Bättre ray tracing-kvalitet i Cyberpunk 2077 med DLSS 3.5

Sedan Nvidia uppskalningsteknik DLSS först såg dagens ljus har den genomgått flertalet nya versioner och iterationer, där det inte enbart är uppskalning som står på menyn längre. Med DLSS 3 tillkom exempelvis möjligheten att via tekniken frame generation interpolera fram nya bildrutor för att få ett högre upplevt flyt i mer tungdrivna spel.

Fokuset med nästa version, DLSS 3.5, är inte prestandaförbättring i form av ökad bildfrekvens utan istället är tekniken tänkt att förbättra bildkvaliteten avsevärt för spel som nyttjar ray tracing. Sättet som tekniken fungerar på kan även medföra prestandavinster som en positiv bieffekt, trots att detta inte är det stora dragplåstret för uppdateringen.

Testlabbet har kikat närmare på DLSS 3.5 och hur det appliceras i Cyberpunk 2077 med den nysläppta 2.0 uppdateringen. Kortfattat är det imponerande då funktionen medför bättre bildkvalitet i form av skarpare reflektioner och generellt förbättrade ljuseffekter utan att försämra bildfrekvensen.

DLSS 3.5 och den nya tekniken ray reconstruction

När den nya versionen av DLSS presenterades tidigare i år släppte vi en artikel som kort sammanfattar vad DLSS 3.5 är och hur tekniken fungerar. När ray tracing används i moderna titlar går det, trots framsteg på hårdvarufronten, ännu inte att skicka ut en stråle för varje pixel som ska visas och samtidigt bibehålla en tillräckligt hög bildfrekvens. Därför är mängden strålar som skickas ut begränsade till antalet, vilket resulterar i en bild som innan efterbehandling är brusig och svårtydd.

Här kommer nästa del i processen in, denoisers, där dessa via olika metoder fyller i den information som saknas i bilden. En av metoderna som används för att fylla i den saknade informationen är att hämta informationen från tidigare bildrutor – så kallad temporal lösning. Spatial interpolering tittar istället på omkringliggande pixlar och fyller i luckor med baserat på detta.

Slutresultatet med dessa båda metoder kan givetvis se bra ut men de har nackdelar. Tillexempel kan den temporala metoden leda till att du får artefakter eller ghosting när information från tidigare bildrutor hämtas som hamnar på fel plats. För spatial interpolering blir istället resultatet en något oskarp bild då pixlarna mer eller mindre smetas ut över en större yta än tilltänkt.

Båda metoderna ingår i det som kallas för hand-tuned denoisers, där flertalet av dem samverkar för olika typer av effekter på skärmen baserat på vad som anses var den bästa metoden för respektive effekt. Ju fler ray tracing-effekter ett spel innehåller desto fler bieffekter går att notera. I exemplet Cyberpunk 2077 som tillämpar utbredd användning av ray tracing går det att notera brist på skärpa i reflektioner, bortfall av dynamiska ljuseffekter, samt försämrad ambient occlusion för att nämna några.

Sammantaget är detta steg i kedjan viktigt då själva ray tracing-effekterna renderas i en lägre upplösning än resten av bilden. De är i sin tur del av av den fullständiga bilden som skalas upp via DLSS Super Resolution och sedan efterbehandlas. Som följd är det alltså av yttersta vikt att materialet som skalas upp håller så god kvalitet som möjligt för att slutresultatet ska bli skarpt.

Nästa del i den uppsjö av beståndsdelar som idag är DLSS blir därför Ray Reconstruction, en metod som uppges ge ett betydligt bättre resultat än vanliga denoisers. Tekniken bygger på en algoritm som uppges effektivt kunna särskilja olika typer av ray tracing-effekter och därefter kunna välja ut den mest effektiva metoden för att återskapa bilden. Algoritmen är tränad på en stor mängd högupplösta bilder i ett neuralt nätverk och uppges därmed ge ett drastiskt förbättrat resultat jämfört med den manuella metoden.

För att inte införa mer fördröjning än vad som anses acceptabelt i spel så är även uppskalningstekniken DLSS Super Resolution inbyggd i det nya denoise steget. Detta för att inte behöva gå igenom ytterligare ett steg av uppskalning separat. Det nämns i den tekniska dokumentationen att beroende på hur många olika denoisers ett spel använder sig av så kan dessutom DLSS 3.5 medföra en något förbättrad prestanda. Enligt Nvidia handlar det dock oftast inte om mer än ett par procent.

