DLSSはディープラーニング・スーパーサンプリングの略です。これは、表示解像度よりも低い解像度でフレームをレンダリングし、AIの一種であるディープラーニングを用いてフレームをアップスケールすることで、ネイティブ解像度で期待される鮮明度を実現することでフレームレートを向上させるビデオレンダリング技術です。例えば、DLSSを使用すると、ゲームのフレームを1080p解像度でレンダリングすることで高フレームレートを実現し、その後4K解像度にアップスケールして出力することで、1080pよりも鮮明な画質を実現できます。
これは、RTXグラフィックカードとゲームのサポートを必要とするポストプロセスアルゴリズムであるテンポラルアンチエイリアシング（TAA）などの他のレンダリング手法の代替手段です（下記のDLSS対応ゲームセクションを参照）。低フレームレートまたは高解像度で実行されるゲームは、DLSSの恩恵を最も受けます。
Nvidiaによると、最も一般的なバージョンである DLSS 2.0 は、フレームレートを 200～300% 向上させることができます（詳細は下記の DLSS 2.0 セクションをご覧ください）。オリジナルの DLSS は採用されているゲームがはるかに少なく、効果も低いことが分かっていますが、Nvidia によるとフレームレートを「70% 以上」向上させることができるとのことです。DLSS は、最高のグラフィックカードを使用していても、高解像度やレイトレーシングでゲームをプレイする場合に非常に役立ちます。これらのゲームでは、1080p と比べてフレームレートが大幅に低下する可能性があります。
私たちの経験では、ネイティブ4Kでレンダリングされたゲームと、1080pでレンダリングされ、DLSS 2.0（4倍のアップスケーリングを実現する「パフォーマンス」モード）で4Kにアップスケールされたゲームの違いを見分けるのは困難です。動作中は、DLSS 2.0のクオリティモード（つまり、1440pから4Kにアップスケール）との違いを見分けることはほぼ不可能ですが、パフォーマンスの向上はそれほど大きくありません。
DLSSがレイトレーシングにおけるゲームパフォーマンスにどのような影響を与えるかの比較については、「AMD vs Nvidia: レイトレーシングに最適なGPUはどれか？」をご覧ください。このテストでは、DLSS 2.0を高品質モード（2倍アップスケーリング）でのみ使用しましたが、より要求の厳しいゲームでは依然として大きなメリットが得られています。
DLSSが初めてリリースされた際、NvidiaはTAAよりも時間的安定性と画像の鮮明度が高いと主張しました。これは技術的には正しいかもしれませんが、ゲームによって結果は異なり、私たちはDLSS 1.0よりもDLSS 2.0をはるかに高く評価しています。Nvidiaの担当者によると、DLSSではディープラーニングニューラルネットワークを実行するためにフレームごとに一定のGPU時間が必要となるため、高フレームレートまたは低解像度で実行されるゲームではDLSS 1.0によるパフォーマンス向上が見られなかった可能性があるとのことです。
以下は Nvidia のビデオです (あまり信じないでください) 。1440p 解像度と 4K の両方で、DLSS 2.0 オンと DLSS 2.0 オフの Cyberpunk 2007ゲームプレイを比較しています。
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DLSSはRTXグラフィックスカードでのみ利用可能ですが、AMDは本日、この技術の独自バージョンであるAMD Fidelity FX Super Resolution（AMD FSR）を発表しました。FSRはGPUに依存しないため、必要なハードウェア機能を備えたNvidia GPUだけでなく、Intel GPUでも動作します。少なくとも10のゲームスタジオが、今年中に自社のゲームやエンジンにFSRを採用すると発表しています。FSRはPlayStation 5でも利用可能で、Xbox Series XとSでも利用可能になる予定です。
DLSSゲーム
