images
04/04/2022 05:25 pm

Tìm hiểu về NVIDIA DLSS - Công nghệ hỗ trợ chơi game ở độ phân giải cao

Nguồn: tinhte

Video game hiện tại đang trở nên rất giống với thực tế nhờ đồ họa phức tạp và chi tiết cả về nhân vật lẫn môi trường.

Video game hiện tại đang trở nên rất giống với thực tế nhờ đồ họa phức tạp và chi tiết cả về nhân vật lẫn môi trường. Điều này đạt được là nhờ các công nghệ như ray tracing, ánh sáng, đổ bóng thực tế hơn, khiến cho đôi lúc chúng ta nghĩ rằng đang xem 1 bộ phim hơn là chơi 1 tựa game. Tuy vậy, sự phát triển về chất lượng đồ họa sẽ đòi hỏi thêm về sức mạnh xử lý, và có những giới hạn mà hiện tại công nghệ hay đúng hơn là phần cứng vật lý chưa thể đi xa hơn được. Đây là lúc người ta nhờ đến sức mạnh của trí thông minh nhân tạo - AI (artificial intelligence).

Để giải quyết vấn đề chất lượng đồ họa ở độ phân giải cao trong các tựa game mới, NVIDIA có công nghệ DLSS (Deep Learning Super Sampling). Kết hợp với phần cứng tương thích, NVIDIA DLSS là giải pháp thay thế cho các kỹ thuật khử răng cưa truyền thống như TAA (Temporal Anti-Aliasing) hay MSAA (Multisample Anti-Aliasing) mà không ảnh hưởng đến hiệu năng, ngược lại còn cho tốc độ khung hình trong game tốt hơn.

Deep Learning Super Sampling


Theo NVIDIA, phiên bản DLSS 2.0 hiện tại có khả năng cải thiện tốc độ khung hình trong game từ 200% đến 300%, nâng cấp hơn so với DLSS đời đầu vốn chỉ tăng thêm khoảng 70%. NVIDIA ra mắt DLSS 1.0 vào năm 2018, tuy nhiên như bất cứ công nghệ nào, phiên bản đầu tiên không được đón nhận nồng nhiệt do chưa thực sự ổn định và còn nhiều giới hạn trong những tựa game bom tấn (giới hạn độ phân giải có thể bật được DLSS). Sau 2 năm, tháng 3/2020, DLSS 2.0 xuất hiện, cung cấp hiệu suất tốt hơn và cũng ổn định hơn nhiều, mang lại chất lượng hình ảnh tốt và tốc độ khung hình cao. Điểm cải tiến đáng chú ý nữa là các tùy chọn chất lượng DLSS như Performance, Quality và Balanced. Đến tháng 9/2020, NVIDIA bổ sung thêm mức Ultra Performance vào phiên bản DLSS 2.1, sẵn sàng cho nhu cầu chơi game ở độ phân giải rất cao (8K chẳng hạn) và thực tế ảo (VR - Virtual Reality).

wolfenstein-youngblood-nvidia-dlss-comparison-002.jpg

Quảng cáo


Tạm dịch là siêu lấy mẫu bằng phương pháp học sâu, NVIDIA DLSS là 1 lớp xử lý đồ họa được các lập trình viên thêm vào trong game. Khi có phần cứng hỗ trợ (card đồ họa NVIDIA GeForce RTX 20 - 30 Series), game sẽ cho phép bật/tắt tùy chọn DLSS để tăng tốc độ khung hình, giảm tải cho hệ thống. Do cần phải được thêm vào trong lúc phát triển game nên không phải mọi tựa game đều hỗ trợ DLSS, dù vậy, các game mới sau này đều được hỗ trợ, ngoài ra nhà phát triển cũng có thể thêm tính năng DLSS bằng các bản cập nhật sau đó.

Trải nghiệm mà DLSS mang lại sẽ không giống nhau ở các tựa game, tùy thuộc vào cách mà người ta áp dụng công nghệ này, cũng như những thứ mà AI đã được đào tạo trước. Trong game, anh em có thể bật DLSS ở những tùy chọn khác nhau rồi trải nghiệm để xem mức độ nào là phù hợp. Trong đó, Ultra Performance giảm chất lượng hình ảnh nhiều nhất nhưng đồng thời tăng tốc độ khung hình cao nhất, Balanced dung hòa cả 2 yếu tố, Quality thiên về chất lượng hình ảnh suy giảm ít nhất...

