Vladimir Trajković

27. maj 2021.

U prethodnom tekstu pozabavili smo se tehnologijom koja se krije iza naziva ray tracing. Sada priču nastavljamo njenim komplementom, odnosno, tehnologijom koja čini sastavni deo Nvidia GeForce RTX kartica i bez koje one ne bi bile toliko moćne. Pogledajmo šta se krije iza skraćenice DLSS i zbog čega je ona toliko važna u savremenom svetu igara.

Šta je to DLSS (Deep Learning Super Sampling)?

Da bi se shvatio značaj ove tehnologije, najpre je neophodno da se podsetimo nekih karakteristika LCD monitora. Za razliku od (pra)starih CRT modela koji na potpuno drukčiji način generišu sliku, LCD monitori raspolažu fiksnim brojem fizičkih piksela koji su ugrađeni u njihove panele, a od njihovog broja zavisi i „prirodna“ (native) rezolucija svakog ekrana. U toj rezoluciji prikazana slika izgleda najbolje u odnosu na mogućnosti monitora, dok svako odstupanje neumitno dovodi do nekih distorzija slike. Od toga koliko je kvalitetno izveden deo elektronike monitora koji se bavi skaliranjem slike, zavisiće i kvalitet prikazane slike koja je niže ili više rezolucije od one koju monitor izvorno podržava. Kako ovi rezultati nikada nisu naročito impresivni, neretko se koriste softverska rešenja na nivou samog drajvera grafičke kartice. Tako, već godinama GeForce kartice imaju mogućnost da sliku renderuju u višoj rezoluciji, a monitoru „isporuče“ u nižoj, kako bi kvalitet prikaza i oštrina detalja bili na što višem nivou. Naravno, to negativno utiče na performanse, jer se svaki frejm obrađuje u višoj rezoluciji, što je hardverski zahtevniji posao. Pored hardverske zahtevnosti, tako kvalitetnu sliku nije naročito teško umanjiti i prikazati u nižoj rezoluciji, ali, šta se dešava kada je situacija obrnuta? Kada poželimo da broj frejmova u sekundi bude viši, a kvalitet prikaza i rezolucija ostanu na istom nivou? Da li je moguće od slike niže rezolucije stvoriti sliku više rezolucije?

Upravo u odgovoru na to pitanje krije se suština tehnologije DLSS. Njena izvorna namena je da sliku renderuje u nižoj rezoluciji, a da rezultat bude prikazan u višoj, bez gubitka na kvalitetu. Kako je tako nešto uopšte izvodljivo? Tako što se iza navedene skraćenice krije tehnologija koja koristi mašinsko učenje, odnosno, popularnije, veštačku inteligenciju. Zahvaljujući digitalnoj neuronskoj mreži, koja simulira prave neurone i njihovu međusobnu povezanost u ljudskom mozgu, baš kao i proces učenja, algoritam koji stoji iza DLSS tehnologije može da bude „naučen“, odnosno, „treniran“ tako da na osnovu poznatih varijabli (u ovom slučaju, 3D slika) može da „pretpostavi“ i generiše naredne. Čitav proces dosta je složen i zahteva ogromne hardverske resurse, pa se inicijalni „trening“ sprovodi na Nvidijinim superkompjuterima, da bi se kasnije rezultati iskoristili za ubrzano „treniranje“ GeForce RTX kartica, koje kroz drajvere bivaju „naučene“ kako da od slike niže rezolucije sopstvenim „predviđanjem“ (tačnije, složenom matematičkom aproksimacijom) generišu sliku više rezolucije, a da pritom rezultat ne bude očigledno mutnija slika, kao kod klasičnog upscalinga, već da kvalitet bude gotovo jednak onome koji bi se dobio da je slika izvorno renderovana u ciljnoj, višoj rezoluciji.

