DLDSR, FSR, RSR, XeSS und Co.: Wofür stehen die Abkürzungen bei den Grafikkarten?

Mit dem Grafiktreiber 511.23 vom Januar 2022 hat Nvidia einige neue Funktionen eingeführt. So gibt es nun die Möglichkeit, alle Spiele aus dem Treiber heraus mit Raytracing-Effekten aufzuhübschen. Dabei handelt es sich um sogenannte Shader, auch Filter genannt, die im Nachhinein (nach der eigentlichen Bildberechnung, dem Postprocessing) Globale Beleuchtung und Umgebungsverdeckung ermöglichen. Wie viel Potenzial in der Technik steckt und welche Probleme es damit gibt, erfahrt ihr im folgenden Artikel:

Ein weiteres Feature des Treibers 511.23 ist DLDSR. Ausgesprochen heißt das Deep Learning Dynamic Super Resolution, was das Verständnis allerdings nicht unbedingt erleichtert. So viel aber vorweg: DLDSR setzt sich aus DLSS und DSR zusammen. Wir schauen uns daher einmal genauer an, was sich hinter den vielen Abkürzungen bei den Grafikkarten respektive Skalierungstechniken versteckt. Was bedeuten DLSS, DSR, DLDSR, FSR, NIS, RSR, CAS, RIS und XeSS?

Was ist DLSS?

• Bezeichnung: DLSS steht für Deep Learning Super Sampling
• Funktion: KI-gestützte Skalierungs- und Kantenglättungstechnik, um höhere Auflösungen und/oder mehr Bilder pro Sekunde zu ermöglichen.
• Voraussetzung: RTX-20- und RTX-30-Reihe von Nvidia

DLSS ist die Abkürzung von Deep Learning Super Sampling. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Hochskalierung von Bildinhalten in Spielen auf Basis einer künstlichen Intelligenz. Vereinfacht gesagt, ist es mit DLSS möglich, aus beispielsweise Full-HD 4K zu machen.

Die Technik ermöglicht durch die grundsätzlich geringere Ausgangsauflösung außerdem höhere Bildraten (FPS) als das native Rendering bei gleichzeitig keinen oder kaum qualitativen Einbußen. In manchen Fällen bietet DLSS sogar eine bessere Darstellungsqualität als die natürliche Auflösung und hat sich generell schon in etlichen Spielen als wahrer Gamechanger erwiesen:

Wie funktioniert DLSS?

Ein KI-Alogrithmus auf Basis maschinellen Lernens wird in Nvidias Rechenzentren an extrem hoch aufgelösten Bildern (16K bis 64K) eines Spiels trainiert und lernt, von einer niedrigen auf eine höhere Auflösung zu schließen. In einem Frame mit 16 oder gar 64K sind entsprechend mehr Details (Informationen) enthalten als in jeder gängigen Spieleauflösung – also auch mehr als in 4K. DLSS kann daher zu teils besseren Ergebnissen führen, als das mit der nativen Auflösung der Fall ist.

Konkret stehen sich dazu zwei KI-Netzwerke gegenüber. Der sogenannte Generator erzeugt ein Bild, der Diskriminator wiederum bewertet, ob und wie sehr das Ergebnis vom Original abweicht. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das rekonstruierte Bild innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs für den Diskriminator akzeptabel ist. Trial and Error, also Versuch und Irrtum, wenn man so will.

DLSS macht von speziellen Recheneinheiten, den sogenannten Tensorkernen Gebrauch, die besonders gut für KI-Algorithmen geeignet sind und ausschließlich den Grafikkarten aus der RTX-20- und RTX-30-Reihe von Nvidia zur Verfügung stehen.

DLSS wird zudem gerne auch als KI-Kantenglätter bezeichnet. Das rührt daher, dass es traditionelle Anti-Aliasing-Methoden komplett ersetzt. Die Technik nutzt hierfür eine sogenannte temporale (zeitliche) Komponente, das heißt: es wird nicht nur das aktuell zu berechnende Bild in Betracht gezogen, sondern zusätzlich die vorangegangenen Frames miteinander verglichen und in die Berechnung mit einbezogen. Das Verfahren wird auch als Temporal Upscaling bezeichnet.

9:05 Was ist DLSS? - Nvidias neue Kantenglättung im Detail erklärt

Was sind die Nachteile von DLSS?

