Ursprünglich wurde Raytracing von Nvidia als das neue Megafeature beworben, für das auch das „RTX“ der aktuellen Grafikkarten steht. Das wahre Killerfeature ist in meinen Augen jedoch DLSS 3.0 / DLSS 2.0, ein KI-Rendering, welches die Spielperformance deutlich erhöht und dabei sogar teilweise die Grafikqualität verbessert. Was ist DLSS 3.0 genau und wie funktioniert es? Und worin liegen die Unterschiede zwischen DLSS 3.0 und 2.0? Wir gehen dem kleinen Grafikwunder auf die Spur und geben einen Ausblick auf die Zukunft des KI-Renderings – auch in Hinblick auf die Konkurrenz durch AMD.

Was ist DLSS 3.0?

Die Auflösung, in der ihr ein Spiel spielt, hat großen Einfluss darauf, wie flüssig es läuft. Schließlich berechnet die Grafikkarte für jedes einzelne Bild jeden einzelnen Pixel, also jeden Bildpunkt. Je höher die Auflösung, desto mehr Bildpunkte auf beiden Achsen des Bildschirms. Bei Full-HD (1920 x 1080 Pixel) sind das 2.073.600 Bildpunkte, die im Gegensatz zu einem Film in Echtzeit berechnet werden müssen. Eine 4K-Auflösung (3840 x 2160) hat bereits 8.294.400 Bildpunkte.

DLSS 3.0 nutzt eine niedrigere Auflösung für die Echtzeitberechnung und setzt zusätzlich eine Künstliche Intelligenz ein, die daraus berechnet, wie das Bild in einer höheren Auflösung aussehen müsste. Die dafür nötige Rechenleistung ist deutlich geringer, als für das normale rendern eines Bildes. Die Grafikkarte erstellt das einzelne Bild schneller und kann somit mehr Bilder pro Sekunde an den Monitor liefern. Das Spielerlebnis ist flüssiger.

Die RTX-Karten von Nvidia nutzen dafür außerdem die sogenannten Tensor-Kerne. Diese Rechenkerne sind genau auf solche KI-Features zugeschnitten und reserviert. Die DLSS-Berechnung bremst dadurch also keine andere Tätigkeit der Grafikkarte aus.

Mittlerweile ist auch die RTX 4080 wieder besser verfügbar (Provisionslink).

DLSS 3.0 nutzt die Macht des Deep Learnings

Aber was ist das Geheimnis von DLSS 3.0? Woher weiß die KI anhand schlechter Grafik, wie ein Bild mit besserer Grafik auszusehen hat? Die Magie liegt im Deep Learning. Die KI ist wie ein neuronales Netz – also vom menschlichen Gehirn inspiriert – aufgebaut und wird mit einer Unmenge von Daten gefüttert. Es beginnt durch die Datenmenge Zusammenhänge zu erkennen, trifft Prognosen und verändert seine Berechnungen, wenn sich die Prognosen im Datenabgleich als falsch rausstellen.

Im Falle von DLSS 3.0 fütterte Nvidia das neuronale Netz mit Bildern von hoher und niedriger Auflösung. Die KI entdeckt mehr und mehr Zusammenhänge zwischen der niedrigen und hohen Auflösung und wird damit immer besser darin, die höhere Auflösung selbstständig abzuleiten. Das neuronale Netz vom DLSS 3.0 ist durch immer mehr Trainingsdaten problemlos in der Lage, aus der niedrigen Auflösung ihm unbekannter Bilder selbstständig eine höhere Auflösung berechnet, die vom tatsächlichen Bild kaum zu unterscheiden ist.

Unterschiede zwischen DLSS 3.0 und 2.X 

DLSS 3.0 ist leider erst mit den Grafikkarten der RTX 40-Serie von Nvidia möglich. Begründet wird diese Entscheidung mit der deutlich höheren Anzahl an Tensor- und OFA-Kernen, welche für DLSS 3.0 nötig sind. Die OFA-Kerne (Optical Flow Accelerator) benötigt die Version für das neue Feature der Frame Generation. Bei dieser Technologie werden zwischen zwei Bildern zusätzlich ein weiteres Bild generiert. Dafür benötigt es die beiden Bilder und zusätzliche Informationen aus der Game Engine.

