Death Stranding PC: 次世代 AI アップスケーリングがネイティブ 4K をどのように上回るか

ネイティブ解像度の概念は、現代のゲームではますます重要ではなくなり、代わりに画像再構成技術が前面に出てきています。ここでの考え方は非常にシンプルです。4K ディスプレイの時代に、代わりに処理能力をより高品質のピクセルに振り向け、ウルトラ HD 出力まで補間できるのに、なぜ 1 フレームあたり 830 万ピクセルの描画にこれほど多くの GPU パワーを費やすのでしょうか?数多くの技術が試行されていますが、コジマプロダクションの『デス・ストランディング』は興味深い例です。 PS4 Pro には、これまでに見た中で最高のチェッカーボード実装の 1 つが搭載されています。一方、PC では、ネイティブ解像度のレンダリングよりも優れた画質を実現する「次世代」画像再構成技術、Nvidia の DLSS が使用されています。

Death Stranding に見られるようなチェッカーボード レンダリングは標準的ではなく、Horizo​​n Zero Dawn の制作中にゲリラ ゲームが数ヶ月に渡って集中的に取り組んだ結果です。不思議なことに、PS4 Proの特注のチェッカーボードハードウェアは使用されていません。基本解像度はチェッカーボード構成で 1920×2160 で、「欠落ピクセル」が前のフレームから補間されます。重要なのは、Decima はピクセルの中心からではなく、2 フレームにわたって隅からピクセルをサンプリングすることです。ゲームの TAA と FXAA の非常にユニークなパスに似た特殊な方法でこれらの結果を時間をかけて組み合わせることで、4K ピクセル グリッドが解決され、はるかに高い解像度の知覚が実現されます。 Guerrilla のプレゼンテーションによると、エンジンのフレームごとのレンダリング バジェット 33.3 ミリ秒のうち、1.8 ミリ秒がチェッカーボードの解決に費やされます。

DLSS ははるかに低い解像度からアップサンプリングしますが、動作は異なります。これらは市松模様ではなく、ピクセルサイズの穴を埋める必要もありません。むしろ、同じ解像度の画像に詳細を追加するのではなく、過去の複数のフレームをキューに入れ、これらのフレームからの情報を使用して線を滑らかにし、画像に詳細を追加する累積時間的アンチエイリアシングのように機能します。 TAA と同様に、代わりにはるかに高い出力解像度を生成します。過去のフレームの一部として、画面上のすべてのオブジェクトとピクセルのそれらのフレームからの動きベクトルは、DLSS が適切に動作するために不可欠です。アップスケールされた画像を作成するためにこれらすべての情報がどのように使用されるかは、GPU 上で実行され、RTX GPU の Tensor コアによって加速される AI プログラムによって決定されます。したがって、DLSS は作業に使用するベース ピクセルが少ない一方で、再構築プロセスを支援するために膨大な量の計算能力にアクセスできます。

4K の RTX 2080 Ti では、DLSS は約 1.5 ミリ秒で完了します。これは、PS4 Pro でのチェッカーボードよりも高速であることを意味します。ただし、ハードウェアの比較は明らかに偏っています。最も性能の低い GPU は RTX 2060 (それでも Pro よりも大幅に強力です) であり、このカードでは DLSS のオーバーヘッドが 2.5 ミリ秒を超えています。これは、特にフレーム全体のレンダリング バジェットがわずか 16.7 ミリ秒である 60 fps をターゲットにしている場合には重くなります。ただし、中心的な利点は、基本解像度が非常に低いことです。 Death Stranding の DLSS には 2 つの種類があります。パフォーマンス モードでは、わずか 1080p の内部解像度から 4K 品質を実現します。一方、品質モードでは、1440p のベース画像からネイティブよりも優れた結果が得られます。どちらの場合も、これは PS4 Pro の 1920×2160 コア解像度よりもはるかに低いです。 GPU パイプライン内の他のすべてをはるかに低い解像度で実行することにより、DLSS の処理コストは相殺以上に増加し、RTX 2060 を穏やかにオーバークロックすることで Death Stranding が 60fps で 4K ゲームを提供できるようになります。