DLSS überzeugt durch teils massiv gesteigerte Bildraten bei gleichzeitig meist kaum oder auch gar keinen Qualitätseinbußen. Allerdings trifft das nicht immer und schon gar nicht auf jeden DLSS-Modus (Ultra-Qualität, Qualität, Ausgeglichen, Leistung, Ultra-Leistung) zu.

So kann es trotz der grundsätzlich guten Kantenglättungseigenschaften zu Flimmern an filigranen Objekten wie Gitterstrukturen kommen. Das ist besonders häufig bei den niedrigeren DLSS-Modi Leistung und Ultra-Leistung der Fall. Unabhängig vom gewählten Modus kann es auch zu dem sogenannten Moiré-Effekt kommen. Dabei entsteht durch die Überlagerung von regelmäßigen Rastern (beispielsweise Rauchschwaden vor oder hinter feinem Blattwerk) ein weiteres periodisches Raster, das wir in Spielen als seltsam verwaschene Bildbereiche wahrnehmen können.

Was ist DSR?

• Bezeichnung: DSR steht für Dynamic Super Resolution
• Funktion: Downsampling von Bildinhalten, um bessere Darstellungsqualität zu ermöglichen
• Voraussetzung: GTX-4-Reihe von Nvidia

DSR ist die Abkürzung von Dynamic Super Resolution und stellt gewissermaßen das Gegenteil von DLSS dar. Hierbei werden Bildinhalte nämlich nicht von einer niedrigen in einer höhere Auflösung skaliert, sondern von einer hohen in eine niedrigere Auflösung intelligent heruntergerechnet. Dadurch lässt sich die Bildqualität in vielen Fällen spürbar erhöhen.

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Wie funkioniert DSR?

DSR berechnet ein Spiel in einer höheren Auflösung, als euer Monitor es eigentlich zulässt und skaliert das Ergebnis anschließend auf die passende Auflösung herunter. Aus beispielsweise WQHD wird so Full-HD, mit dem Vorteil, dass mehr Bildinformation, sprich: mehr Details, enthalten sind. Zusätzlich kommen noch spezielle Filter, wie zum Beispiel ein Weichzeichner, zum Einsatz.

Gräser und andere feingliedrige Objekte wie Gitterstrukturen und Kanten werden daher nicht nur detaillierter dargestellt, DSR fungiert hier gleichzeitig als Kantenglätter. Etwaiges Flimmern an filigranen Strukturen und störende Bildartefakte werden im Vergleich zur nativen Auflösung oft deutlich reduziert.

Was sind die Nachteile von DSR?

DSR bietet mit Blick auf die Grafikqualität spürbare Vorteile, kostet durch die höhere Ausgangsauflösung jedoch auch deutlich mehr Leistung, als das bei der nativen Auflösung der Fall ist.

Was ist DLDSR?

• Bezeichnung: DLDSR steht für Deep Learning Dynamic Super Resolution
• Funktion: Downsampling von Bildinhalten, um bessere Darstellungsqualität zu ermöglichen. Gleichzeitig wird der Performance-Verlust, den reines DSR mit sich bringt, drastisch reduziert.
• Voraussetzung: RTX-20- und RTX-30-Reihe von Nvidia, Geforce-Treiber 511.23

DLDSR ist die Abkürzung von Deep Learning Dynamic Super Resolution. Die Technik kombiniert die Vorteile von DLSS und DSR. Wie im Falle von DSR werden Bildinhalte von einer hohen in eine niedrigere Auflösungsstufe heruntergerechnet (Downsampling) und somit bessere Bildqualität erzielt.

Wie funktioniert DLDSR?

Wie schon bei standardmäßigem DSR wird mittels sogenanntem Ordered Grid Sampling Anti Aliasing (OGSSAA) zunächst in einer hohen Auflösung gerendert und anschließend auf eine niedrigere Auflösungsstufe herunterskaliert.

