Nvidia DLSS : avantages, fonctionnement, performances… Quand l’IA vient au secours de vos jeux

Nvidia a annoncé l’ajout du DLSS au lancement de la génération Turing de ses cartes graphiques, les RTX 20. Entre upscaling (technique qui transforme une image en basse définition en une image en haute définition), amélioration et reconstruction de l’image, cette technologie a connu de nombreuses évolutions avec pour objectif d’améliorer considérablement les performances des jeux à l’aide de l’intelligence artificielle.

Qu’est-ce que le DLSS ?

Le DLSS, pour Deep Learning Super Sampling, est une technique d’accélération de rendu par l’intelligence artificielle. Certains jeux voient ainsi leurs performances multipliées par deux, parfois trois selon les versions, et ce juste en activant une option dans un menu.

Compatible avec des centaines de jeux, cette technologie propre à Nvidia a connu de nombreuses évolutions depuis ses débuts afin d’exploiter au maximum les capacités des cartes graphiques de la marque. Le DLSS se veut une solution d’optimisation tout-en-un. Elle cherche à offrir un gain de performance qui ne se fait aux dépens d’aucun autre réglage et avec, dans certains cas, une qualité de rendu supérieure..

La puissance du DLSS réside dans sa partie Deep Learning, la technique utilisant un vaste réseau neuronal pour améliorer ses modèles d’IA et proposer des résultats supérieurs aux solutions d’upscaling traditionnelles. Une telle technologie est rendue possible grâce aux coeurs Tensor des cartes graphiques de générations RTX (à partir de la RTX 2XXX), des unités de calcul spécialisées dans ce type d’opération.

Comment fonctionne le DLSS ?

Concrètement, le DLSS de Nvidia est une solution de Supersampling dite « Temporelle », en cela qu’elle se base sur les images précédentes d’un rendu de jeu vidéo pour en générer les suivantes. Le DLSS fait un rendu des images successives en basse définition (par exemple 1080p) et utilise la puissance de l’intelligence artificielle pour reconstruire l’image dans sa qualité native (par exemple 4K). Le moteur du jeu tourne en interne donc dans une définition bien inférieure, lui octroyant des performances nettement supérieures.

Le réseau neuronal DLSS a été entrainé sur la base d’images haute qualité de plusieurs jeux, avec pour défi de transformer les versions basses définition de ces images en version indissociables de celles d’origine à définition égale. Depuis la version 2.3, le DLSS utilise les motion vectors des jeux pour éviter au maximum des artefacts temporels une fois en mouvement : ghosting, trainées, scintillement et autre. Ainsi, l’IA derrière la technologie décide à la volée quelles informations issues des images précédentes réutiliser pour reconstruire l’image en cours afin d’être le plus fidèle possible à la scène en 3D générée.

Le DLSS 3 : l’ère de la Frame Generation

Le DLSS 3 est la dernière version en date de l’algorithme de Nvidia. Et elle amène avec elle sont lot de nouveautés par rapport à la version précédente. En premier, il propose désormais la génération d’images (Frame Generation), une technique d’interpolation qui consiste à intercaler une image générée entièrement par l’algorithme entre deux images traditionnellement rendues par le moteur du jeu.

Les performances se voient ainsi multiplier par deux ou même trois selon les cas de figure sans nécessiter de puissance de calcul en plus au niveau du GPU. C’est notamment utile dans les cas où votre carte graphique fonctionne déjà à plein régime, vous gagnerez ainsi des images supplémentaires que votre processeur ne peut vous générer.

Et avec la version 3.5 de son algorithme, Nvidia exploite ses réseaux neuronaux pour améliorer le rendu des jeux en ray tracing avec la fonctionnalité Ray Reconstruction. Grâce à un denoiser maison boosté par l’IA, le DLSS pourra ainsi gommer les défauts de certaines implémentations du ray tracing : ghosting, bruit, manque de détails dans les reflets… Et dans certains cas, vous pourrez observer un léger gain de performance. Contrairement à la Frame Generation, cette option est compatible avec toutes les cartes Nvidia RTX.

Les avantages du DLSS

Les avantages du DLSS sont nombreux et lui permettent de se démarquer de ses concurrents. On regarde tout ça dans le détail.

