Как улучшить производительность в играх с помощью DLSS, NIR, RSR и FSR

Красивую картинку в видеоиграх можно получить не только с помощью производительного железа, но и благодаря умным алгоритмам и нейросетям.

Один из таких алгоритмов — апскейлинг, или масштабирование. С его помощью игру можно запустить с пониженным разрешением экрана  и снизить нагрузку на видеокарту, но почти не потерять в качестве картинки.

Нейросетевые алгоритмы автоматически подгонят изображение под более высокое разрешение: добавят фильтры резкости и дорисуют недостающие детали. Иногда игры с ИИ-обработкой получаются даже более четкими, чем без нее. При этом производительность вырастет, картинка станет более плавной.

Я расскажу, какие бывают механизмы апскейлинга, чем они различаются и какой выбрать для лучшей графики и производительности в играх.

Апскейлинг — это общее название множества технологий, которые увеличивают разрешение изображений. Он применяется повсеместно: когда вы запускаете фильм в низком качестве на 4К-телевизоре, картинка обязательно проходит через простой апскейлер. При этом качество обычно снижается: примитивные алгоритмы прошлых поколений ничего не дорисовывают, а просто растягивают то, что есть.

ИИ-апскейлинг. В тексте мы обсуждаем новое поколение этой технологии — с использованием нейросетей и искусственного интеллекта. ИИ-апскейлинг сейчас чаще всего применяется для улучшения и «омолаживания» старых фотографий и видео, снятых на пленку или низкокачественные цифровые камеры.

Масштабирование в видеоиграх работает иначе: алгоритмы обрабатывают кадры не по одному, а потоком, по несколько десятков в секунду. При работе они не только учитывают содержимое конкретного изображения, но и сопоставляют его с соседними кадрами.

Все технологии апскейлинга для игр созданы и курируются производителями видеокарт: AMD, Nvidia и Intel. В настройках их обозначают аббревиатурами: DLSS, NIS, FSR, RSR, XeSS. Эффективность и особенности их работы различаются, но задача у всех одна — сделать так, чтобы игры работали быстрее, меньше напрягали компьютер и выглядели при этом лучшим возможным образом.

Любой апскейлинг снижает качество графики. Неважно, на каком массиве данных обучалась технология: красивее всего играть вообще без технологий масштабирования, в естественном разрешении монитора.

Гоустинг. Одна из крупных проблем масштабирования — гоустинг, то есть эффект, при котором за движущимся объектом в кадре заметен полупрозрачный «хвост». Постоянно улучшающиеся модели апскейлинга снижают гоустинг в играх с каждой новой версией.

Пикселизация. Попробуйте снизить разрешение на ноутбуке или компьютере в несколько раз — картинка резко потеряет в качестве, а края круглых объектов на экране превратятся в лесенки. Это и есть пикселизация, которая проявляется при уменьшении разрешения.

Разные разработчики технологий апскейлинга по-разному подходят к сглаживанию пикселей, но идеала пока не достиг никто. Особенно пиксели заметны при приближении и на контрастном фоне — мелкая лестница на фоне неба вдали кадра при апскейлинге рискует пропасть вовсе.

Форсированный апскейлинг. Масштабирование в играх работает хорошо, когда технологии для его просчета встроены в видеокарту, а логика использования продумана разработчиками на этапе создания игры. Но если видеокарта чересчур устарела или апскейлинг не добавили в игру, можно воспользоваться технологиями форсированного апскейлинга. То есть «насильного» масштабирования игры, даже если та его не поддерживает.

Форсированный апскейлинг ожидаемо сильнее ухудшает графику в игре, чем встроенный разработчиками. Снижение разрешения приводит к существенной потере детализации, а производительность увеличивается примерно в 1,5 раза вместо 2—4.

Производительность. Игроки закрывают глаза на недочеты в графике благодаря приросту производительности: более плавное движение на экране часто куда важнее для восприятия, чем качество текстур.

