Hace unos años Nvidia revolucionó el mercado con el Ray Tracing y especialmente con DLSS, una técnica de re-escalado de imagen mediante Inteligencia Artificial que seguramente muchos infravaloramos en un principio.
Hoy por hoy es una de las tecnologías más potentes y útiles para juegos y Nvidia DLSS 3.5 nos introduce una nueva función denominada Ray Reconstruction que probaremos con Cyberpunk 2077 y nuevo banco de pruebas con Nvidia RTX 4080.
Sin duda, DLSS ha sido uno de los más grandes éxitos de como aplicar la inteligencia artificial en los juegos, una forma de darle una oportunidad a tarjetas gráficas baratas o menos potentes para mover juegos y gráficos que necesitan gran carga de recursos.
El sistema de re-escalado es presente y futuro, por eso otras empresas han lanzado su propia versión, como son AMD con FSR o Intel con XeSS, pero ninguna llega a Nvidia DLSS 3.5.
Todos sabemos que los juegos están hechos de fotogramas, imágenes estáticas sucesivas que una tarjeta gráfica genera para que, a través de una pantalla, se cree esa sensación de movimiento que nos permita adentrarnos y experimentar mundos digitales como el de Cyberpunk 2077.
Mientras más fotogramas por segundo consiga crear la tarjeta gráfica, mayor sensación de fluidez llegará a nuestros ojos, la solemos llamar Framerate. 60 FPS ya es un framerate con sensación de fluidez a nuestros ojos, pero con 120 FPS o más conseguimos sensación de realismo.
Con el paso del tiempo, los motores gráficos de los juegos se han vuelto cada vez más potentes y más realistas, elementos como el Ray Tracing simulan la luz natural en las texturas consumiendo muchos recursos, los detalles de texturas, efectos, etc.
Y a esto debemos sumarle la resolución a la que jugamos, habiendo pasado de 1920x1080p hace unos años a 2560x1440p o incluso 3840x2160p, es decir, cada fotograma será 4 veces más grande y por tanto, el consumo de recursos será mucho más exigente.
Para responder a esta problemática de conseguir ganar más framerate en juegos de nueva generación, con calidad gráfica alta y a resoluciones altas, llegó Nvidia DLSS. DLSS se trata de un mecanismo de reescalado de imagen, es decir, coge los fotogramas del juego a una resolución inferior a la nativa del monitor (puede ser entre 50 y un 75%) y a través de una técnica donde se emplea Inteligencia Artificial, reconstruye esa imagen a la resolución nativa inventándose, por así decirlo, los píxeles para ahorrarle trabajo a la GPU.
En el método de reconstrucción es donde interviene la IA a través de una red neuronal (básicamente un algoritmo basado en modelos matemáticos), la cual se ha entrenado para que “aprenda” patrones de cómo se comportan los píxeles, cómo el motor gráfico crea las formas, movimiento, texturas, etc. Una vez sabe esto, es capaz de dibujar de forma más o menos precisa un fotograma, que después cogerá ampliará añadiendo más y más píxeles hasta conseguir llegar a la resolución nativa.
Es tal el punto de perfección que ha conseguido Nvidia DLSS con sus redes neuronales, que un fotograma reescalado se ve mejor que el creado directamente a la resolución nativa. Es tal el nivel de entrenamiento y precisión en el aprendizaje que Cyberpunk 2077 se ve mejor con DLSS que sin DLSS.
Este procedimiento utiliza los Tensor Core de las tarjetas Nvidia, y no es compatible con otras marcas de tarjetas gráficas debido al tipo de método que utiliza. Hay otros sistemas como AMD FSR que sí es compatible con tarjetas de distintos fabricantes por utilizar los núcleos normales de la GPU sin IA, pero sus resultados a día de hoy son peores en calidad y rendimiento.
Hasta el momento hemos explicado qué hacía DLSS en su primera versión, pero el algoritmo ha ido evolucionando y añadiendo más funciones hasta el actual Nvidia DLSS 3.5. Esto en un principio no eran tan perfecto ni aportaba las mejoras que vemos ahora, la evolución se ha ido viendo en las versiones 2.0 y 3.0.