DLSSを使用するには、RTXグラフィックカードと、DLSSに対応したゲームまたはその他のアプリケーションをプレイしている必要があります。7月末までにDLSS対応が発表されたゲームの完全なリストは、Nvidiaおよび下記をご覧ください。
- 悪の中で
- 国歌
- アーロンの冒険
- バトルフィールドV
- 明るい記憶
- コール オブ デューティ ブラックオプス コールドウォー
- コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア
- コール オブ デューティ ウォーゾーン
- チェルノブイリット
- コントロール
- CRSED: FOAD (旧Cuisine Royale)
- クライシス リマスター
- サイバーパンク2077
- デス・ストランディング
- 月を届けてくれ
- ドゥームエターナル
- 死去：1983年
- 永遠の端
- 入隊
- エバースペース2
- F1 2020
- ファイナルファンタジーXV
- フォートナイト
- ゴーストランナー
- 顧建奇譚オンライン
- イカロス
- イントゥ・ザ・ラディウスVR
- 鉄の衝突
- 正義
- レゴビルダーの旅
- マーベルのアベンジャーズ
- メックウォリアー5：傭兵
- メトロ エクソダス
- メトロ エクソダス PC 拡張版
- Windows 10 向け RTX 搭載 Minecraft
- モンスターハンター：ワールド
- 月光刃
- モータルシェル
- マウント＆ブレード II: バナーロード
- ネクロムンダ：雇われガンマン
- 9時から5時まで
- ナラカ：ブレードポイント
- ノーマンズスカイ
- 仁王2 コンプリートエディション
- アウトライダーズ
- パンプキンジャック
- レインボーシックス シージ
- 準備ができているかどうか
- レッド・デッド・リデンプション2
- レッドアウト：スペースアサルト
- さび
- スカベンジャー
- シャドウ オブ ザ トゥームレイダー
- スープラランド
- システムショック
- 上昇
- 伝説の森
- ザ・ミディアム
- 持続性
- ウォーサンダー
- ウォッチドッグス レギオン
- ウルフェンシュタイン：ヤングブラッド
- レンチ
- 玄元剣 VII
Unreal EngineとUnity EngineはどちらもDLSS 2.0をサポートしているため、これらのエンジンを使用するゲームはDLSSを簡単に実装できるはずです。NVIDIAはまた、LinuxグラフィックドライバーがProtonを使用するゲームのサポートを追加したことで、VulkanベースのLinuxゲームが6月23日よりDLSSをサポートできるようになると発表しました。
ゲーム以外にも、建築ビジュアライゼーションの SheenCity Mars など、DLSS を使用する他の種類のアプリもあります。
DLSS 2.0 と DLSS 2.1
2020年3月、NVIDIAはDLSSのアップデート版となるDLSS 2.0を発表しました。DLSS 2.0は、新しいディープラーニングニューラルネットワークを採用しており、RTXカードのAIプロセッサ（Tensorコア）をより効率的に活用することで、DLSS 1.0と比較して最大2倍の速度向上を実現します。この高速ネットワークにより、NVIDIAは対応GPU、設定、解像度に関する制限を撤廃することも可能になります。
DLSS 2.0は、画質の向上に加え、フレームレート（4Kパフォーマンスモード時）が前世代機の最大約70%向上から最大2～3倍向上するとされています。Nvidiaは、DLSS 2.0の4Kパフォーマンスモードを使用することで、RTX 2060グラフィックスカードでゲームを最高設定でプレイ可能なフレームレートで実行できると主張しています。繰り返しますが、ゲームがDLSS 2.0に対応している必要があり、そのメリットを享受するにはRTXグラフィックスカードが必要です。
初期のDLSSは、アップスケーリングが約2倍に制限されていたようです（Nvidiaはこれを直接確認していません）。また、多くのゲームでその使用方法が制限されていました。例えば、『Battlefield V 』では、 RTX 2080 Ti以上のGPUを搭載している場合、DLSSは4Kでのみ有効にでき、1080pや1440pでは有効にできません。これは、低解像度や高フレームレートでは、DLSS 1.0のオーバーヘッドが潜在的なメリットを上回ることが多かったためです。
