Nvidia DLSS : comment l’IA améliore performances et expérience de jeu

Nvidia a annoncé l’ajout du DLSS au lancement de la génération Turing de ses cartes graphiques, les RTX 20. Le DLSS, pour Deep Learning Super Sampling, est une technique d’accélération de rendu par l’intelligence artificielle, permettant à certains jeux d’atteindre des performances multipliées par deux, parfois trois, en activant une option dans un menu.

Nvidia a introduit le DLSS lors du lancement de sa génération Turing de cartes graphiques, les RTX 20. En combinant l’upscaling (technique qui convertit une image basse définition en haute définition) avec l’amélioration et la reconstruction de l’image, cette technologie a évolué pour viser une amélioration significative des performances des jeux grâce à l’intelligence artificielle.

Notre vidéo récapitulative des dernières cartes graphiques Nvidia

Qu’est-ce que le DLSS ?

Le DLSS, ou Deep Learning Super Sampling, est une technique d’accélération de rendu utilisant l’intelligence artificielle. Certains jeux peuvent ainsi voir leurs performances multipliées par deux, voire trois selon les versions, simplement en activant une option dans un menu.

Compatible avec des centaines de jeux, cette technologie exclusive à Nvidia a connu de multiples évolutions depuis son lancement, afin de maximiser les capacités des cartes graphiques de la marque. Le DLSS se présente comme une solution d’optimisation complète, promettant un gain de performance sans compromettre d’autres réglages, et offrant, dans certains cas, une qualité de rendu supérieure.

La force du DLSS réside dans son aspect Deep Learning, utilisant un vaste réseau neuronal pour perfectionner ses modèles d’IA et offrir des résultats supérieurs aux méthodes d’upscaling traditionnelles. Cette technologie est rendue possible grâce aux cœurs Tensor des cartes graphiques de génération RTX (à partir de la RTX 2XXX), des unités de calcul spécifiquement conçues pour ce type d’opérations.

Concrètement, le DLSS de Nvidia est une solution de Supersampling dite « Temporelle », qui se BASE sur les images précédentes d’un rendu de jeu vidéo pour générer les suivantes. Le DLSS produit des images successives en basse définition (par exemple, 1080p) et exploite la puissance de l’intelligence artificielle pour reconstruire l’image dans sa qualité native (par exemple, 4K). Le moteur du jeu fonctionne ainsi en interne à une définition largement inférieure, permettant des performances bien supérieures.

Le réseau neuronal DLSS a été formé sur la base d’images haute qualité provenant de plusieurs jeux, son objectif étant de transformer les versions basse définition en images équivalentes à celles d’origine en termes de définition. Depuis la version 2.3, le DLSS utilise les motion vectors des jeux pour minimiser les artefacts temporels en mouvement : ghosting, traînées, scintillements, etc. Ainsi, l’intelligence artificielle décide, en temps réel, quelles informations des images précédentes utiliser pour reconstruire l’image actuelle et garantir un rendu aussi fidèle que possible à la scène 3D générée.

Le DLSS 4.5 : encore plus de FPS

Le DLSS 4 introduisait le modèle Vision Transformer de l’algorithme de Nvidia, en lien avec le concept de Multi Frame Generation, permettant de quadrupler le nombre d’images par seconde. La version 4.5 permet enfin d’atteindre 240 Hz en 4K avec path tracing complet.

L’ajout de la Dynamic Multi Frame Generation permet de générer jusqu’à six images supplémentaires. L’algorithme est désormais capable d’analyser en temps réel le taux de rafraîchissement maximal de votre écran PC gamer pour s’adapter.

Introduite avec la version 3.5, Nvidia utilise ses réseaux neuronaux pour améliorer le rendu des jeux en ray tracing via la fonctionnalité Ray Reconstruction. Grâce à un denoiser maison optimisé par l’IA, le DLSS peut éliminer les défauts de certaines implémentations du ray tracing : ghosting, bruit, manque de détails dans les reflets… Dans certains cas, vous pourrez même constater un léger gain de performance. Contrairement à la Frame Generation, cette option est compatible avec toutes les cartes Nvidia RTX.

Comment activer le DLSS 4.5 ?

Les détenteurs de RTX peuvent dès à présent profiter de la nouvelle version du DLSS. Il suffit d’installer la dernière version du pilote de l’application Nvidia, puis de forcer le dernier modèle jeu par jeu. Pour bénéficier de la meilleure qualité d’image, dirigez-vous vers « Remplacement DLSS » et sélectionnez le paramètre prédéfini M pour une optimisation optimale.