Nvidia hat noch nicht verraten, wie DLDSR genau funktioniert. Es scheint jedoch, als ob, wie bei DSR, zunächst ein nativ höher aufgelöstes Bild heruntergerechnet und anschließend mit einigen Kantenglättungsfunktionen aus dem DLSS-Repertoire verbessert würde. Die Kollegen von Digital Foundry haben ein ausführliches Video dazu gemacht:

Link zum YouTube-Inhalt

Nvidia zufolge soll DLDSR 2,25x dieselbe Qualität bieten wie DSR 4x. Digital Foundry hat die beiden Modi miteinander verglichen. Interessant dabei:

Zunächst wird gezeigt, wie normales DSR 2,25x aussieht. Aufgrund des ungeraden Verhältnisses (2,25x die native Auflösung ehe heruntergerechnet wird) entsteht deutlich sichtbares Aliasing (Treppchenbildung), gerade im Vergleich zu DSR 4x (ganzahliges Verhältnis, 4x die native Auflösung ehe heruntergerechnet wird).

Mit DLDSR 2,25x sehen Kanten und die Haut des Protagonisten in Abgrenzung zum Dunkel der Szene allerdings wieder sehr viel glatter aus. Vermutlich tut hier die Kantenglättung von DLSS ihr Werk. Durch den integrierten Weichzeichner ist das Ergebnis von DLDSR 2,25 tatsächlich mit DSR 4x vergleichbar, bei jedoch deutlich besseren FPS-Werten.

Wie DLSS macht auch DLDSR Gebrauch von den Tensorkernen der RTX-Grafikkarten von Nvidia, weshalb die Technik Besitzern einer RTX-20- und RTX-30-GPU vorbehalten ist.

Was ist FSR?

• Bezeichnung: FidelityFX Super Resolution
• Funktion: Skalierungstechnik, um höhere Auflösungen zu erzielen und mehr Bilder pro Sekunde zu generieren
• Voraussetzung: Radeon-RX-5000- und RX-6000-Reihe, bei Nvidia ab GTX-10-Reihe

FSR ist die Abkürzung von FidelityFX Super Resolution. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zum Hochskalieren von Bildinhalten in Videospielen. So ist es beispielsweise möglich, aus Full-HD quasi 4K zu machen und dadurch gleichzeitig die Bildrate gegenüber der nativen Auflösung deutlich zu steigern.

FSR wurde von AMD entwickelt und wird daher und aufgrund seiner Funktion gemeinhin als Pendant zu Nvidias DLSS gesehen, obgleich sich die beiden Techniken grundlegend unterscheiden.

Wie funktioniert FSR?

Zur exakten Funktionsweise hat sich AMD bislang noch nicht geäußert. Allerdings wissen wir, dass FSR nicht auf KI-Algorithmen basiert und es sich um einen sogenannten Spatial Upscaler handelt - spatial heißt zu Deutsch räumlich.

Das bedeutet, FSR konzentriert sich beim Hochskalieren einzig und allein auf das zu berechnende Bild und zieht im Gegensatz zu DLSS die vorangegangen Frames nicht in die Gleichungen mit ein. Die Technik ist dadurch grundsätzlich leichter in ein Spiel zu implementieren. Zudem treten bei FSR erfahrungsgemäß weniger Bildfehler auf und es kann sowohl mit Grafikkarten von Nvidia als auch AMD genutzt werden.

Was sind die Nachteile von FSR?

FSR bietet vergleichbar hohe Performance-Steigerungen wie DLSS. Die Bildqualität ist je nach gewähltem Modus (Ultra-Qualität, Qualität, Ausgeglichen, Leistung, Ultra-Leistung) jedoch meist deutlich schlechter. Das liegt daran, dass FSR die spieleigene Kantenglättung nicht ersetzt und auch nicht in der Lage ist, fehlende Bildinformationen zu rekonstruieren. Denn was in der Quellauflösung (beispielsweise Full-HD) nicht enthalten ist, kann auch in skalierten Auflösung (beispielsweise 4K) nicht erscheinen.

Was ist NIS?

• Bezeichnung: Nivida Image Scaling
• Funktion: Skalierungstechnik, um mehr Bilder pro Sekunde zu generieren
• Voraussetzung: Vorläufig Nvidia-Treiber oder Geforce-Experience, funktioniert grundlegend auch mit AMD-Grafikkarten, muss dazu jedoch in ein Spiel implementiert werden.

NIS ist die Abkürzung von Nvidia Image Scaling (Bildskalierung). Dabei handelt es sich erneut um ein Verfahren zum Hochskalieren von Auflösungen in Videospielen. Gleichzeitig werden im Vergleich zu der nativen Auflösung mehr Bilder pro Sekunde generiert. Es gibt demnach beispielsweise skalierte 4K-Auflösung mit der Performance von Full-HD.