Cách thức hoạt động


Phiên bản DLSS 1.0, NVIDIA sử dụng mạng lưới AI với NGX (Neural Graphics Framework), dùng thuật toán trí thông minh nhân tạo để tăng chất lượng hình ảnh cùng với những tập lệnh đồ họa sẵn có. Mạng neural DLSS AI (còn gọi là bộ mã tự động phức hợp - convolutional autoencoder) sẽ được NVIDIA cung cấp 1 loạt hình ảnh trước và sau khi áp dụng khử răng cưa siêu mẫu 64x (supersample anti-aliasing), sau đó mạng neural này sẽ so sánh và “học” cách để render ra hình ảnh gần nhất với chất lượng 64x supersample anti-aliasing mà chỉ sử dụng hình ảnh gốc có chất lượng thấp hơn. Mục đích nhắm đến là đạt được chất lượng hình ảnh cao hơn mà không ảnh hưởng quá nhiều đến tốc độ khung hình.

nvidia-dlss-2-0-architecture-temporal-feedback.jpg

Mạng AI tiếp tục lặp lại quá trình này, tự điều chỉnh các thuật toán của nó để cuối cùng có thể cho ra chất lượng 64x với ảnh gốc thấp. Kết quả cho ra chất lượng tiệm cận với 64x supersample anti-aliasing đồng thời tránh được những vấn đề liên quan đến TAA (mờ toàn màn hình, nhòe do chuyển động, hiện tượng bóng ma - ghosting, biến dạng - artifact hay trong suốt - transparency). Những kỹ thuật như Temporal Feedback (phản hồi tạm thời) cũng được áp dụng cùng với DLSS, giúp độ sắc nét của hình ảnh trong game có thể được duy trì ổn định qua từng khung hình. Kỹ thuật này áp dụng các vector chuyển động (motion vector) - thứ vốn để mô tả hướng di chuyển của vật thể trong khung hình - với độ phân giải cao hơn hoặc ngang bằng hình ảnh gốc, giúp hệ thống sẵn sàng cho sự xuất hiện của khung hình kế tiếp, từ đó đảm bảo độ ổn định hình ảnh.

Ở DLSS 2.0, NVIDIA nâng cấp mạng AI neural, cho phép tận dụng Tensor Core tối ưu hơn, nâng cao tốc độ khung hình, loại bỏ các giới hạn liên quan đến GPU, Settings hay độ phân giải. Theo đó, DLSS 2.0 chỉ cần render hình ảnh ở độ phân giải 25% - 50% so với độ phân giải gốc (thậm chí ở 11% khi chọn Ultra Performance), kết hợp cùng Temporal Feedback để tăng độ nét cho hình ảnh, ổn định cao hơn so với DLSS 1.0.

nvidia-dlss-how-it-works.jpg

Mạng AI của DLSS 2.0 vẫn được NVIDIA NGX huấn luyện, tuy nhiên có sự thay đổi trong phương pháp “dạy học”. Thay vì các hình ảnh trước và sau khử răng cưa như DLSS 1.0, NGX sẽ cung cấp 1 loạt khung hình độ phân giải thấp đã áp dụng khử răng cưa cùng các motion vector của chúng để phục vụ cho kỹ thuật Temporal Feedback. AI sẽ so sánh những hình ảnh được cấp với hình ảnh độ phân giải cao (có thể lên đến 15,360 x 8640) đã được render sẵn, tìm sự khác biệt và học cách để render tối ưu nhất. NGX liên tục lặp lại quá trình này, trên hàng chục nghìn hay thậm chí hàng triệu hình ảnh tham chiếu theo thời gian, từ đó tạo ra mạng AI có thể nâng cấp hình ảnh với chất lượng và độ phân giải đạt yêu cầu.

Quảng cáo



Sau khi hoàn tất khóa huấn luyện, mạng AI sẽ được đưa đến các card đồ họa NVIDIA RTX 20 - 30 Series thông qua GeForce Game Ready driver. Nhờ đó sau khi cập nhật driver, card đồ họa của anh em có thể sử dụng sức mạnh AI của Tensor Core để chạy DLSS 2.0 theo thời gian thực ở những tựa game được hỗ trợ.

Làm sao để sử dụng DLSS?


nvidia-geforce-rtx-3090-dlss.jpg

Như đã nói, công nghệ DLSS của NVIDIA cần có sự tương thích từ phần cứng, cụ thể là các mẫu card đồ họa từ GeForce RTX 20 Series trở về sau. Ngoài ra, tựa game mà anh em muốn bật DLSS cũng phải được hỗ trợ do đây là 1 lớp xử lý đồ họa được thêm vào trong quá trình phát triển game. Giải pháp chơi game ở độ phân giải cao nhưng không cần nhiều sức mạnh đồ họa này không “mở”, do vậy hệ thống của anh em phải đáp ứng yêu cầu mới có thể trải nghiệm. Nếu đã thỏa mãn, anh em chỉ cần vào game, tìm đến mục tùy chỉnh đồ họa, bật DLSS, chọn mức độ phù hợp rồi thưởng thức.