Les avantages du DLSS

Le DLSS présente de nombreux avantages qui lui permettent de se distinguer de ses concurrents. Analysons-les en détail.

Un gain de performance conséquent

Le principal atout du DLSS de Nvidia réside dans l’augmentation des performances qu’il procure aux jeux. Le moteur 3D travaille en interne à une définition inférieure à celle de l’écran, ce qui réduit la charge de calcul et augmente la rapidité de rendu. Selon les réglages utilisés dans le jeu, les performances peuvent ainsi tripler par rapport à la résolution native.

De plus, ce gain s’accompagne d’une augmentation de la consommation énergétique relativement modeste, en particulier pour les ordinateurs portables. Par exemple, nous avons testé l’utilisation du DLSS dans Cyberpunk 2077 sur un ordinateur portable gaming : alors que le nombre d’images par seconde augmentait de plus de 200 % avec le réglage le plus élevé, la consommation n’augmentait que de quelques watts. Cela s’avère idéal pour l’autonomie de ces machines qui sont de plus en plus gourmandes.

Une technologie en constante amélioration grâce au Deep Learning

L’intelligence artificielle est cruciale pour le fonctionnement du DLSS. Les modèles d’apprentissage par deep learning de cette technologie s’améliorent continuellement, permettant à chaque nouvelle version d’offrir de meilleurs gains en performances et une qualité d’image reconstruite améliorée.

Le DLSS devient ainsi de plus en plus intelligent, capable de reconnaître les différents éléments d’une scène, que ce soit des objets 3D complexes, des particules ou des textures semi-transparentes. En mouvement, tous les éléments de l’image sont analysés par l’algorithme de Nvidia pour un rendu en haute définition avec le moins d’artefacts possibles. Grâce à des mises à jour successives, le DLSS s’améliore à chaque itération.

Une image parfois plus belle que le rendu natif

Bien que cela puisse surprendre, le DLSS produit parfois une image plus stable et détaillée que le rendu natif, une impression renforcée depuis l’introduction de la version 2.0 de l’algorithme. Cela s’explique par le fonctionnement même de la technologie : comme le DLSS utilise un échantillon d’images pour reconstruire une scène et ses objets, l’algorithme peut corriger les défauts et accentuer les détails.

Tout comme le FSR d’AMD, l’utilisation du DLSS de Nvidia remplace souvent la solution d’antialiasing intégrée au jeu par une alternative fréquemment supérieure. Sur les jeux utilisant des implémentations souvent médiocres de TAA (Temporal Anti-Aliasing), il est conseillé d’activer le DLSS non seulement pour gagner en performance, mais également pour améliorer la qualité du rendu.

Cependant, cette observation ne s’applique pas à tous les jeux supportant le DLSS. Bien que des grosses productions comme Death Stranding, Cyberpunk 2077 ou Hitman 3 semblent plus abouties une fois l’option activée, ce n’est pas le cas pour tous les jeux qui n’ont pas une implémentation optimale.

Une intégration facile et rapide pour les développeurs

À l’origine, le DLSS devait être entraîné jeu par jeu, ce qui compliquait son intégration par les développeurs. Depuis la version 2.0, il s’agit d’une solution globale pouvant être intégrée directement au moteur du jeu, ce qui accélère considérablement le processus.

Nvidia offre désormais des plugins pour les moteurs Unreal Engine et Unity qui permettent aux développeurs d’intégrer le DLSS rapidement, avec une phase de débogage réduite. Toutefois, plus la proposition technique du jeu est complexe, plus cette intégration peut exiger du travail.

Les inconvénients du DLSS

Le DLSS n’est pas exempt de limitations et présente plusieurs inconvénients à l’utilisation, notamment en termes de compatibilité.

Compatible uniquement avec Nvidia

Un des principaux reproches faits au DLSS est qu’il n’est compatible qu’avec les cartes graphiques Nvidia RTX. La fonctionnalité de génération d’images (Frame Generation) du DLSS 3, quant à elle, n’est supportée que par la génération RTX 40. Ainsi, son utilisation est impossible pour les utilisateurs de cartes graphiques concurrentes (AMD, Intel), mais aussi pour les anciennes générations Nvidia comme les GTX 900 et 1000.