2020年9月、NvidiaはDLSS 2.1をリリースしました。このアップデートでは、超高解像度ゲーミング（9倍アップスケーリング）向けのウルトラパフォーマンスモード、VRゲームのサポート、そしてダイナミック解像度が追加されました。Nvidiaの担当者がTom's Hardwareに語ったところによると、ダイナミック解像度とは「出力サイズは固定されたまま、入力バッファの寸法をフレームごとに変更できる」ことを意味します。レンダリングエンジンがダイナミック解像度をサポートしている場合、DLSSを使用してディスプレイ解像度への必要なアップスケーリングを実行できます。なお、オリジナルのDLSS 2.0と2.1アップデートの両方を「DLSS 2.0」と呼ぶ人がいるのをよく耳にします。
DLSS 2.0 選択可能なモード
オリジナルのDLSSと最新のDLSS 2.0バージョンとの最も顕著な変更点の一つは、画質モードの選択が可能になったことです。画質モードは「クオリティ」「バランス」「パフォーマンス」から選択でき、DLSS 2.1では「ウルトラパフォーマンス」も選択できます。これはゲームのレンダリング解像度に影響し、画質は低下しますが、パフォーマンスは向上します。
2.0では、パフォーマンスモードが最も大きな飛躍を遂げ、ゲームを1080pから4Kにアップスケールしました。つまり、4倍のアップスケール（幅2倍、高さ2倍）です。バランスモードでは3倍のアップスケール、品質モードでは2倍のアップスケールを使用します。DLSS 2.1で導入されたウルトラパフォーマンスモードは9倍のアップスケールを使用し、主にRTX 3090で8K解像度（7680 x 4320）でのゲームを対象としています。技術的にはより低いターゲット解像度でも使用できますが、アップスケールのアーティファクトは4K（720pにアップスケール）でも非常に目立ちます。基本的に、DLSSは処理するピクセル数が多いほど見栄えが良くなるため、720pから1080pへのアップスケールは良好ですが、1080p以上の解像度でレンダリングするとより良い最終結果が得られます。
これらすべては、オリジナルのDLSSと比較して、パフォーマンスと品質にどのような影響を与えるのでしょうか？参考までに、元々DLSS 1.0を搭載し、リリース時にDLSS 2.0に対応した『 Control』を例に挙げてみましょう。（以下の画像はNvidiaから提供されたものなので、参考程度に留めておくことをお勧めします。）
DLSS 2.0がもたらす改善点の一つは、動く物体があるエリアの画質向上です。上記のファン画像では、DLSS 1.0を使用した画像と比べて、更新されたレンダリングははるかに向上しています。DLSS 1.0では、DLSSをオフにした画像よりも明らかに画質が劣っていました。
DLSS 2.0 は、画像の詳細がより微妙な領域において、標準の DLSS よりも改善をもたらすとも言われています。
NVIDIAは、DLSS 2.0によってゲームへの導入が拡大すると約束しました。これは、従来のDLSSでは、DLSS対応のゲームごとにAIネットワークのトレーニングが必要だったためです。DLSS 2.0は汎用ネットワークを採用しており、あらゆるゲームで動作し、「ゲームに特化していないコンテンツ」を用いてトレーニングされます（NVIDIAの説明による）。
従来のDLSSをゲームでサポートするには、開発者がDLSSを実装し、AIネットワークをそのゲーム専用にトレーニングする必要がありました。DLSS 2.0では、この後者のステップが不要になります。ゲーム開発者は依然としてDLSS 2.0を実装する必要がありますが、汎用的なAIネットワークであるため、作業量は大幅に削減されるはずです。また、DLSSエンジン（ドライバー内）のアップデートによって、既存のゲームの品質を向上させることも可能です。Unreal Engine 4とUnreal Engine 5はDLSS 2.0をサポートしており、Unityは今年の2021.2アップデートでこれを追加する予定です。そのため、これらのエンジンをベースにしたゲームでこの機能を有効にするのは簡単です。
DLSS はどのように機能しますか?