Технологии последних лет обеспечивают прирост FPS  в 2—4 раза в сравнении с использованием нативного разрешения.

Например, Cyberpunk 2077 с последней версией апскейлера от Nvidia и видеокартой RTX 4090 позволяет увеличить производительность в четыре раза — с 20 до 100 FPS на максимальных настройках в 4К.

DLSS, или Deep Learning Super Sampling. Технология апскейлинга от Nvidia, в основе которой лежит глубинное обучение. То есть нейросети показывают тысячи кадров из игры сперва в низком разрешении, а потом — в высоком. Нейросеть сначала повышает разрешение сама, а потом сверяется с образцом, чтобы приблизить качество «восстановленных» кадров к оригинальным.

Такой подход позволяет добиться максимальной эффективности в обработке изображений, но в то же время ограничивает количество игр, в которых доступен DLSS.

Нейросеть приходится обучать для каждой игры отдельно — к осени 2023 года технология работает примерно в 300 проектах. А еще DLSS работает только на совместимых видеокартах Nvidia: GeForce RTX 20-й, 30-й или 40-й серии.

DLSS существует в нескольких версиях:

• 1.0, 1.5 — базовая версия технологии, доступная в старых играх вроде Shadow of the Tomb Raider и Battlefield 5. Отличается сравнительно небольшим приростом производительности и ощутимо портит картинку мельтешащим цифровым шумом и другими артефактами;
• 2.0—2.5 — наиболее распространенные версии DLSS, работают на всех видеокартах Nvidia GeForce начиная с RTX 20. Меньше портят картинку и повышают производительность игр до четырех раз в разрешении 4К. Между собой версии различаются несильно: в каждой чуть снижается гостинг, увеличивается детализация в движении и добавляется поддержка новых игр;
• 3.0 — актуальная версия, которую поддерживают только видеокарты GeForce RTX 40 и новее. Алгоритм улучшает картинку чище, чем предыдущие, а также добавляет генерацию дополнительных кадров. Нейросеть не только восстанавливает качество кадров, но и дорисовывает дополнительные самостоятельно — это позволяет увеличить плавность картинки в несколько раз;
• 3.5 — дополнительно поддерживает реконструкцию лучей  . Благодаря этому «восстановленная» картинка почти полностью лишена мерцания и шума, свойственных более ранним версиям. Пока что доступна только в Cyberpunk 2077 и обновленной Portal с RTX.

FSR, или FidelityFX Super Resolution. Технология апскейлинга прошлого поколения от AMD, она не использует нейросети. Картинка на экране просто растягивается до большего разрешения, а потом специальный фильтр повышает ее резкость.

Благодаря простоте добавления в игру и открытому исходному коду технология доступна на любой видеокарте, включая Nvidia и Intel. Всего ее поддерживают около 150 игр.

FSR доступна в трех версиях:

1. Базовая версия технологии, выпущенная в 2021 году. Ключевое отличие от DLSS — для апскейлинга используется только исходное изображение, без векторов движения и нейросетевых «предсказаний».
2. Улучшенная версия, выпущенная годом позднее. При апскейлинге учитывает больше данных, а также быстрее внедряется в игровые движки разработчиками.
3. Выпущена в конце сентября 2023 и пока поддерживает всего две игры — Forspoken и Immortals of Aveum, поэтому в большинстве проектов будет использоваться вторая. Ключевые отличия от второй версии — генерация недостающих кадров и продвинутое сглаживание.

NIS, или Nvidia Image Scaling. Если предыдущие две технологии внедряются в игру разработчиками, а потом включаются игроком в настройках, то NIS внедрять в игру отдельно не нужно. Технологию Nvidia добавила прямо в драйвер видеокарты — включить ее можно в предустановленной утилите GeForce Experience.

