit DLSS 2.0 macht das KI-Upsampling jetzt einen entscheidenden Schritt. Am Ziel ist die Technik aber noch nicht.

Nvidias Turing-Grafikkarten kommen mit zahlreichen neuen Features daher. Zweifelsohne das wichtigste ist Raytracing, das es in Zukunft mit RDNA2 auch auf AMD-Grafikkarten und den Next-Gen-Konsolen PlayStation 5 sowie Xbox Series X geben wird. Raytracing nutzt bei Nvidia die RT-Kerne.

Hoch wurde zur Vorstellung allerdings auch DLSS („Deep Learning Super Sampling“) gehandelt, das die Tensor-Kerne der Architektur nutzen soll. Dabei handelt es sich um ein intelligentes Upsampling auf Basis eines KI-Algorithmus. DLSS soll es ermöglichen ein Spiel in einer niedrigeren Auflösung zu rendern, ohne dass Bildqualität verloren geht. Der KI-Algorithmus soll für ein optimales Ergebnis zuvor in einem neuronalen Netzwerk bei Nvidia trainiert worden sein.

In der Theorie top, in der Praxis solala

In der Theorie klingt DLSS gut. In der Praxis funktionierte die Technik bis jetzt jedoch höchstens mittelprächtig bis schlecht. Final Fantasy XV sieht mit DLSS ganz in Ordnung aus, während Metro: Exodus vor allem zum Start einen ziemlichen Matsch erzeugte und Control eine Mischung aus unscharfen, mit Grafikfehlern überhäuften Bildern war. Auch wenn Bildqualität immer eine Geschmackssache ist und viele Kritiker sich überschlugen, waren sich die Redaktion und auch viele Leser im ComputerBase-Forum einig: DLSS lieferte das versprochene Ergebnis nicht.

Aber Nvidia ist dran geblieben – auf Ebene der Spiele und im Hintergrund. Zufrieden war auch Nvidia entgegen der offiziellen PR-Linie wohl noch nicht. Und nach etlichen 1.x-Derivaten war es mit DLSS 2.0 jetzt so weit: DLSS soll in neuer Generation deutlich besser sein.

ComputerBase hat das zum Anlass genommen um mal wieder einen Blick auf das „intelligente Upsampling“ zu werfen und prüft, ob sich mittlerweile wirklich sinnvoll Leistung gewinnen lässt.

DLSS 2.0 vereint ein Netzwerk für alle Spiele

DLSS 2.0 kommt mit zahlreichen Veränderungen gegenüber DLSS 1.x daher. Das fängt bereits beim neuronalen Netzwerk selbst an. Während bis jetzt jedes Spiel separat vom KI-Algorithmus antrainiert werden musste, gibt es mit DLSS 2.0 ein einziges Netzwerk, das auf alle Spiele angewendet werden kann. Dadurch erhofft sich Nvidia unter anderem eine deutlich schnellere Verbreitung der noch neuen Technologie. Das neuronale Netzwerk arbeitet jetzt aber nicht nur universell, sondern soll auch deutlich schneller geworden sein, sodass die frei gewordene Leistung in eine höhere Bildqualität gesteckt werden kann.

Tensor-Kerne werden erst jetzt genutzt

Passend dazu nutzt DLSS 2.0 nun erstmals die Turing- beziehungsweise GeForce-RTX-exklusiven Tensor-Cores für die Matrizenberechnungen. Denn auch wenn es bis jetzt immer den Anschein erweckt hat, dass bereits DLSS 1.x auf den Tensor-Kernen berechnet worden ist, war dies nicht so. Stattdessen lief DLSS bis jetzt über die klassischen Shader-Einheiten. Mit DLSS 2.0 laufen die FP16-Berechnungen dagegen über die Tensor-Kerne, sodass sich die klassischen ALUs allein um die Grafik kümmern können.

Drei Qualitätsstufen und mehr Flexibilität

DLSS 2.0 ist deutlich flexibler als die Anfangsversionen. So hatten die Spiele bis jetzt mit dem Problem zu kämpfen, dass jede Grafikkarte DLSS nur bei gewissen Auflösungen anwenden konnte. DLSS gab es für das Einsteigermodell GeForce RTX 2060 zum Beispiel nur in FHD, DLSS in höheren Auflösungen war dagegen lediglich auf schnelleren Modellen möglich. DLSS 2.0 räumt damit nun auf und kann in allen Auflösungen verwendet werden.

DLSS 2.0 bietet in allen unterstützten Spielen drei verschiedene Profile: „Quality“, „Balanced“ und „Performance“. Diese haben Einfluss auf die gerenderte Auflösung und damit sowohl auf die Geschwindigkeit als auch auf die Bildqualität. Die Ausnahme stellt dabei Control dar, denn dort lassen sich explizit für jede Auflösung drei „DLSS-Auflösungen“ einstellen. Vermutlich handelt es sich dabei ebenso um die drei Profile, nur ohne Bezeichnung, sondern mit Angabe der Renderauflösung. Zudem ist davon auszugehen, dass die restlichen DLSS-2.0-Spiele dieselben Auflösungen wie Control nutzen, nur eben unter einem Namen anstatt der Pixelanzahl.