Wenn DLSS 2 aus einer Full HD-Auflösung ein 4K-Bild generiert, werden allein 3/4 des Bildes durch die KI generiert. Mit der Frame Generation kommt noch das komplette nächste Bild hinzu. Das bedeutet, dass die herkömmliche Bildberechnung nur 1/8 ausmacht und die restlichen 7/8 durch DLSS generiert werden. Das gibt einen nochmals deutlich größeren Performance-Boost.

Darüber hinaus hebelt die Frame Generation einen früheren Flaschenhals aus. Gerade bei Spielen mit Fokus auf eine hohe Bildrate kann die CPU das Limit bestimmen. Denn ohne „Direct Storage“-Technologie, die erst langsam auf den PC findet, muss die CPU für jedes Bild Daten anreichen und kommt irgendwann an ihr Limit. Da das zusätzliche Bild ohne CPU-Unterstützung erstellt wird, lässt sich das Limit der CPU-begründete Limit verdoppeln.

DLSS 3.0 hat aber auch noch weitere Verbesserungen und die Nvidia Reflex-Technologie direkt integriert. Reflex synchronisiert Aufgaben von GPU und CPU, um die Latenz bis zum berechneten Bild zu verkürzen, was gerade in kompetitiven Spielen ein winziger, aber dennoch entscheidender Faktor sein kann. Die Technologie ist aber auch nötig, damit die Frame Generation nicht zur Verzögerung führt. 

Welchen Unterschied DLSS 3.0 bei Cyberpunk 2077 macht, zeigt unter anderem dieser Vergleich:

Lohnt sich DLSS 2.X?

DLSS 3.0 muss euch trotzdem nicht davon abhalten, euch die vorige Generation der Grafikkarten zu holen. Auch DLSS 2 macht bereits einen riesigen Unterschied und wird noch immer mit verbessert. Einzig die Frame Generation macht einen größeren Unterschied. Rein von der grafischen Qualität gibt es zwischen DLSS 2 und 3 kaum einen großen Unterschied. 

Das war noch ganz anders beim Sprung von DLSS 1 zu 2. Denn so gut wie DLSS 2.0 lief die erste Version des Features bei weitem nicht. So tat sie sich beim DLSS 1.0 noch sehr schwer, wenn es um feinere Strukturen wie einen Maschendrahtzaun ging. Solche wurden beim Hochskalieren des Bildes nämlich undeutlicher. DLSS 2.0 stellte auch die feinen Gitterstrukturen bereits scharf dar.

Auch musste die KI bei DLSS 1.0 noch für jedes Spiel neu trainiert werden. Das KI-Netzwerk seit Version 2 ist allgemeiner gehalten und lässt sich daher viel einfacher auf neue Spiele anwenden. In DLSS 2 wurden manche Details sogar gegenüber nativer Bildgenerierung verbessert. Grund dafür ist vor allem, dass die Trainingsdaten in hoher 16K-Auflösung sind, die damit noch mehr Details kennt. Außerdem bietet nicht jedes Spiel in 4K auch Texturen, welche die Auflösung ausreizen.

Wie viele Spiele unterstützen DLSS 3.0

Bei der CES 2023 verkündete Nvidia, dass sich die Zahl der Spiele mit DLSS 3.0 in Kürze von bislang 17 auf 50 erhöhen soll. Generationsübergreifend unterstützen bereits 250 Spiele die DLSS-Technologie. Durch ein 2021 vorgestelltes Plugin unterstützt die Unreal Engine 4 außerdem eine sehr einfache DLSS-Implementation.

uf die Unreal Engine setzen nicht nur Indie-Entwickler, sondern auch viele große Studios. So nutzen beispielsweise Final Fantasy 7 Remake, Gears 5, Kingdom Hearts 3, Star Wars Jedi: Fallen Order, The Outer Worlds und Valorant die beliebte Engine.