このページのビデオでは、PS4 Pro での Death Stranding のチェッカーボードが PC での DLSS とどのように対峙するかの詳細な比較が表示されます。事実上最先端の現行世代の再構成技術であるものと、それが PC 上の DLSS とどのように比較されるのかを見るのは興味深いものです。次世代同等。 DLSS は、はるかに低いピクセル数で実行されているにもかかわらず、間違いなくチェッカーボード レンダリングよりも鮮明で、より詳細で明瞭な表示を実現します。 PS4 Pro では髪の毛などの透明な要素にチェッカーボードのアーティファクトが表示されますが、DLSS では完全に消えています。動作中、これにより DLSS による時間的安定性が向上し、PS4 Pro バージョンで見られた微妙なちらつきが完全になくなりました。一般に、ピクセルのクロールとポップも大幅に減少します。ただし、DLSS には弱点があります。遠くにある特定のオブジェクトには、PS4 Pro やネイティブ レンダリングでは表示されない粒子の軌跡が表示されます。それは小さな傷であり、プレゼンテーションにおける唯一のマイナスポイントです。

2 つの手法の比較は興味深いものですが、最大のポイントは、1440p からの DLSS 画像再構成の方が、ネイティブ解像度のレンダリングよりも全体的にきれいに見えるということです。私たちは、アップスケーリングが定量的によりクリーンでより詳細になる段階に到達しました。これはばかげているように聞こえますが、説明があります。 DLSS は、テンポラル アンチエイリアシングを置き換えます。TAA のすべてのフレーバーでは、Nvidia の AI アップスケーリングによってなんとかほとんど除去された、柔らかくなったりゴーストが発生したりするアーティファクトが見られます。そして、これは興味深い疑問を投げかけます。画像再構築の方が優れていて安価であるのに、なぜネイティブ解像度でレンダリングするのでしょうか?そして、次世代コンソール向けのアプリケーションとは何でしょうか?

ただし、Nvidia のハードウェアと AMD のハードウェアの間には、重要な差別化ポイントがあります。グリーン チームは、ビジネス全体にわたって AI の高速化に深く投資しており、専用の AI タスクのためにプロセッサ上のダイスペースに多額の投資を行っています。 AMDはRDNA 2による機械学習サポートの計画を公表しておらず、次世代コンソールへの実装については若干の混乱がある。 Microsoft は、Xbox Series X の高速 INT4/INT8 処理のサポートを確認しました (記録のために、DLSS は INT8 を使用します)。しかし、ソニーは、PlayStation 5 の ML サポートや、次世代 Xbox に存在する他の RDNA 2 機能のサポートを確認していません。 PC では DirectX 12 Ultimate を介して今後の AMD 製品をサポートします。

大まかに言えば、Xbox Series X GPU は RTX 2060 の機械学習処理能力の約 50% を備えています。概念的な DLSS ポートでは、AI アップスケーリングが完了するまでに 2060 年代の約 2.5 ミリ秒ではなく、5 ミリ秒かかります。これは重いですが、それでも完全な 4K 画像を生成するほど高価ではありません。これは、Microsoft がコンソール開発により適した独自の機械学習アップスケーリング ソリューションに取り組んでいないことを前提としています (ネタバレ: そうです – または、少なくともいくつかの段階でした)何年も前）。ただし、それまでの間、DLSS はこの種のテクノロジーの中で最もエキサイティングなテクノロジーです。このテクノロジーが進化し、Nvidia がハードウェア/ソフトウェアの主要な利点を活用できるようになるのは間違いありません。私が目にする唯一の障壁は、特注の統合を必要とする独自のテクノロジーとしての地位です。結局のところ、DLSS は開発者がゲームに追加している場合にのみ機能します。

機械学習のアップスケーリングの見通しは刺激的ですが、次世代マシン向けの既存の非 ML 再構成技術の継続的な開発も期待しています。Insomniac の時間注入技術 (ラチェット アンド クランクや Marvel のスパイダーマンに見られるもの) は、 PS5 の追加馬力を利用できるようになると、これがどのように進化するのかを見るのがとても楽しみです。おそらく開発者は、Marvel’s Spider-Man: Miles Morales の 60fps モードを実現するためにこれに傾いているのでしょうか? Xbox One X の登場とその「真の 4K」マーケティング、さらには PS5 ゲームでのネイティブ 4K への注目さえ明らかになりましたが、真実は、動的解像度スケーリング、時間的スーパーサンプリング、そしておそらくチェッカーボードの概念は、おそらく今後も存続する可能性があるということです。次の世代。次世代ハードウェアへの移行にもかかわらず、GPU リソースは依然として有限であり、おそらく Ultra HD は依然として「目的地」のようなものであり、そこに到達するまでのルートはゲームごとに大きく異なります。