Auflösungen in DLSS-2.0-Spielen
Eingestellte Auflösung Renderauflösung
„Quality“
Renderauflösung
„Balanced“
Renderauflösung
„Performance“
1.920 × 1.080 1.280 × 720 1.113 × 626 960 × 540
2.560 × 1.440 1.706 × 960 1.484 × 835 1.280 × 720
3.840 × 2.160 2.560 × 1.440 2.227 × 1.252 1.920 × 1.080

Durch die Änderungen will Nvidia erreichen, dass DLSS 2.0 im Schnitt dieselbe Qualität erreicht wie die native Auflösung – bei zugleich deutlich besserer Performance.

Testsystem und Spiele

Die nachfolgenden Grafikkarten-Benchmarks sind auf einem Intel Core i9-9900K durchgeführt worden, der mit den Standard-Einstellungen betrieben wird und auf insgesamt 32 Gigabyte Arbeitsspeicher mit einer Geschwindigkeit von DDR4-3200 (14-14-14-32) zugreifen kann. „Windows 10 November 2019 Update“ (1909) inklusive aller derzeit verfügbaren Patches ist installiert. Als Treiber wurde der GeForce 442.75 genutzt.

DLSS 2.0 in Control
DLSS 2.0 in Control
DLSS 2.0 in Wolfenstein: Youngblood
DLSS 2.0 in Wolfenstein: Youngblood
DLSS 2.0 in Deliver Us The Moon
DLSS 2.0 in Deliver Us The Moon

Bei den Spielen kamen Control, Deliver Us The Moon und Wolfenstein: Youngblood zum Einsatz. Neben DLSS 2.0 unterstützen die drei Spiele Raytracing, was im Test durchweg aktiviert gewesen ist. In den drei Titeln wird DLSS in Full HD sowie Ultra HD in jeweils allen DLSS-Qualitätsstufen getestet. Die Grafikdetails wurden in allen Spielen maximiert.

Auflösung Grafikeinstellungen
Control Full HD Hoch-Preset, Raytracing „Hoch“
Ultra-HD Mittel-Preset, Raytracing „Mittel“
Deliver us The Moon Full HD Epic-Preset, Raytracing „Epic“
Ultra-HD Epic-Preset, Raytracing „Hoch“
Wolfenstein: Youngblood Full HD Mein-Leben-Preset, Raytracing „Ein“
Ultra-HD Mein-Leben-Preset, Raytracing „Ein“

DLSS 2.0 sieht deutlich besser aus als in den Anfängen

DLSS konnte bis jetzt in noch keinem Spiel überzeugen. Auch nicht in Control, das mit DLSS 1.9 eine weit fortgeschritten Evolutionsstufe der 1. Generation bot. Doch das Spiel bot immer noch eine große Unschärfe mit dem KI-Upscaling. Und die vielen Grafikfehler, die Control hat, wurden von DLSS 1.9 oft noch verschlimmert. Da half auch die bessere Performance nicht. Mit DLSS 2.0 hat sich das Blatt auch dort gewendet.

DLSS 2.0 in Deliver Us The Moon

Die Grafik von Deliver Us The Moon ist generell nicht richtig scharf, zudem gibt es ein absichtlich gut zu sehendes Rauschen im Bild. Und das erledigt DLSS 2.0 in der Qualitäts-Einstellung und damit einer immer noch verhältnismäßig hohen Renderauflösung ordentlich. Gar so ordentlich, dass DLSS in manchen Szenen besser aussieht als mit der nativen Renderauflösung, in anderen gehen dagegen Details verloren. Es ist auffällig, wie schwankend die Qualität ausfällt, im Schnitt geben sich beide Einstellungen aber nicht viel. DLSS hat darüber hinaus den Vorteil, dass in Full HD auf größerer Entfernung einige Objekte besser gerendert werden, die ohne das intelligente Upsampling teils verschwinden. Einen eindeutigen Sieger lässt sich in dem Spiel nicht küren.

Auch die aggressiveren DLSS-Modi lassen sich in Deliver Us The Moon erstaunlich gut nutzen. Vor allem in Ultra HD muss schon sehr genau darauf geachtet werden, um einen Unterschied zwischen der Qualitäts- und der Performance-Einstellung zu erkennen. Full HD leidet unter der Performance-Einstellung mehr, hinterlässt aber immer noch einen brauchbaren Eindruck. Einzig bei sehr feinen Objekten wie zum Beispiel einem Zaun reicht die intern gerenderte niedrige Anzahl der Pixel nicht mehr aus und das Bild fängt an zu flimmern.