Zu den aktuellen DLSS 3.0 Spielen zählen übrigens:

• A Plague Tale: Requiem
• Chernobylite
• Cyberpunk 2077
• F1 22
• HITMAN 3
• Hogwarts Legacy
• Marvel’s Spider-Man: Miles Morales
• Microsoft Flight Simulator
• The Witcher 3: Wild Hunt 

Aber: Konsolen verwenden Grafikkarten von AMD

Raytracing und KI-Upscaling sind außerdem auch ein wichtiges Thema der neuen Konsolen-Generation. Die Konsolen sind zeitgleich aber auch ein möglicher Stolperstein. DLSS 3.0 funktioniert aktuell nämlich nur auf den RTX-Karten von Nvidia. Diese verfügen über die sogenannten Tensor-Kerne, Recheneinheiten, die genau für diesen Zweck ausgelegt sind.

Sowohl Xbox Series X, als auch PlayStation 5 nutzen jedoch Grafikkarten von AMD. Da Konsolen wegen ihrer gemeinsamen Hardware-Basis unter allen Besitzern und dem hohen Marktanteil die Basis für Spieleentwicklung darstellen, könnte es sich für Nvidia rächen, nicht Teil der neuen Konsolengeneration zu sein.

Mittlerweile hat AMD mit FidelityFX Super Resolution (FSR) ihren Gegenentwurf in Stellung gebracht. Diese liefern eine bereits sehr gut laufende erste Version (besser als DLSS 1.0), die aber trotzdem hinter der aktuellen Version von Nvidia zurück bleibt. Großer Pluspunkt von FSR ist, dass es auf allen Grafikkarten – Nvidia eingeschlossen! – funktioniert. RTX-Karten können bei FSR aber im Gegensatz zu DLSS 2.0 keinen Nutzen aus ihren dafür optimierten Tensor-Kernen ziehen.

Ein gemeinsamer Standard wäre für die Entwickler sicherlich deutlich einfacher, die bald zwei oder drei Schnittstellen bedienen zu müssen. Für uns als Kunden gibt es aber zumindest einen Vorteil durch die Konkurrenz. DLSS 3.0 steht nicht nur in Konkurrenz mit dem KI-Upscaling von AMD, sondern allgemein mit deren neuer Grafikkarten-Generation. AMD ist nach dem Erfolg ihrer Ryzen-Prozessoren nun auch bei den Grafikkarten endlich wieder konkurrenzfähig. Es gibt endlich wieder einen Wettkampf unter den Herstellern und Features wie das KI-Upscaling sind darum noch wichtiger für beide Hersteller, um nicht ins Hintertreffen zu gelangen.

Aussicht: Ist DLSS 3.0 ein Gamechanger?

DLSS und FSR haben eine neue Ära der Videospiel-Grafik eingeläutet. Je nach Spiel und DLSS-Version lässt sich die Performance mittlerweile mehr als verdoppeln, ohne dass es sichtbare Einbußen in der Qualität gibt. DLSS ist für mich daher der größte Gamechanger der modernen Spieleentwicklung. Es ist wie ein magischer Knopf, mit der die Grafikkarte gefühlt mehrere Generationen an Performance gewinnt.

Durch DLSS 3.0 sind sogar maximale Einstellung inklusive Raytracing auf 4K möglich, was sonst in einer Diashow geendet hätte. Das setzt trotzdem entsprechend potente Grafikkarten voraus, da DLSS nur für RTX-Karten und das neue DLSS 3.0 sogar erst ab RTX 40XX-Modellen funktioniert. 

Für mich ist DLSS auch der eigentliche Startschuss für 4K-Gaming. 4K wird zwar schon seit Jahren beworben, aber der Trend ging dann doch mehr zu flüssigeren Bildraten. Jetzt wo hohe Bildraten UND 4K zugleich möglich sind, ist die Anschaffung eines 4K-Monitors plötzlich einen zweiten Gedanken wert. Doch auch mit schwächerem Monitor kann sich die Technologie lohnen. Durch DLSS muss die Grafikkarte nicht mehr zwangsläufig unter Volllast laufen. So lässt sich damit alternativ also auch Strom sparen.

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Image by wimage72 via Adobe Stock

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