Wie funktioniert NIS?

Die Technik basiert wie AMDs FSR auf einem Spatial Upscaler. Die technische Erklärung ist also dieselbe (hier geht es zum entsprechenden Abschnitt). Nvidia bewirbt NIS allerdings als besten Upscaler seiner Klasse, was durch einen speziellen Filter (6-Tap-Filter) erzielt werden soll.

Was sind die Nachteile von NIS?

NIS lässt sich im Augenblick nur via die Geforce Experience-Software oder die Nvidia Systemsteuerung aktivieren. Ebenso wie FSR soll aber auch NIS von Entwicklern direkt in Spiele implementiert werden können.

Was ist RSR?

• Bezeichnung: Radeon Super Resolution
• Funktion: Skalierungstechnik, um mehr Bilder pro Sekunde zu generieren
• Voraussetzung: Radeon RX-5000- und RX-6000-Reihe

RSR ist die Abkürzung von Radeon Super Resolution und ist im Grunde dasselbe wie FSR. Im Gegensatz zu FSR muss RSR allerdings nicht von den Entwicklern in ein Spiel implementiert werden, sodass es auch nicht einfach in den Spieloptionen aktiviert werden kann. RSR ist dafür nicht auf einen Titel begrenzt, sondern kann in jedem Spiel genutzt werden. Dazu muss die Technik lediglich im Treiber aktiviert werden.

Wie funktioniert RSR?

Wie bereits erwähnt, ist RSR mit FSR identisch. Es handelt sich um einen Spatial Upscaler, der zwar kaum anfällig für Bildfehler ist und auch die Performance in einem Spiel drastisch steigern kann, dafür allerdings eine deutlich schlechtere Bildqualität als DLSS liefert.

Was ist VSR?

• Bezeichnung: Virtual Super Resolution
• Funktion: Downsampling von Bildinhalten, um die Darstellungsqualität zu erhöhen
• Voraussetzung: HD 7790, HD-7800- und 7900-Reihe, R9 Fury X, ab R7 260

VSR ist die Abkürzung von Virtual Super Resolution. Die Technik ist mit Blick auf die Funktionsweise identisch zu Nvidias Dynamic Super Resolution, oder kurz: DSR. Die Erklärung findet ihr etwas weiter oben im Text (hier geht es zu dem entsprechenden Abschnitt).

Ihr habt euch schon immer gefragt, was hinter Begriffen wie RTX, Raytracing oder Path Tracing steckt? Der folgende Artikel erklärt, was es mit den Techniken und Abkürzungen auf sich hat:

Was ist CAS?

• Bezeichnung: FidelityFX Contrast Adaptive Sharpening (kontrastadaptives Schärfen)
• Funktion: Skalierungs- und Schärfetechnik, um mehr Bilder pro Sekunde und höhere Bildschärfe zu ermöglichen
• Voraussetzung: Keine, muss lediglich im betreffenden Spiel angeboten werden

CAS ist die Abkürzung vom Contrast Adaptive Sharpening. Dabei handelt es sich um eine Technik zum Schärfen und Hochskalieren von Bildinhalten in Videospielen, wodurch höhere Auflösung und/oder mehr Bilder pro Sekunde ermöglicht werden.

Wie funktioniert CAS?

Das kontrastadaptive Schärfen wurde ursprünglich entwickelt, um den Nachteilen des Kantenglättungsverfahrens TAA (Temporal Anti-Aliasing) in Form von unscharfen respektive verschwommenen Bildinhalten entgegenzuwirken. Gleichzeitig bietet es die Möglichkeit, Auflösungen hoch zu skalieren.

Was sind die Nachteile von CAS?

CAS ist in seiner Funktionsweise stark eingeschränkt, da es sich lediglich um ein Bildnachbearbeitungsverfahren (Postprocessing) handelt. Das heißt, die Bildqualität ist im Vergleich zu DLSS und FSR, die beide Teil der grundlegenden Bildberechnung darstellen, deutlich vermindert.

Durch den Einsatz von FSR und neuerdings RSR verliert CAS zudem mehr und mehr an Bedeutung und wird wohl kaum mehr in neu erscheinende Spiele integriert werden.

Was ist RIS?