DLSS 2.0 in Wolfenstein: Youngblood

In Wolfenstein: Youngblood hat DLSS 2.0 zwei Seiten. Die sehr positive hat mit dem Spiel als solchen zu tun. Der Ableger der Wolfenstein-Serie hat mit einer sehr unscharfen Kantenglättung zu kämpfen, die selbst in hohen Auflösungen noch eine störende Unschärfe erzeugt. Weil DLSS 2.0 die Kantenglättung selbst übernimmt und das spieleigene Antialiasing abschaltet, gibt es das Problem dann nicht – mit dem Ergebnis, dass Wolfenstein: Youngblood mit DLSS 2.0 in der Qualitäts-Einstellung quasi durchweg schärfer und damit auch besser aussieht. Das gilt selbst für Ultra HD, vor allem aber für Full HD, das mit DLSS 2.0 meist deutlich schärfer aussieht und zudem auch noch in Bewegung weniger flimmert. Denn die spieleigene Kantenglättung ist nicht nur unscharf, sondern glättet auch nicht sonderlich gut.

Grafikfehler trüben den ansonsten sehr guten Eindruck

Allerdings gibt es auch eine zweite Seite, denn ohne allzu lange zu spielen oder explizit nach Fehlern zu suchen, gibt es ausgerechnet im Hauptquartier, zu dem man immer wieder zurückkehrt, teils massive Grafikfehler mit DLSS zu sehen (ein breites Band von links nach rechts). Auch unterschiedliche Auflösungen oder Grafikeinstellungen ändern an den schwer zu beschreibenden Fehlern nichts. Das ist doppelt ärgerlich, denn ohne diese wäre Wolfenstein: Youngblood mit DLSS 2.0 ein schöneres Spiel geworden als ohne das KI-Upsampling. Nvidia ist über das Problem bereits seit einigen Wochen informiert, hat sich dazu bis jetzt aber noch nicht geäußert.

Die niedrigeren DLSS-Modi verlieren zwar sichtbar an Schärfe gegenüber der Qualitätseinstellung, doch selbst DLSS auf „Performance“ sieht im Schnitt nicht unschärfer als die native Auflösung aus. Manche Objekte zeigen weniger Details, andere dagegen nach wie vor mehr. Zudem hat DLSS immer noch den Vorteil einer besseren Kantenglättung. Dafür nehmen die Grafikfehler im Hauptquartier allerdings noch weiter zu und springen regelrecht ins Gesicht.

DLSS 2.0 in Control

Auch in Control hat DLSS 2.0 seine Stärken und Schwächen. Absolut positiv ist, dass das Spiel unabhängig von der Auflösung und der DLSS-Stufe sichtbar von der extrem ausgeprägten Unschärfe verliert. Das wirkt sich auf das gesamte Bild aus. Viele Details sind nun deutlich besser zu erkennen. Feinheiten auf Oberflächen werden erst mit DLSS 2.0 so richtig sichtbar, Schalttafeln lassen sich viel besser erkennen und die Texte von Plakaten erstmals richtig gut lesen. Selbst in Ultra HD ist DLSS 2.0 deutlich schärfer als die native Auflösung, dasselbe gilt aber auch für Full HD.

Wenn es dabei bleiben würde, wäre Control dank DLSS 2.0 trotz spürbar besserer Performance ein deutlich hübscheres Spiel. Aber es gibt auch einige Probleme – deutlich weniger als mit DLSS 1.9, aber immer noch genügend. So kommt mit DLSS 2.0 die Kantenglättung selbst in 3.840 × 2.160 nicht an die Qualität von der nativen Auflösung heran. Das mag die Folge von der deutlich besseren Schärfe sein, allerdings flimmert das Spiel so etwas mehr.

Das alleine ist nicht schwerwiegend, doch springt auch DLSS 2.0 immer noch gerne auf die Grafikfehler vom Spiel selbst an und verschlimmert diese deutlich. Dann sind Objekte teils völlig zerpixelt, was vor allem bei der Darstellung von Gittern auffällt – und davon gibt es in Control eine ganze Menge. Zudem passiert es gelegentlich, dass der KI-Algorithmus Schwierigkeiten mit dem Denoising fürs Raytracing hat. Dann flimmern einige Reflexionen auch ohne Bewegung immer weiter.

Die Probleme treten in Ultra HD auf und werden in Full HD deutlich ausgeprägter. Da kann DLSS vermutlich gar nichts für, sondern die problematische Grafik des Spiels selber, aber mit dem KI-Upscaling fallen die Schwierigkeiten nun einmal deutlich mehr ins Gewicht. Dasselbe gilt auch für die DLSS-Stufen „Balanced“ und „Performance“, die noch mehr zu den Problemen neigen als die Einstellung „Quality“. Auf der Gegenseite bleibt die deutlich bessere Bildschärfe auch bei der Performance-Einstellung erhalten.

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