Такие технологии — без нативной поддержки игрой — еще называют форсированным апскейлингом. Никаких нейросетей или глубинного обучения он не подразумевает. Кадр просто масштабируется, а недостающие пиксели дорисовываются в соответствии с цветом соседних. После этого изображение сглаживается — это может привести к «мылу» и потере мелких деталей в игре.

NIS доступна на любой видеокарте от GeForce начиная с девятого поколения, но использовать ее есть смысл, только если у вас карта десятого поколения или новее. DLSS работает гораздо быстрее и не размывает мелкие детали в играх, в то время как NIS даже с минимальным масштабированием выдает картинку значительно хуже.

Впрочем, в играх без поддержки DLSS и FSR с видеокартой от Nvidia единственным вариантом остается NIS.

RSR, или Radeon Super Resolution. Аналог NIS от Radeon. Содержится в драйвере видеокарты, включается в утилите AMD Software, поддерживает только карты от AMD начиная с Radeon RX5000.

Принцип работы идентичен NIS: в драйвере видеокарты нужно включить тумблер и отрегулировать резкость. Запустить игру в окне ни c NIS, ни с RSR не выйдет, потому что иначе собьются настройки разрешения в игре.

Еще один недостаток форсированного апскейлинга — снижение качества элементов в интерфейсе. Если DLSS и FSR обрабатывают только картинку в игре, то NIS и RSR ухудшают и масштабируют изображение целиком.

Включение и отключение. В случае с нативным апскейлингом и использованием DLSS и FSR достаточно обновиться до последней версии драйвера и зайти в настройки игры. В настройках графики будет соответствующий пункт: DLSS или FSR. Выберите нужный режим и протестируйте результат. В некоторых играх доступны оба варианта, но одновременно их включить нельзя.

NIS и RSR придется включать прямо в программе — драйвере видеокарты. У Nvidia это GeForce Experience, у AMD — AMD Adrenalin Software. Интенсивность сглаживания настраивается тут же, в приложении.

Регулировка интенсивности. В DLSS и FSR можно отрегулировать исходное разрешение, с которого будет апскейлиться игра. И у Nvidia, и у AMD они могут называться или словами, или цифрами с «×» на конце — она обозначает разницу между нативным и масштабированным изображением:

1. Качество, или 1,5×. Наибольшее исходное разрешение, минимальный апскейлинг, самая красивая картинка. Качество изображения практически идентично нативному, но и прирост FPS сравнительно небольшой.
2. Баланс, или 1,7×. Позволяет получить максимально плавную картинку без радикальных жертв в качестве изображения.
3. Производительность, или 2×. Вариант на случай, когда ваш компьютер совсем не справляется с игрой. Если играете в 4К, технология выставит исходное разрешение на Full HD или 2K.
4. Ультрапроизводительность, или 2,5×. Минимально возможное исходное разрешение, максимальное количество кадров, наибольший удар по графике.

Еще в FSR иногда можно выбрать опцию «Ультракачество» — она масштабирует картинку примерно в 1,3 раза от исходной.

Итоговое разрешение. И DLSS, и FSR лучше использовать на 2К- или 4K-мониторах, потому что в таком случае работа алгоритмов будет менее заметна. Если просадки FPS случаются даже при использовании монитора с Full HD, использовать апскейлинг тоже можно. Но пользователи сообщают, что результат при масштабировании из 720р в 1080р выглядит смазанным и размытым.

1. Зависит от видеокарты. Если у вас Nvidia 20-го поколения и новее, выбирайте DLSS.
2. Если игра не поддерживает DLSS или у вас видеокарта от AMD — выбор за FSR.
3. Если игра или видеокарта не поддерживают ни одну из технологий, обратите внимание на NIS от Nvidia или RSR от AMD. Они справятся с задачей хуже, но обеспечат лучшую производительность в сравнении с нативной версией игры.
4. Если видеокарта старая и не поддерживает даже NIS и FSR, то единственное, что остается, — включать апскейлинг в настройках игры или снижать настройки графики.