Vậy còn những anh em không sử dụng VGA từ “đội xanh” thì sao? Rất may mắn, AMD cũng cho ra mắt giải pháp tương tự, gọi là Fidelity Super Resolution 2.0, tương thích với tất cả phần cứng do sử dụng kỹ thuật Temporal upscaling và không cần AI. Ngoài ra, Radeon Super Resolution cũng là 1 giải pháp tương tự nhưng “đóng” tương đối, hoạt động ở mức độ driver, cần card đồ họa Radeon RX 5000 Series trở lên và áp dụng cho mọi tựa game mà không cần phải chuẩn bị sẵn từ bước phát triển.

FidelityFX Super Resolution 2.0 - “DLSS phiên bản AMD” sắp ra mắt tại GDC 2022

FidelityFX Super Resolution (FSR) là công nghệ nâng cấp độ phân giải (upscale) của AMD, tương tự như NVIDIA DLSS (Deep Learning Super Sampling), ra mắt vào tháng 6/2021.
tinhte.vn

Quảng cáo


Thử nghiệm


Mình tiến hành thử nghiệm hiệu năng game khi bật và tắt DLSS trên chiếc gaming laptop LenovoLegion 5 Pro. Cấu hình sử dụng vi xử lý Intel Core i7-12700H, 16 GB RAM, đồ họa rời NVIDIA GeForce RTX 3070 Ti 8 GB, chạy hệ điều hành Windows 11 Home. Để có kết quả chính xác nhất, mình chuyển hệ thống sang dùng dGPU bằng MUX switch, tắt hoàn toàn iGPU.

5924407_lenovo_vantage.jpg

MUX switch là gì, ảnh hưởng như thế nào đến trải nghiệm trên gaming laptop?

MUX switch là 1 tính năng/công nghệ được ứng dụng trên những mẫu gaming laptop mới, với công dụng chuyển đổi giữa đồ họa rời và đồ họa tích hợp. Tính năng này không mới…
tinhte.vn


Những phép thử được thực hiện gồm:

  • 3DMark Professional Edition: chạy DLSS feature test, lần lượt ở 3 độ phân giải 1920 x 1080, 2560 x 1440 và 3840 x 2160, mỗi độ phân giải chạy 2 mức chất lượng gồm Performance và Quality.
  • Shadow of the Tomb Raider: game chạy thử ở 2 độ phân giải 1920 x 1080 và 2560 x 1600, các mức DLSS lần lượt là Off, Performance, Balanced, Quality và Ultra Performance.
  • Final Fantasy XV Windows Edition Benchmark: do giới hạn của bản benchmark, mình chỉ có thể thử bật và tắt DLSS ở độ phân giải 3840 x 2160, thiết lập Custom.



Ở độ phân giải 4K, DLSS feature test của 3DMark vắt kiệt sức hệ thống cũng chỉ dừng lại ở 14 fps, trong khi nếu bật DLSS mức Quality, phép thử cho kết quả khả quan đến gần 26 fps, và nếu chọn mức Performance sẽ được hơn 37 fps. Giả sử đây là 1 game offline AAA, DLSS cho phép anh em có thể chơi được ở tốc độ khung hình trên 30 fps dễ dàng ở độ phân giải 4K. Tựa game Shadow of the Tomb Raider cho kết quả ở 2560 x 1600 không bật DLSS là 89 fps, lần lượt bật DLSS tương ứng mức Performance là 129 fps, Balanced là 118 fps, Quality là 106 fps và Ultra Performance là 146 fps, cho thấy mức chênh lệch tốc độ khung hình lần lượt là ~45%, ~32.6%, ~19% và ~64%. Final Fantasy XV cho điểm số thực sự khác biệt ở độ phân giải 3840 x 2160, từ mức 4888 (Fairly High) lên mức 6148 (High), tương đương hơn 25%.

Kết luận


NVIDIA DLSS là 1 công nghệ mà theo cá nhân mình nghĩ, rất đáng để sở hữu, nhất là tiềm năng trong tương lai rất lớn khi AI ngày càng thông minh hơn. DLSS không chỉ đơn thuần giúp anh em có thể chơi được những tựa game nặng ở độ phân giải cao trong khi hệ thống hạn chế về phần cứng đồ họa, mà còn có ý nghĩa “hạ nhiệt” cho card, không cần phải sử dụng tối đa công suất, ít nhiều cũng tăng tuổi thọ sản phẩm. Việc sử dụng DLSS đồng nghĩa với hi sinh chất lượng hình ảnh dù ít hay nhiều, trừ khi anh em vào game để ngắm cảnh ở thiết lập tối đa, còn lại sự khác biệt là không lớn, dễ dàng chấp nhận được. Thật sự mà nói thì mình chơi game không phải để ngắm cảnh hay soi đồ họa, vì vậy DLSS đối với mình rất hữu ích, nhất là đỡ phải nghe tiếng quạt làm mát quay tối đa, vừa ồn vừa xót.

Bài viết liên quan