• Bezeichnung: RIS steht für Radeon Image Sharpening
• Funktion: Skalierungs- und Schärfetechnik, um mehr Bilder pro Sekunde und höhere Bildschärfe zu ermöglichen
• Voraussetzung: RX-400-Reihe und neuer, Ryzen-2000-APUs und neuer

RIS ist die Abkürzung von Radeon Image Sharpening. Dabei handelt es sich ebenfalls um eine Verfahren zum Schärfen und Hochskalieren von Bildinhalten in Spielen. Gleichzeitig können so mehr Bilder pro Sekunde ermöglicht werden.

Wie funktioniert RIS?

Bei der Technik handelt es sich im Grunde um CAS. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Verfahren besteht darin, dass RIS im Radeon-Treiber für alle Spiele aktiviert werden kann und nicht von den Entwicklern in Spiele implementiert werden muss.

Genau wie das kontrastadaptive Schärfen (CAS) handelt es sich auch bei RIS um eine Filtertechnik, die erst nach der eigentlichen Berechnung eines Frames in Form eines Bildnachbearbeitungsprozesses (Postprocessing) zum Einsatz kommt.

Was sind die Nachteile von RIS?

Die Bildqualität von RIS ist im Vergleich zu DLSS und FSR spürbar schlechter. Durch den Einsatz von RSR (Radeon Image Sharpening) gilt RIS mittlerweile als überholt. Ein Fall für die Geschichtsbücher, sozusagen.

Was ist XeSS?

• Bezeichnung: Xe Super Sampling
• Funktion: KI-gestützte Skalierungs- und Kantenglättungstechnik, um höhere Auflösungen und/oder mehr Bilder pro Sekunde zu ermöglichen.
• Voraussetzung: Intel Arc Alchemist-Grafikkarte, Nvidia ab GTX-10- und AMD ab RX-6000-Reihe

XeSS steht für Xe Super Sampling. Bei der Technik handelt es sich wie bei DLSS um ein KI-gestütztes Upscaling-Verfahren, das in der Lage ist, beispielsweise aus Full-HD 4K zu machen.

Wie funktioniert XeSS?

Genau wie DLSS nutzt auch XeSS eine temporale (zeitliche) Komponente. Das heißt, während des Skalierens von einer niedrigen auf eine höhere Auflösung wird nicht nur das zu berechnende Frame, sondern auch vorangegangene Bilder in die Gleichung mit einbezogen.

Im Gegensatz zu DLSS soll XeSS jedoch nicht in einem Rechenzentrum von Intel, sondern durch sogenanntes maschinelles Lernen auf der Grafikkarte vor Ort in Echtzeit trainiert werden.

Dafür ist nicht einmal zwingend eine der kommenden Arc Alchemist-Grafikkarten von Nöten, denn XeSS kann sowohl auf speziellen Tensoreinheiten von Intel (XMX, Matrix Engines, aber nicht auf den Tensorkernen von Nvidia) als auch mittels dem DP4a-Befehlssatz ausgeführt werden. Letzterer findet sich bei Nvidia ab der GTX-10- und bei AMD ab der RX-6000-Reihe.

Intel verfolgt also eine Art Doppelstrategie und will die technischen Vorteile von DLSS mit der breiteren Zugänglichkeit von FSR verbinden. Durch den Open-Source-Ansatz wird Entwicklern zudem die Implementierung in ein Spiel erleichtert.

Was sind die Nachteile von XeSS?

Da Intel seine Grafikkarten noch nicht auf den Markt gebracht hat, gibt es noch keine Möglichkeit, XeSS zu testen. Wir vermuten allerdings, dass sich die Technik mit Blick auf die Darstellungsqualität zwischen DLSS und FSR einreihen wird. Nvidia hat mit DLSS bereits mehrere Jahre Entwicklungsvorsprung, während AMD mit FSR durch den Verzicht auf maschinelles Lernen technisch im Nachteil ist.

Mit Blick auf die Grafiktechnologien gibt es noch eine Reihe weiterer Abkürzung und Begriffe, wie zum Beispiel VRS (nicht zu verwechseln mit VSR) oder Anti-Lag. In diesem Artikel haben wir uns jedoch ausschließlich auf die gängigen Skalierungsmethoden konzentriert. Wenn ihr gerne mehr dieser Artikel haben wollt, hinterlasst uns gerne einen Kommentar!