Un gain de performance conséquent

Le principal avantage du DLSS de Nvidia réside dans le gain de performance que la technologie octroie à vos jeux. Le moteur 3D travaille en interne sur une définition inférieure à celle de votre écran pour une charge de calcul réduite et donc une vitesse de rendu accrue. Selon le réglage utilisé au sein du jeu, les performances peuvent ainsi tripler par rapport à celles en résolution native.

Le gain se fait de plus au prix d’une augmentation plutôt modeste de la consommation énergétique, notamment pour les ordinateurs portables. Nous avions ainsi testé l’usage du DLSS dans Cyberpunk 2077 sur un laptop gaming : alors que le taux d’images par seconde augmentait de plus de 200 % avec le plus haut réglage, la consommation elle n’augmentait que d’une dizaine de watts. Idéal donc pour l’autonomie de ces machines de plus en plus gourmandes.

Une technologie en constante amélioration grâce au Deep Learning

L’IA est une composante essentielle au fonctionnement du DLSS. Les modèles d’apprentissage de deep learning de la technologie s’améliorent en permanence et permettent à chaque nouvelle version des gains supérieurs en performances ainsi qu’une meilleure qualité de l’image reconstruite.

Ainsi, le DLSS devient plus intelligent, sachant ainsi reconnaitre les différents éléments d’une scène, qu’il s’agisse des objets 3D complexes, des particules ou encore textures semi-transparentes. Une fois en mouvement, tout ce qui compose l’image est alors analysé par l’algorithme de Nvidia pour un rendu en haute définition avec le moins d’artefacts possible. C’est grâce à ses mises à jour successives que le DLSS s’améliore à chaque itération.

Une image parfois plus belle que le rendu natif

Aussi surprenant que cela puisse paraitre, le DLSS génère parfois une image encore plus stable et détaillée que le rendu natif, une impression qui s’est accentuée depuis l’arrivée de la version 2.0 de l’algorithme. Ce constat s’explique par le fonctionnement inhérent de la technologie : vu que le DLSS se base sur un échantillon d’images pour reconstruire une scène et les objets qui la composent, l’algorithme peut à la fois en gommer les défauts et en accentuer les détails.

À l’instar du FSR de AMD, l’usage du DLSS de Nvidia remplace notamment la solution d’antialiasing intégré au jeu pour sa propre solution souvent supérieure. Sur les jeux utilisant souvent des implémentations plutôt médiocres à base de TAA (Temporal Anti-Aliasing), on vous conseillera souvent d’activer le DLSS non pas uniquement pour gagner en performance, mais aussi en qualité de rendu.

Il ne faut cependant pas généraliser ce constat, car il ne s’observe pas dans tous les jeux supportant le DLSS. Si de grosses productions comme Death Stranding, Cyberpunk 2077 ou encore Hitman 3 semblent plus belles une fois l’option activée, ce n’est pas le cas pour tous les jeux qui ne bénéficient pas d’une implémentation optimale.

Une intégration facile et rapide pour les développeurs

À l’origine, le DLSS devait être entrainé jeu par jeu, compliquant ainsi son intégration par les développeurs. Ce processus est depuis la version 2.0 une solution globale qui peut être implémentée directement au niveau du moteur du jeu, accélérant considérablement le processus.

Nvidia propose désormais des plug-ins pour les moteurs Unreal Engine et Unity qui permettent aux développeurs d’intégrer le DLSS rapidement avec une phase très réduite de débogage. Cependant, plus la proposition technique du jeu est complexe, plus cette implémentation demandera de travail.

Les inconvénients du DLSS

Le DLSS n’est pas une technologie parfaite et affiche plusieurs limitations à l’usage. À commencer par sa compatibilité.

Compatible uniquement avec Nvidia

C’est l’énorme grief fait au DLSS : sa compatibilité uniquement 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. Son usage est donc impossible par les utilisateurs des cartes graphiques concurrentes (AMD, Intel), mais aussi des anciennes générations Nvidia comme les GTX 900 et même 1000.