DLSS 2.0 fue el primer gran salto de la tecnología, donde se introducían elementos adicionales como el campo de profundidad o Z buffer, y el vector de movimiento. Gracias a él se hace un reescalado adaptativo, de mejor calidad en el primer plano, donde se centran nuestros ojos, y peor en elementos lejanos, optimizando recursos y rendimiento.
La versión 2.0 también se utiliza como filtro Antialiasing para eliminar dientes de sierra en el contorno de las imágenes, siendo este elemento el que hace mejorar drásticamente la definición. Otra mejora muy importante fue la de añadir varios niveles de calidad en el reescalado para priorizar la calidad de imagen o el framerate mediante los modos Calidad, Equilibrado, Rendimiento y Ultra Rendimiento, que actualmente siguen así.
El siguiente paso en DLSS 3.0 fue no tanto mejorar la calidad, sino incrementar el framerate, el cual prácticamente se conseguía duplicar. ¿Cómo? Pues a los elementos anteriores se le añadió la función de Frame Generation, donde Nvidia DLSS genera fotogramas intermedios entre el actual y el siguiente. Claro, ahora en lugar de un fotograma se crean dos, mejorando la fluidez y dándonos increíbles mejoras sobre todo en 2160p.
Nvidia DLSS 3.5 va un paso más lejos, y ahora se centra en el sistema de Ray Tracing, sí, ese segundo elemento que significó la revolución de los juegos actuales. Pues esta nueva versión presenta el Ray Reconstruction, añadiendo al modelo de IA la creación de fotogramas con RT de mayor calidad. Ahora no solo se reconstruyen imágenes e inventan píxeles, también se analiza cómo se comporta la luz para aplicarla a los objetos y conseguir fotogramas más nítidos.
Pasa saber cómo y dónde actúa DLSS 3.5 debemos antes explicar a grandes rasgos cómo funciona el Ray Tracing, el cual es más complejo de lo que parece. En primer lugar el motor del juego debe generar la geometría y tipos de materiales de la escena para “saber” como se va a comportar la luz cuando incida sobre ellos. Tomando una muestra de rayos desde el punto de vista de la cámara, determina como se va a comportar esta luz.
Debido a que es un proceso muy complejo, solo se usan una pequeña cantidad de rayos de muestra, por lo que el resultado final es una imagen ruidosa la cual debe completarse interpolando píxeles. Aquí intervienen los eliminadores de ruido ajustados a mano que procesan cada tipo de iluminación interpolando píxeles, pero añadiendo mucha mayor complejidad. Estos tienen como desventaja la posibilidad de crear imágenes fantasmas o perder uniformidad en la imagen final.
Entonces Nvidia DLSS 3.5 sustituye estos eliminadores de ruido por una red neuronal IA para generar esos píxeles que faltan, haciéndolo con mayor calidad y precisión. Al ser un proceso donde intervienen más factores, DLSS 3.5 entrena 5 veces más datos que la versión 3.0 para reconocer patrones sobre el trazado de rayos, iluminación y oclusión ambiental, mejorando así el resultado frente a los eliminadores de ruido. Todo esto no solo mejora el resultado en juegos, sino también en renderizado de imágenes.
El día 25 de septiembre de 2023 se ha liberado por completo Cyberpunk 2077 con su nuevo parche 2.0 y el DLC Phatom Liberty, y en dicho parche es donde se incluye DLSS 3.5 para aplicarse al juego al completo.
En el parche se introducen bastantes mejoras importantes en el juego, de hecho pesa más de 22 GB, ¡ahí es nada! Añadiendo disparar desde el coche, mejoras en la IA de la policía y NPC, añade nuevas mejoras y ciberware, etc. Tanto es así que CD Project Red recomienda empezar el juego en una nueva partida.
Nosotros utilizaremos el siguiente banco para efectuar las pruebas de DLSS 3.5:
En las siguientes gráficas hemos analizado el rendimiento en las resoluciones 1080p, 1440p y 2160p con los 4 modos de calidad disponibles en DLSS y las distintas funciones activadas desde menos a más con DLSS OFF, DLSS + Frame Generation y DLSS + FG + Ray Reconstruction. En todo momento utilizamos la configuración gráfica de Cyberpunk en modo “Trazado de Rayos (Overdrive)”
El modo calidad prioriza calidad de imagen frente al rendimiento, pese a ello la mejora en resolución 2160p es abismal respecto a no utilizar DLSS, hablamos de un 200%. La función Frame Generation añade un 160% de rendimiento adicional, quedándose cerca de los 60 FPS. Con la nueva función Ray Reconstruction la mejora de rendimiento no es tan palpable, hablamos de unos 4 o 5 FPS al menos en este juego para las cifras más favorables.