La raison évoquée est que la technologie d’upscaling de l’entreprise repose exclusivement sur les cœurs Tensor présents dans les cartes RTX, soulageant ainsi le GPU des opérations liées au machine learning. Cela représente à la fois un atout et une faiblesse, car cela exclut une large part des joueurs. AMD n’hésite pas à mettre en avant cette limitation pour promouvoir sa propre technologie d’upscaling, le FSR.

Des artefacts encore présents

Comme toute technologie, le DLSS présente encore certaines limitations. Avec l’apparition du DLSS 3 et de la Frame Generation, certains joueurs ont signalé une multiplication des artefacts dans le jeu, en particulier dans les scènes fixes. L’image peut s’avérer parfois instable, en particulier pour les objets fins comme les antennes, grillages, et feuillages.

Bien que chaque nouvelle version du DLSS corrige souvent les défauts de reconstruction de la précédente, il peut être nécessaire dans certains cas de réinstaller une version antérieure pour certains jeux. Heureusement, des outils comme DLSS Swapper peuvent faciliter cette manipulation, que nous expliquerons dans la section dédiée.

La latence supplémentaire de la Frame Generation

Le DLSS 3 a introduit la technologie de Frame Generation, qui intercale des images supplémentaires générées par IA entre les images produites par le moteur du jeu. Si cette fonctionnalité permet de multiplier les performances du jeu, elle engendre également une certaine latence dans l’expérience du joueur.

En effet, le moteur de génération d’image doit comparer deux images pour en ajouter une troisième : l’image affichée à l’écran et la suivante en attente de rendu. Ce processus retarde la file d’attente du rendu, et peut provoquer une latence dans certaines situations. Au mieux, vous bénéficierez d’un gain significatif de fluidité visuelle, tout en conservant une latence de rendu semblable à celle du DLSS désactivé. Fluidité et latence ne peuvent donc pas coexister dans le cas de la Frame Generation.

Pour certains jeux où la rapidité d’exécution est moins importante, la différence peut ne pas être perceptible. En revanche, dans des jeux où la réactivité est cruciale, un léger décalage peut être ressenti : vous pourriez facilement atteindre les 150 fps alors que votre latence serait équivalente à celle d’un jeu tournant à 40 ou 50 fps. Heureusement, des solutions existent pour atténuer ce comportement, que nous expliquerons dans la section des réglages de ce guide.

Les différences avec les méthodes des autres constructeurs (AMD FSR, Intel XeSS)

Maintenant que vous savez ce qu’est le DLSS, comment cette technologie se distingue-t-elle des algorithmes concurrents ? AMD et Intel ont également développé leurs propres technologies d’upscaling, respectivement le FSR (FidelityFX Super Resolution) et le XeSS (Xe Super Sampling). Les trois techniques reposent sur le même principe : faire fonctionner le jeu à une définition inférieure avant de le mettre à l’échelle à la définition native de l’écran pour améliorer les performances.

La grande différence réside dans l’étape de reconstruction. Tant le DLSS que le XeSS utilisent l’IA et des réseaux neuronaux pour cette étape cruciale, tandis que le FSR d’AMD repose sur un algorithme fixe et agnostique, combinant upscaling spatial (basé sur les dimensions de l’image) et temporel (basé sur l’image actuelle et les précédentes).

Comme mentionné précédemment, une des grandes différences entre le DLSS et ses concurrents réside dans leur compatibilité. Le FSR et le XeSS sont utilisables avec toutes les cartes graphiques des concurrents, contrairement à la solution de Nvidia. Bien que le XeSS d’Intel exploite l’IA comme le DLSS, il reste compatible avec les cartes concurrentes et ne nécessite qu’un support des instructions DP4a, présentes depuis les GTX 10xx chez Nvidia et les AMD Vega20.

Le DLSS étant compatible avec un nombre limité de jeux, il doit être activé dans les paramètres de chacun d’eux et non depuis le panneau de configuration Nvidia. Si le jeu détecte que vous possédez une carte graphique Nvidia, il sera possible de l’activer et de le régler dans le menu des options graphiques.

Une fois le DLSS activé, le menu proposera plusieurs paramètres :

Qualité de l’upscaling

Ce réglage détermine la définition de rendu sur laquelle l’algorithme DLSS va travailler. Plus cette définition est faible, plus vous gagnerez en performance, mais vous perdrez théoriquement en qualité d’image. Quatre paramètres sont disponibles : Qualité, Équilibré, Performance et Ultra Performance. Pour mieux comprendre, voici un tableau des différentes définitions quand votre définition native est en 4K.