オリジナルの DLSS と DLSS 2.0 はどちらも、それぞれの AI ネットワークのトレーニングのために Nvidia の NGX スーパーコンピューターと連携し、AI ベースのレンダリングに使用される RTX カードの Tensor コアとも連携します。
ゲームがDLSS 1.0に対応するには、まずNVIDIAは畳み込みオートエンコーダと呼ばれるAIネットワークの一種であるDLSS AIニューラルネットワークをNGXで学習させる必要がありました。まず、64倍スーパーサンプルのアンチエイリアシングを適用したゲームのスクリーンショットを数千枚、ネットワークに提示しました。また、アンチエイリアシングを適用していない画像も提示しました。ネットワークはこれらのショットを比較し、低品質のソースフレームを使って64倍スーパーサンプルのアンチエイリアシングを適用した画像の品質を「近似」する方法を学習しました。目標は、フレームレートをあまり損なうことなく、高画質を実現することでした。
AIネットワークはこのプロセスを繰り返し、アルゴリズムを微調整しながら、推論によって最終的に64倍品質をベース品質の画像に近づけていきます。最終的な結果は、「画面全体のぼやけ、モーションベースのぼやけ、ゴースト、透明部分のアーティファクトなど、TAAに関連する問題を回避しながら、64倍スーパーサンプリングの品質に近づくアンチエイリアシング」だったと、NVIDIAは2018年に説明しています。
DLSSは、ゲーム画像の鮮明なディテールと「フレーム間の安定性の向上」を実現するために、 Nvidiaが「テンポラルフィードバック技術」と呼ぶ技術も採用しています。テンポラルフィードバックとは、画像内のオブジェクトがフレーム間で移動する方向を示すモーションベクトルをネイティブ/高解像度の出力に適用するプロセスであり、これにより次のフレームの外観を事前に予測することができます。
DLSS 2.0は、Tensorコアをより効率的に使用するAIネットワークのアップデートによって速度が向上し、フレームレートの向上とGPU、設定、解像度の制限の解消を実現します。Team Greenによると、DLSS 2.0はピクセルの25～50%のみをレンダリングし（DLSS 2.1のUltra Performanceモードでは11%のみ）、新しいテンポラルフィードバック技術を使用することで、従来のDLSSよりもさらに鮮明なディテールと優れた安定性を実現します。
NvidiaのNGXスーパーコンピュータは、畳み込みオートエンコーダでもあるDLSS 2.0ネットワークをまだ学習させる必要があります。Nvidiaによると、このネットワークには「ゲームエンジンによってレンダリングされた低解像度のエイリアシング画像」と「ゲームエンジンによって生成された同じ画像からの低解像度のモーションベクトル」という2つの要素が含まれます。
DLSS 2.0 は、これらのモーション ベクトルを時間的なフィードバックに使用します。Nvidia の説明によると、畳み込みオートエンコーダー (または DLSS 2.0 ネットワーク) は、「低解像度の現在のフレームと高解像度の前のフレームを取得して、ピクセルごとに高品質の現在のフレームを生成する方法を決定する」ことによってこれを実行します。
DLSS 2.0ネットワークの学習プロセスには、出力画像と、オフラインで16K解像度（15360 x 8640）でレンダリングされた「超高品質」の参照画像との比較も含まれます。画像間の差異はAIネットワークに送信され、学習と改善に使用されます。NVIDIAのスーパーコンピュータは、このプロセスを数万枚、あるいは数百万枚もの参照画像に対して繰り返し実行することで、十分な品質と解像度を持つ画像を安定的に生成できる学習済みAIネットワークを構築します。
DLSSとDLSS 2.0の両方において、AIネットワークの新しいゲームのトレーニングが完了すると、NGXスーパーコンピューターはGeForce Game Readyドライバーを介してAIモデルをNvidia RTXグラフィックスカードに送信します。そこから、GPUはTensorコアのAIパワーを活用して、対応ゲームと並行してDLSS 2.0をリアルタイムで実行できます。
DLSS 2.0は単一のゲームでトレーニングされるのではなく、汎用的なアプローチであるため、ゲームがNvidiaからのアップデートを必要とせずに、DLSS 2.0アルゴリズムの品質が時間の経過とともに向上する可能性があります。アップデートはドライバーに含まれており、DLSS 2.0を利用するすべてのゲームに影響を与える可能性があります。
この記事はTom's Hardware 用語集の一部です。
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シャロン・ハーディングは、ゲーム周辺機器（特にモニター）、ノートパソコン、バーチャルリアリティなど、テクノロジー関連の報道で10年以上の経験があります。以前は、Channelnomicsでハードウェア、ソフトウェア、サイバーセキュリティ、クラウド、その他のIT関連の出来事を含むビジネステクノロジーを取材し、CRN UKにも寄稿していました。