Si optamos por el modo Equilibrado, el rendimiento mejora más del 300% en todas las resoluciones, y hablamos de casi un 500% en 2160p. De nuevo la función más diferencia en cuanto a rendimiento es Frame Generation, eso ya lo sabíamos. Si optamos por priorizar rendimiento a calidad, el último modo de DLSS es capaz de elevar a 122 FPS el framerate en 2160p, el cual partía de los 15 FPS sin DLSS.
Cyberpunk pasa de ser un juego injugable en 4K-Ultra, a poder aprovechar monitores top del mercado. Cierto es que en este modo Ultra Rendimiento sí que afecta a la calidad de imagen, y por ello lo recomendable, si tenemos una GPU de gama alta, es utilizar el modo equilibrado o rendimiento si queremos jugarlo en Ultra. Con tarjetas más pequeñas nos veremos obligados a bajar a 1440p, disminuir la calidad de las texturas y en última instancia adoptar el modo DLSS más agresivo.
Igual que antes, hemos seleccionado capturas de imagen por cada ajuste de calidad en DLSS para ver las diferencias, pero en este caso solamente para la resolución 2160p.
La primera imagen en modo DLSS 3.5 Calidad muestras una imagen nítida, mejor que en la resolución nativa. Efectivamente, tal y como promete el modo Ray Reconstruction, se ha mejorado la definición de las zonas lejanas iluminadas como se ve en la fachada de edificios, mejorando la consistencia de los reflejos sin inventarse zonas de reflejos como pasa en los cristales de los edificios. Son cambios sutiles que durante el juego no notaremos, pero que en un análisis certero sí que se dejan notar.
En el modo Equilibrado las diferencias parecen ser más notorias, vemos una mayor profundidad en las texturas de los edificios del fondo, el NPC que anda delante de nosotros o los bordes. Se nota especialmente en la palmera de la segunda imagen.
Bajamos al modo Rendimiento, donde se repiten las mejoras en la textura de las plantas, manteniéndose una calidad de imagen general sobresaliente, tal y como se aprecia en los elementos más lejanos de la ciudad. Parece que esta función mejora más aquellas escenas de media y corta distancia, pues en el fondo más alejado las diferencias son inapreciables.
Finalmente en modo Ultra Rendimiento vemos más de lo mismo, aquí sí perdemos definición en la imagen de fondo, pero una muestra más de la nueva función se deja ver en la consistencia del agua y sus reflejos, siendo de mayor variedad e intensidad, y por tanto, más realistas.
Nvidia DLSS continúa siendo una de las funciones que han marcado un antes y un después en la industria de los videojuegos, más que cualquier trazado de rayos, texturas o efectos. Todos los pasos dados desde su lanzamiento han sido para mejorar la calidad de imagen, rendimiento, definición y ahora también el comportamiento de la luz.
La marca verde se desmarca de la competencia al utilizar las redes neuronales convolucionales, aprovechando toda su experiencia en centros de datos y Deep Learning para darle a cualquier usuario una tecnología de nivel corporativo para disfrutar de juegos o renderizar vídeos e imágenes. DLSS 3.5 está disponible por ahora en Alan Wake 2, Cyberpunk 2077, Cyberpunk 2077: Phantom Liberty, Portal con RTX, Chaos Vantage, D5 Render y NVIDIA Omniverse.
La única desventaja que tiene DLSS es que no es compatible con otros fabricantes como sí ocurre con FSR, si bien esta función en sus últimas versiones toma el camino de utilizar los núcleos IA de las tarjetas AMD, por lo que también la dota de cierto punto de optimización y exclusividad para las GPU RDNA 3. Sin embargo DLSS es hoy por hoy la tecnología más avanzada con diferencia en rendimiento y calidad. ¿Qué opináis sobre DLSS?
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