Prestandatester och egna exempel

Exempelbilder och diagram från Nvidia i all ära, vi har givetvis även testat DLSS 3.5 med ray reconstruction på egen hand i en förhandsversion av Cyberpunk 2077 version 2.0.Testriggen är densamma som vi vanligtvis använder för att testa grafikkort och till ändamålet har vi valt att använda Nvidias Geforce RTX 4090. För stillbilder har vi använt grafikinställningarna RT Overdrive, där variabeln är huruvida Ray Reconstruction är aktiverat eller inaktiverat.

I de två första exemplen vi tittar på är skillnaderna primärt synliga i skärpan i reflektioner, där detaljerna blir mer tydliga. Nästa detalj att hålla ögonen på är förbättringarna i ambient occlusion, dels runt lösa objekt men även runt bänkar och räcken, där dessa upplevs mer förankrade i scenen.

I detta exempel är det mest synligt i växten mot mitten av skärmen. Ljuseffekterna agerar mer naturligt och skapar tydligare kontraster bakom bladen. I byggnaden i skärmens övre vänstra halva faller skuggorna mer dramatiskt och ger en större upplevd kontrast.

Återigen är det primärt skärpan i reflektioneran på marken som blir tydlig, men även runt betongblocken i bakgrunden är det betydligt tydligare ambient occlusion runt objekten.

I spelets inbyggda benchmark-verktyg synliggörs flertalet tydliga exempel. Återigen är skärpan i reflektionerna det lättaste att peka på som synliggör skillnaden. Generellt ökar dock skärpan på de flesta ytor som interagerar med ljuset. Kakelytor reflekterar mer naturligt och neonrören verkar vara mindre överexponerade.

Slutligen är det dags att slå ett öga på om det går att uppmäta någon skillnad i prestanda. Vi använder den sedvanliga inbyggda benchmarkslingan, där vi nyttjar det förinställda grafikläget RT Overdrive. DLSS Super Resolution är inställd på läget Quality och frame generation är avstängt.

I vår körning uppmäter vi en skillnad på åtta procent mellan de två olika inställningarna. Det bör dock noteras att detta kan variera kraftigt när spelet faktiskt spelas då det är till stor del beroende av hur många effekter som används.

Sammanfattande tankar om DLSS 3.5 och ray reconstruction

Enligt undertecknad är ray reconstruction en otroligt häftig teknik, men att påstå att den inte går att leva utan är att överdriva. Faktum är att i dagsläget är implementationen otroligt smal och kommer inte komma till användning för de allra flesta. Visst är det så att funktionen inte är begränsad till Geforce RTX 4000-serien utan kommer att kunna användas av alla som äger ett RTX kort. Det är positivt så klart, men där det gör ordentlig skillnad är i spel som nyttjar path tracing och det är i skrivande stund inte så många grafikkort med tillräckliga muskler för att driva runt det.

Vi vet egentligen i dagsläget inte heller hur svår tekniken kommer vara för utvecklare att implementera i äldre titlar, och därför är det svårt att sia i om det kommer att vara enkom framtida spel som nyttjar det. Möjligtvis kommer implementationen att vara lättare för spel som byggs i någon av de större spelmotorerna, där det finns ramverk för hur tekniken ska nyttjas. Ovan är som sagt spekulation och oaktat detta ska det bli spännande att se hur läget ser ut om ett år eller två.

DLSS 3.5 känns mer som en förebyggande åtgärd för att stävja visuella problem i framtida titlar. Gissningsvis kommer path tracing och mer avancerad ray tracing bli mer och mer utbrett snarare än mindre och mängden grafikkort kompetenta nog att köra dessa blir fler.

Det som kan anmärkas på är att tekniken är proprietär då den är beroende av Nvidias krestar för att fungera. Den är en klar påbyggnad av Nvidias hårt hållna men väldigt välfungerande mjukvarusvit som fortsätter försöka locka de på den andra sidan med grönare gräs och skarpare reflektioner.

Den senaste iterationen av Nvidias mjukvarusvit DLSS 3.5 är som namnet skvallrar om ett halvsteg framåt snarare än något som vänder upp ner på hur spel fungerar. Däremot ska vi inte sticka under stolen med att vi har blivit imponerade av hur väl det fungerar i specifikt Cyberpunk 2077 och vi är förväntansfulla inför hur tekniken fungerar i den kommande titeln Alan Wake 2 senare i oktober.