La raison, nous l’avons déjà évoqué : la technologie d’upscaling du constructeur se base exclusivement sur les coeurs Tensor présents dans les cartes RTX qui déchargent le GPU des opérations liées au machine learning. C’est à la fois la force de la technologie, mais aussi sa faiblesse, car elle exclut une grande partie des joueurs. Et cet argument, AMD n’hésite pas à l’utiliser pour mettre en avant sa propre technologie d’upscaling, le FSR.

Des artefacts encore présents

Le DLSS n’est bien sûr pas une technologie parfaite et montre encore quelques limitations. Ainsi, à l’arrivée du DLSS 3 et de la Frame Generation, les joueurs ont pu observer une recrudescence d’artefacts en jeu, parfois sur des scènes fixes. L’image s’avère parfois instable, notamment sur les objets fins comme les antennes, grillages et feuillages.

Si la toute dernière version du DLSS corrige bien souvent les défauts de reconstruction de la précédente, il est cependant parfois nécessaire de réinstaller une version précédente pour certains jeux. Heureusement, certains outils comme DLSS Swapper vous faciliteront la tâche, nous vous en reparlerons dans la partie dédiée.

La latence supplémentaire de la Frame Generation

Le DLSS 3 a amené avec lui la technologie de la Frame Generation, intercalant des images supplémentaires générées par IA entre les images générées par le moteur du jeu. Si la fonctionnalité permet de décupler les performances du jeu, elle ajoute par essence une certaine latence dans l’expérience du joueur.

En effet, le moteur de génération d’image doit comparer deux images afin d’en intercaler une troisième : l’image affichée à l’écran et la prochaine en attente de rendus. Ce processus retarde donc la file d’attente du rendu et provoque une latence dans certaines situations. Au mieux, vous bénéficierez d’un gain considérable de fluidité visuelle pour une latence de rendu similaire au DLSS désactivé. La fluidité et la latence ne peuvent donc pas se bénéficier mutuellement dans le cas de la Frame Generation.

Pour des jeux dont les réflexes et la rapidité d’exécution importent peu, la différence ne se fait pas trop sentir. Mais sur des jeux où la réactivité est de mise, vous observerez un étrange décalage : vous pourriez sans soucis atteindre les 150 fps alors que votre latence sera digne d’un jeu tournant à 40 ou 50 fps. Heureusement, il existe un moyen de mitiger ce comportement qu’on vous expliquera dans la partie réglages de ce guide.

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

Vous savez maintenant ce qu’est le DLSS, mais comment la technologie se démarque de celles de concurrents ? AMD et Intel ont suivi le pas avec leurs propres algorithmes de mise à l’échelle, respectivement le FSR (FidelityFX Super Resolution) et le XeSS (Xe Super Sampling). Les trois techniques fonctionnent sur le même principe : l’algorithme fait tourner le jeu à une définition inférieure pour ensuite le mettre à l’échelle à la définition native de l’écran pour gagner en performance.

La différence fondamentale se situe dans l’étape de reconstruction. Le DLSS et le XeSS utilisent tous les deux l’IA et des réseaux neuronaux pour l’étape essentielle de l’upscaling alors que le FSR de AMD se base sur un algorithme fixe et agnostique, un mélange entre upscaling spatial (basé sur les dimensions de l’image) et temporel (basé sur l’image actuelle et les précédentes).

Nous l’avons déjà évoqué, la grande différence entre le DLSS et ses concurrents, c’est leur compatibilité. Le FSR et le XeSS sont activables chez toutes les cartes graphiques des concurrents contrairement à la solution de Nvidia. Et si le XeSS de Intel exploite la force de l’IA comme le DLSS, elle reste compatible avec les cartes concurrentes et ne requiert qu’un support des instructions DP4a présentes depuis les GTX 10xx chez Nvidia et AMD Vega20.

Comment activer le DLSS ?

Le DLSS étant compatible avec une liste limitée de jeu, il est nécessaire de l’activer dans les paramètres de ce dernier et non au niveau du panneau de configuration Nvidia. Si le jeu reconnait que vous possédez une carte graphique de la marque, il sera possible d’activer et régler le DLSS dans le menu des options graphiques.

