DirectX 12 Ultimate a DLSS 2.0 zrychlují hraní na PC

Hráči na PC mají v porovnání s těmi na konzolích nesrovnatelnou výhodu v tom, že technologie jejich herních strojů se průběžně vyvíjí a nemusí čekat na jednotlivé konzolové cykly. V tomto smyslu patří mezi největší tahouny společnost Nvidia, která jako první přinesla grafické karty podporující ray tracing v reálném čase a řadu dalších novinek. Současná generace karet dorazila na trh už v roce 2018, díky moderním technologiím a využívání jader Tensor se ale jejich potenciál stále posouvá kupředu. Nedávno se díky tomu Nvidia mohla pochlubit dvojicí velmi zajímavých novinek, které mohou hraní na PC zásadně vylepšit. Jde o aplikační rozhraní DirectX 12 Ultimate obsahující několik významných dílčích vychytávek a o umělou inteligencí poháněnou technologii DLSS 2.0.

Výsledkem ray tracingu jsou efekty globálního dynamického osvětlení, realistických stínů i odrazy na první pohled nerozeznatelné od těch skutečných.

V případě DirectX 12 Ultimate je řeč o standardu přinášejícím nové funkce. Mezi ty patří DirectX Raytracing (DXR), variable rate shading (VRS), mesh shading a sampler feedback, z nichž všechny zůstávají doménou grafických karet od Nvidie. Ray tracing samotný dnes už patrně není nutné nijak obšírně představovat. Ve zkratce jde o simulaci chování světla a cest jednotlivých světelných paprsků od zdroje až k oku hráče. Výsledkem ray tracingu jsou efekty globálního dynamického osvětlení, realistických stínů i odrazy na první pohled nerozeznatelné od těch skutečných. A jsou to právě grafické karty od společnosti Nvidia, které byly navrženy tak, aby tváří v tvář vysokým standardům a požadavkům ray tracingu obstály. Z hlediska architektury využívají podporované karty specializovaná jádra, jež jim umožní až trojnásobné zrychlení v titulech, které DXR podporují. Simulace chování světla je tak vůbec poprvé možná v reálném čase.

Další ze zmíněných technologií je variable rate shading, neboli „adaptivní stínování“. To spočívá v dynamické úpravě stínování scén, takže výkon hardwaru se zaměřuje pouze tím směrem, kde je ho nejvíce potřeba. K úspoře výkonu dochází na okraji scén, tedy například na okolních zdech či na obloze. Novinka je navíc vhodná i pro virtuální realitu, kde je právě nejvíce detailů potřeba v místech, kam se upíná pozornost hráče. Další z novinek je mesh shading, což je inteligentní řízení úrovně detailů jednotlivých objektů, čímž opět dochází k úspoře výkonu a zprostředkovaně i k možnosti vykreslovat velké a jinak na detaily bohaté scény s klidně až stovkami tisíc objektů. A konečně poslední novinkou je sampler feedback, což je technika vylepšující výpočetní procesy při práci s texturami. Výsledkem je lepší možnost implementace sofistikovaných algoritmů pro nahrávání a streamování textur, což se může nejvíce projevit zejména v otevřených světech a v eliminaci nepříjemného doskakování textur.

Umělá inteligence je hudbou budoucnosti

Potenciál DirectX 12 Ultimate popřít nelze, to pravé potěšení pro hráčovo oko i pro odlehčení hardwaru ale spočívá v technologii DLSS 2.0. Ta využívá zmíněných jader Tensor a neuronového grafického frameworku NGX k tomu, aby za pomocí umělé inteligence vylepšovala jednotlivé snímky výsledného obrazu. A to dokonce takovým způsobem, že grafická karta může vykreslovat scény i se všemi elementy (tedy včetně stínů a částicových efektů) v nízkém rozlišení a hotové snímky následně neuronová síť přepočítá do podstatně vyššího rozlišení. Důvod je prozaický – hlavní jádro grafické karty potřebuje pro renderování v nižším rozlišení podstatně méně výkonu. U podporovaných grafických karet GeForce RTX mluvíme o úspoře až 76 % výkonu, což je také významný pokrok v porovnání s původní verzí.

Principiálně za úsporou výkonu stojí vylepšená AI posílená strojovým učením, která za pomocí supersamplingu zajištěném jádry Tensor zvyšuje snímkovou frekvenci a současně vytváří krásný a ostrý herní obraz.

Technologie DLSS v předchozí verzi renderovala snímky až dvakrát pomaleji, DLSS ve verzi 2.0 už ale pracuje podstatně efektivněji a uspořený výkon lze využít například pro výpočty ray tracingu. Principiálně tak za úsporou výkonu stojí vylepšená AI posílená strojovým učením, která za pomocí supersamplingu zajištěném jádry Tensor zvyšuje snímkovou frekvenci a současně vytváří krásný a ostrý herní obraz. Ten je v mnoha případech zároveň lepší než v případě nativního vysokého rozlišení. Vidět to lze třeba na jemných předmětech typu drátěný plot, či antény na střechách domů.