Il est généralement conseillé de commencer par le réglage « Équilibré » et d’évaluer ensuite le niveau de performance et la qualité d’image pour décider de l’ajuster ou non.

Netteté

Certains jeux offrent un réglage de netteté lié au DLSS. Ce paramètre peut être utile dans les modes les plus performants, car la définition d’entrée est nettement inférieure à la définition native de votre écran, le upscaling pourrait avoir besoin d’un peu d’aide. Cela dépend ici de la qualité d’implémentation du DLSS dans le jeu. Un réglage trop haut entraînera une exagération excessive des contours, à vous de trouver le juste milieu.

Génération d’images

Vous pourrez activer ici le Frame Generation pour les jeux qui le supportent avec le DLSS 3. Notez qu’il est nécessaire d’activer une option dans Windows pour pouvoir utiliser cette fonctionnalité. Cherchez « Paramètres graphiques » dans la barre de recherche de votre système, puis cliquez sur « Modifier les paramètres graphiques par défaut » et assurez-vous que l’option « Planification du processeur graphique à accélération matérielle » est bien activée.

Pour minimiser l’augmentation de latence lorsque cette option est activée, il est conseillé de limiter votre fréquence d’images maximum, afin d’éviter de surcharger le processeur graphique et de rester dans la plage de rafraîchissement variable si vous disposez d’un écran G-Sync. Un réglage de deux à trois FPS en dessous de votre fréquence de rafraîchissement devrait suffire.

DLSS Swapper pour tester la meilleure version de DLSS

Vous pouvez tester les différentes versions du DLSS sur n’importe quel jeu le prenant en charge en changeant le fichier .dll situé dans son dossier pour déterminer la version optimale pour chaque titre. Les jeux utilisant le DLSS ne sont pas toujours mis à jour pour intégrer la dernière version, et cette étape permet de corriger certains défauts indésirables de l’image finale.

L’outil DLSS Swapper facilite cette manipulation en détectant automatiquement les jeux présents sur votre machine et la version du DLSS qu’ils utilisent. Un menu déroulant vous permettra de choisir en deux clics la version de l’algorithme à tester une fois en jeu.

Quid du DLSS sur console ?

Le DLSS est peu présent sur les consoles de jeux. En effet, le Steam Deck, l’Asus ROG Ally et même l’AYA NEO sont équipés de GPU AMD et utilisent donc le FSR pour leur upscaling. Même la Nintendo Switch, qui utilise une puce Nvidia Tegra X1, n’exploite pas le DLSS, mais la technologie d’AMD pour des jeux comme Zelda : Breath of the Wild et No Man’s Sky. Cela est dû au vieillissement du GPU mobile de Nvidia datant de 2013, qui ne peut pas bénéficier de la technologie DLSS, dépendant d’instructions et de matériel spécifique plus récents.

Cependant, cela pourrait changer avec la Nintendo Switch 2, qui devrait intégrer le ray tracing ainsi que le DLSS. C’est l’une des rares exceptions, car la technologie de Nvidia est principalement réservée aux joueurs PC.

Pourquoi le DLSS est-il nécessaire ?

Les technologies d’upscaling comme le DLSS sont des outils précieux pour améliorer les performances et parfois la qualité d’image dans les jeux vidéo les plus exigeants. Leur efficacité est telle que certains studios commencent à les considérer dans leurs exigences de configuration. Par exemple, Immortals of Aveum, l’un des premiers jeux utilisant l’Unreal Engine 5, active l’option d’upscaling dans son réglage « Qualité » par défaut pour optimiser les performances.

Bien que la situation ait suscité des critiques de nombreux joueurs, accusant les développeurs de s’appuyer sur de telles techniques pour éviter d’optimiser leurs jeux, elle met en lumière la réalité du paradigme technique actuel. Le ray tracing, et maintenant le path tracing, sont des techniques extrêmement gourmandes en ressources graphiques pour le GPU, et étaient encore impensables pour des séquences de jeu en temps réel il y a cinq ans.

De plus, l’évolution d’un moteur comme l’Unreal Engine 5, avec ses systèmes Nanite et Lumen, repousse les limites de la fidélité graphique, ce qui rend une technologie comme le DLSS essentielle. Le rendu natif n’a jamais été une nécessité, et avec l’avènement de la 4K, il devient une option parmi d’autres.