Čitav ovaj proces zahteva da bude ispunjeno nekoliko važnih preduslova kako bi efekat došao do izražaja. Pre svega, određena igra mora da bude razvijana sa DLSS-om na umu. To, konkretno, znači da razvojni tim treba da implementira podršku za ovu tehnologiju u samu igru, ali i da Nvidiji pruži uvid u renderovane scene u ultravisokim rezolucijama, kako bi materijal za mašinsko učenje bio što detaljniji i obimniji. Dalje, da bi ovo funkcionisalo u praksi, neophodna je i adekvatna hardverska podrška. Naime, ako se za DLSS koriste klasična CUDA jezgra GeForce kartica, rezultati nisu baš zadovoljavajući. Kao što smo već rekli, mašinsko učenje zahteva poprilično hardverskih resursa, a CUDA jezgra su projektovana prvenstveno za obradu drugih grafički zahtevnih zadataka, pa iako mogu da se iskoriste i za DLSS, neće im ostati mnogo slobodnog vremena za svoju primarnu ulogu. Zato je kod GeForce RTX kartica dodat poseban deo čipa koji je zadužen za DLSS.

On je kod GeForce kartica izveden je iz Nvidijinih kartica generacije Volta, koje su namenjene profesionalnoj upotrebi. Od te generacije nasleđena je i dodatno unapređena stavka poznata pod nazivom Tensor cores. Reč je o delu čipa namenski projektovanom za zadatke DLSS tipa. I dok je kod hardvera namenjenog profesionalnoj upotrebi njegova svrha potpuno drukčija, kod GeForce kartica ova jezgra namenjena su prvenstveno uživanju u igrama, a njihove mogućnosti se ne završavaju kod obrade 3D slike, već im je ostavljena mogućnost da se upotrebe i za razvoj kompleksnih AI modela u igrama, koji bi potencijalno mogli da analizom stila igre „uoče“ slabe tačke igrača, pa da u skladu sa time ponašanje protivnika u igri prilagode tome i čitav izazov podignu na znatno realističniji nivo, koji bi mogao da oponaša ljudske reakcije.

Šta to vezu DLSS-a i ray tracinga čini neraskidivom?

Novo poglavlje kompjuterske grafike svakako je otvoreno. Ipak, do pune primene ray tracing tehnologije, do stupnja kada će ona u potpunosti istisnuti rasterizaciju kao primarni način generisanja 3D slike u realnom vremenu, dalek je i dug put. Koliko god moćna bila, čak ni kartica poput Asus ROG Strix RTX 3080-O10G-Gaming, ipak, ne može da u potpunosti generiše sliku uz primenu isključivo ray tracinga u visokim rezolucijama, a da pritom ostvari upotrebljiv frejmrejt koji bi se mogao nazvati real-time ray tracingom. Ipak, kako tehnologija napreduje, podrška u igrama biva sve rasprostranjenija. Tako je, na primer, popularni Metro Exodus već dočekao svoju verziju Enchanced Edition, koja radi isključivo sa grafičkim karticama koje hardverski podržavaju ray tracing i koja se u znatno većoj meri oslanja na ovu tehnologiju u odnosu na izvornu igru, a koja je ionako bila jedna od prvih koja je kvalitetno implementirala ray tracing. Naravno, uz ekstenzivnu upotrebu ray tracinga, hardverski zahtevi postaju poprilično žestoki čak i za Asus ROG Strix RTX 3080-O10G-Gaming uz maksimalni nivo detalja i 4K rezoluciju. E, tu već DLSS može umnogome da pomogne, jer igrača neće uskratiti za svu čar ray tracinga i vizuelnu lepotu igre uz maksimalni nivo detalja u rezoluciji od 4K, pošto će kartica izvorno renderovati sliku u nižoj rezoluciji, a da igrač to neće moći ni da primeti, sem po znatno višem broju frejmova u sekundi i tečnijoj animaciji. Kako slika govori više od hiljadu reči, u narednom nastavku potrudićemo se vam kroz screenshotove i video-snimke dočaramo razlike u kvalitetu prikaza i uticaju na performanse kada se koriste ray tracing i DLSS...

GALERIJA