Une fois le DLSS activé, le menu devrait vous proposer plusieurs paramètres :

Qualité de l’upscaling

Ce réglage définit la définition de rendu sur laquelle va travailler l’algorithme DLSS. Plus cette définition est basse, plus vous gagnerez en performance, mais plus vous perdrez théoriquement en qualité d’image. Vous avez accès à quatre paramètres : Qualité, Équilibré, Performance et Ultra Performance. Pour vous y retrouver, voici un tableau avec les différentes définitions proposées lorsque votre définition native est en 4 K.

Réglage	Définition de rendu	Facteur de mise à l’échelle en 4K
Qualité	2560 sur 1440	x1,50
Équilibré	2227 sur 1253	x1,72
Performance	1920 sur 1080	x2,00
Ultra Performance	1280 sur 720	x3,00

On vous conseille généralement de partir du réglage « Équilibré » et d’évaluer ensuite le niveau de performance et la qualité d’image afin de décider de l’augmenter ou de le baisser.

Netteté

Certains jeux proposent un réglage de netteté lié au DLSS. Celui peut s’avérer utile dans les modes les plus performants puisque la définition d’entrée est bien plus basse que la définition native de votre écran, l’upscaling aura peut-être besoin d’un peu d’aide. Tout dépend ici de la qualité d’implémentation du DLSS dans le jeu. Un réglage trop élevé et les contours seront exagérés à outrance, à vous de trouver le juste milieu.

Génération d’images

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

Et pour éviter d’augmenter considérablement votre latence une fois cette option activée, on vous recommande ici d’appliquer une limite à votre fréquence d’images maximum, pour d’une part ne pas surcharger le processeur graphique et d’autre part rester dans la plage de rafraichissement variable si vous possédez un écran G-Sync. Un réglage de deux à trois FPS en dessous votre fréquence de rafraichissement 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 supportant en changeant le fichier .dll présent dans son dossier afin de déterminer la version la plus optimale pour tel ou tel titre. Les jeux utilisant le DLSS ne sont pas systématiquement mis à jour pour en utiliser la toute dernière version, cette étape permet dans certains cas de corriger les défauts indésirables sur l’image finale.

L’outil DLSS Swapper vous facilite cette manipulation en détectant automatiquement les jeux présents sur votre machine ainsi que 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 et pour cause : le Steam Deck, la Asus ROG Ally et même la AYA NEO embarquent toutes des GPU de chez AMD et utilisent donc le FSR pour leur upscaling. Même la Nintendo Switch et sa puce Nvidia Tegra X1 n’exploitent pas le DLSS, mais la solution d’AMD dans des jeux comme Zelda : Breath of the Wild et No Man’s Sky. La raison : le GPU mobile de Nvidia date de 2013 et ne pourrait tirer parti d’une technologie comme le DLSS qui s’appuie sur des sets d’instructions ainsi que du matériel spécifique plus récent.

Mais cela serait sur le point de changer avec la Nintendo Switch 2 qui devrait enfin intégrer le ray tracing ainsi que le DLSS. Et c’est bien l’une des seules exceptions, la technologie de Nvidia étant majoritairement réservée aux joueurs PC.

Pourquoi le DLSS est-il nécessaire ?

Les technologies d’upscaling comme le DLSS sont un outil formidable pour gagner en performance et parfois en qualité d’image dans les jeux vidéo les plus gourmands. Ils sont si efficaces dans cette tâche que certains studios commencent à les inclure dans leur configuration requise. On pense à Immortals of Aveum, l’un des tout premiers jeux utilisant l’Unreal Engine 5, active l’option d’upscaling dans son réglage « Qualité » par défaut optimiser les performances.

Si l’affaire avait fait grand bruit, avec de nombreux joueurs mécontents accusant les développeurs de se reposer sur de telles techniques pour ne pas avoir à 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, elles étaient encore inconcevables pour des séquences de jeu en temps réel il y a 5 ans.

Ajoutez à cela les évolutions d’un moteur comme le Unreal Engine 5, avec ses systèmes Nanite et Lumen, repousse les limites de la fidélité graphique et vous comprendrez qu’une technologie comme le DLSS devient vite incontournable. Le rendu natif n’a jamais été une nécessité et depuis l’avènement de la 4K, il devient une option comme une autre.

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