KI-Upscaling für Games: DLSS, FSR und XeSS - Funktionsweise und Nutzung erklärt
Special
Mit KI-Upscaling (Nvidia DLSS, AMD FSR und Intel XeSS) sind deutlich mehr FPS in Spielen drin - wir erklären, wie es funktioniert und wie ihr es anwendet.
Dank Nvidias DLSS, AMDs Alternative FSR oder Intels XeSS laufen neueste Games auch mit Einsteigergrafikkarten oftmals ordentlich spielbar auf höheren Details, und Grafikkarten wie die AMD Radeon RX 7800 XT oder die Nvidia GeForce RTX 4070 schaffen häufig selbst hohe Detailstufen ruckelfrei in 4K. Doch was sind DLSS, FSR und XeSS genau? Wir erklären euch die sogenannten KI-Upscaling-Techniken und deren Anwendung in der Praxis heute ein wenig genauer.
Die Idee des KI-Upscalings basiert auf Supersampling, einer recht alten Alternative zu Anti-Aliasing. Anti-Aliasing wiederum soll sichtbare Treppeneffekte bei Kanten kaschieren, die nicht exakt gerade auf dem Monitor verlaufen und sehr pixelig wirken. Dabei werden die Pixelfarben um die Kante herum leicht verändert, damit die Kante besser mit dem Hintergrund verschmilzt und weniger stufenartig sowie pixelig wirkt. Man spricht hierbei auch von Kantenglättung.
Aus Super-Sampling wird KI-Upscaling
Durch Supersampling kann eine Grafikengine ebenfalls die Kanten glätten, indem sie das Bild zunächst nicht in der Zielauflösung (also der für den Monitor gedachten Auflösung), sondern in einer deutlich höheren Auflösung berechnet. Durch die höhere Auflösung stehen mehr Bildinformationen zur Verfügung - die Kanten wirken daher durch die interne Verwendung einer höheren Auflösung glatter, als wenn man das Bild direkt in der Zielauflösung berechnet hätte. Natürlich frisst Supersampling jedoch aufgrund des höheren Rechenaufwands eine Menge Leistung.
Beim modernen KI-Upscaling gibt es einen ähnlichen, aber dennoch grundlegend anderen Ansatz. Denn das Bild wird nicht in einer höheren Auflösung als der späteren Zielauflösung berechnet, sondern in einer deutlich niedrigeren Auflösung. Dies kostet keine Leistung, sondern erhöht im Gegenteil sogar die FPS-Werte (Bilder pro Sekunde) - dafür fehlt aber auch viele Bilddaten. Um die die fehlenden Pixel zu erzeugen, kommt nun KI (Künstliche Intelligenz) ins Spiel, wobei Nvidia mit DLSS als Pionier des KI-Upscalings gilt. DLSS steht für Deep Learning Super Sampling - das maschinelle Lernen von DLSS analysiert Datenbanken mit unzähligen Bildern, die auf klassische Weise von Spielen berechnet wurden. Daraus entstehen "intelligente" Vorhersagealgorithmen, die das niedrig aufgelöste Bild in eine höhere Auflösung überführt. Der Clou dabei ist, dass dies kaum Leistung kostet - die Vorteile der hohen FPS-Werte bleiben erhalten, da die Grafikkarte ja nur in einer niedrigen Auflösung rechnen muss. Die KI "errät", vereinfacht gesagt, die fehlenden Pixel, um das vom PC in einer niedriger Auflösung berechnete Bild auf die Zielauflösung zu bringen.
Quelle: Ubisoft
DLSS-Leistungsgewinne bei Star Wars: Outlaws
Qualität von DLSS, FSR und XeSS
Als DLSS im Jahr 2018 noch neu war, waren deutliche Bildfehler oder unscharfe Stellen im Bild zu erkennen - mittlerweile sind die berechneten Bilder mit DLSS kaum noch von denen zu unterscheiden, die ohne DLSS direkt in der Zielauflösung entstanden sind. Ein Nachteil von DLSS ist, dass es nur mit RTX-Grafikkarten von Nvidia kompatibel ist. Ganz anders sieht es bei AMDs Variante FSR (Fidelity Super Resolution) aus, die mit jeder Grafikkarte funktioniert und zudem sehr einfach von Entwicklern ins Spiel integrierbar ist, sodass immer mehr Spiele FSR bieten. FSR war lange Zeit qualitativ im Nachteil, auch weil es nicht auf KI und maschinellem Lernen anhand riesiger Bilddatenbanken basierte. Vielmehr wurden für die Vorhersage des nächsten zu berechnenden Bildes einfach nur die vorherigen, bereits berechneten Bilder verwendet. Seit Version 4 funktioniert aber auch AMDs FSR auf KI-Basis mit maschinellem Lernen und wird nach und nach in immer mehr Games eingesetzt. Intel XeSS (Xe Super Sampling) ist als dritte Option ebenfalls mit maschinellem Lernen und KI-Algorithmen ausgestattet und mit allen Grafikkarten kompatibel, hat aber derzeit noch einen schweren Stand und Aufholbedarf.