Zdroj: Nvidia

Společnost Nvidia princip učení neuronové sítě popisuje následovně: „Při tréninku sítě umělé inteligence se výstupní obraz porovnává s referenčním obrazem, který byl renderován v ultra vysoké kvalitě při nativním rozlišení 16K, a rozdíl je poté komunikován zpět do sítě, aby se mohla dále učit a zlepšovat své výsledky.“ Díky takto naučeným datům lze při renderování třeba i jen poloviny pixelů dosáhnout kvalit nativního obrazu. Zcela zásadní výhoda druhé verze DLSS pak tkví v tom, že Nvidia poskytuje jednotnou neuronovou síť pro všechny tituly, dříve bylo zapotřebí trénovat AI pro každou hru zvlášť. K tomu ještě Nvidia dodává, že volit lze mezi několika režimy: „Technologie DLSS 2.0 nabízí uživatelům tři režimy kvality obrazu (kvalita, rovnováha, výkon), které řídí rozlišení renderování, přičemž režim Výkon nyní umožňuje až 4x vyšší rozlišení. To znamená více uživatelských voleb a ještě větší navýšení výkonu.“

Dopad a výhody se přímo nabízí. Úspory výkonu pocítí nejen hardware, ale i peněženka, jelikož s vycvičenou neuronovou sítí zvládnou stávající grafické karty více náročných výpočetních operací. To platí zejména pro ray tracing, díky kterému vypadají hry podstatně lépe a uvěřitelněji a zážitek z nich se posunul opět o krok blíž renderovaným filmovým filmům, které ray tracing běžně používají. Výsledek lze už vidět v několika titulech, mezi něž patří například akce Control (která dříve podporovala dokonce i první verzi DLSS), MechWarrior 5: Mercenaries, Wolfenstein: Youngblood nebo Deliver Us The Moon.

Jen u pár jmenovaných titulů ale rozhodně nezůstaneme. DirectX 12 Ultimate se stává standardem a s tím spojené technologie budou čím dál tím běžnější. Vedle toho se DLSS 2.0 stává nedílnou součástí Unreal Engine a implementace je u druhé verze navíc v porovnání s první výrazně snazší. Lákadlem věcí budoucích mohou být i reakce vývojářů, kteří již například DLSS ve verzi 2.0 ve svých hrách otestovali. Novinku si chválí například technologický ředitel studia Remedy Entertainment Mika Vehkala. „Prostřednictvím hry Control jsme se rozhodli vytvořit vizuálně ohromující a pohlcující svět. Díky ray tracingu v reálném čase a technologii NVIDIA DLSS vypadala hra Control při uvedení úžasně a upgradem na DLSS 2.0 dosáhla kvalita obrazu hry bezprecedentní úrovně,“ říká Vehkala

Technologie DLSS 2.0 v režimu Kvalita během testování zvyšuje výkon při rozlišení 1920×1080 a 2560×1440 až o 76 %. A při rozlišení 4K (3840×2160) poskytuje režim Výkon dvojnásobný až trojnásobný nárůst, což umožňuje i hráčům s GeForce RTX 2060 spustit hru při maximálním nastavení a hratelné snímkové frekvenci, slibuje Nvidia. Podobné nadšení pak vyjadřují i další vývojáři, důležité je ale především to, že nové hry budou přibývat. Jednou z nich bude i Cyberpunk 2077, který přinese hned čtveřici typů efektů ray tracingu, podporu DLSS 2.0 a hra navíc při vydání zamíří rovnou i na cloudovou streamovací službu GeForce Now.

Zdroj: CD Projekt Red

Grafické karty řady Turing mají proměnit hraní na PC hned několika způsoby a přinést podstatné přiblížení realitě. Ray tracing v reálném čase doprovází také výkon šetřící technologie DLSS 2.0, která má potenciál zpřístupnit ušetřený výkon zpět hráčům a potenciálně tak i prodloužit životnost grafického hardwaru. DLSS 2.0 navíc nepřináší žádné kompromisy v kvalitě obrazu a výsledek často vypadá lépe než originál v nativním rozlišení. Podmínkou je ale odpovídající hardware z dílen Nvidie, který dokáže plnohodnotně spolupracovat nejen s libovolnými moderními procesory značky Intel, ale pochopitelně také s AMD. V tomto ohledu dokáže spoustu práce odvést například MSI GeForce RTX 2060 VENTUS XS 6G OC, náročnější hráči pak mohou sáhnout po GIGABYTE GeForce RTX 2070 WINDFORCE 2X 8G. Výsledkem v obou případech bude podpora nejnovějších technologií a dostačující výkon na realistické herní zážitky.