CES 2025 khi công bố tính năng nâng cấp hình ảnh này cùng thế hệ card đồ họa gaming RTX 50 series, là tốc độ khung hình khi chơi game có thể tăng gấp 8 lần so với việc không bật DLSS, và để máy tính render từng khung hình game ở độ phân giải trùng khớp với màn hình máy tính:

Những thay đổi trên DLSS 4

Để làm được điều này, có lẽ ở trung tâm của DLSS 4, bên cạnh việc sử dụng thuật toán machine learning để nâng độ phân giải hình render lên đúng như khả năng hiển thị của màn hình máy tính, là một tính năng mới, nâng cấp từ Frame Generation từ thế hệ DLSS 3. Giờ, trên những card đồ họa RTX 50 series, phần cứng sẽ xử lý được một tính năng gọi là Multi Frame Generation.

Cứ mỗi một khung hình mà CPU vẽ vector rồi GPU đắp texture và shading, chip Nvidia sẽ dựa vào đó, vận hành thuật toán AI để tạo ra 3 khung hình mới, cùng lúc vận hành đồng thời những tính năng khác của gói ứng dụng DLSS, để tốc độ khung hình tăng lên nhiều lần. Nhờ đó, RTX 5090 sẽ chơi được game ở độ phân giải 4K, tốc độ 240 FPS, đương nhiên là nếu như anh em có màn hình đáp ứng được hai thông số này.

Thay đổi trong mô hình AI vận hành trên DLSS 4

DLSS 4 cũng giới thiệu cập nhật lớn nhất trong mô hình AI vận hành xử lý hình ảnh đồ họa game, kể từ khi DLSS 2 ra mắt vào năm 2020. Cả ba tính năng DLSS Ray Reconstruction, DLSS Super Resolution lẫn DLAA khử răng cưa đều sẽ được vận hành dựa trên quá trình vận hành transformer, xử lý theo thời gian thực. Để anh em dễ hiểu, không có những kiến trúc transformer, thì Flux, Gemini hay ChatGPT sẽ không thể hiểu được ngữ cảnh những câu hỏi và prompt của người dùng.

Còn với DLSS, những mô hình transformer sẽ cải thiện chất lượng hình ảnh, độ ổn định tạm thời của từng chi tiết đồ họa sẽ được đảm bảo, giữa những khung hình được render và được AI tạo ra sẽ bớt bóng mờ và nét hơn.



Đối với Frame Generation trên DLSS 3, ra mắt cùng thế hệ card đồ họa RTX 40 series hồi cuối năm 2022, cụm nhân Optical Flow Accelerator sẽ lấy những dữ liệu của game như motion vector và chiều sâu vật thể trong mỗi khung hình, để tạo ra một khung hình nữa dựa trên những gì CPU và GPU tạo ra.

Khi ấy, tạo ra nhiều khung hình nhờ thuật toán AI không hợp lý về mặt hiệu năng. Làm ra 2 đến 3 khung hình trên mỗi frame được CPU và GPU render vẫn được, nhưng vận hành cụm nhân OFA và vận hành mô hình AI để tạo ra từng khung hình mới sẽ khiến hệ thống bị nghẽn cổ chai, gây ra tác dụng ngược, tốc độ khung hình không được đảm bảo.

Còn với thế hệ GPU Blackwell, kết hợp cả chip xử lý kiến trúc mới, với những nâng cấp trong thuật toán phần mềm DLSS, chí ít là theo lời của Nvidia, bây giờ mới có thể tận dụng được sức mạnh của thuật toán AI để tạo ra cùng lúc nhiều khung hình mới chèn vào giữa những khung hình được phần cứng máy tính của anh em tạo ra. Theo thông tin mà Nvidia cung cấp, tốc độ tạo sinh khung hình game mới bằng AI nhanh hơn 40%, ngốn ít VRAM hơn 30%, và chỉ cần chạy một lần để tạo ra nhiều khung hình một lúc.

Nhìn sâu hơn vào cách DLSS 4 vận hành, nghe thì có vẻ đơn giản, nhưng card đồ họa thế hệ mới được anh em mua về lắp vào dàn máy tính chơi game sẽ phải vận hành cùng lúc 5 mô hình transformer AI để xử lý từ nâng độ phân giải hình ảnh (Super Resolution) cho tới tái tạo hiệu ứng dò tia sáng Ray Reconstruction dựa trên khung hình ở độ phân giải thấp mà CPU và GPU render trước đó. Vì vận hành ở thời gian thực, nên không giống như lúc anh em tạo những hình ảnh bằng Flux hay Stable Diffusion, tất cả quá trình DLSS vận hành phải được diễn ra trong vòng vài mili giây. Nếu lâu hơn, thì tốc độ khung hình game chỉ có giảm chứ không thể tăng được.

Để làm được điều đó, cụm Tensor Core trên GPU Blackwell chơi game được ứng dụng phiên bản thế hệ thứ 5, tạo ra hiệu năng xử lý AI nhanh gấp 2.5 lần so với thế hệ trước đó.

Sau khi khung hình mới được mô hình AI và nhân tensor cùng OFA trên chip Blackwell tạo ra, chúng sẽ được sắp xếp cẩn thận, chèn vào giữa những khung hình mà CPU và GPU render, để độ trễ giữa từng khung hình đồng đều nhất, tránh tình trạng FPS tính theo hàng trăm nhưng game cảm giác vẫn khựng.
 

Phần cứng Flip Metering trên GPU Blackwell mới

Tạo sinh cùng lúc nhiều khung hình mới dựa trên dữ liệu có sẵn là thứ rất phức tạp. Vì thế GPU Blackwell sử dụng một phần cứng gọi là Flip Metering. Nhiệm vụ của nó là chuyển nhiệm vụ tính toán độ trễ giữa từng khung hình sang Display Engine, GPU điều khiển tốc độ hiển thị hình ảnh chính xác hơn. Trên GPU Blackwell, Display Engine cũng được cải tiến với sức mạnh xử lý pixel gấp đôi thế hệ trước, tức là chơi game mượt hơn ở cả độ phân giải lẫn tần số quét màn hình cao hơn.



Tính trung bình, CPU và GPU render ra 1 pixel, thuật toán AI và cụm nhân xử lý deep learning trong card đồ họa Nvidia Blackwell sẽ tạo sinh ra 15 pixel khác hiển thị trên màn hình, cố gắng đảm bảo tới mức tối đa chất lượng hình ảnh, độ chi tiết và độ trễ hiển thị.

Đương nhiên không thể bỏ qua tính năng cơ bản nhất của DLSS, đó là đẩy độ phân giải khung hình do CPU và GPU tạo ra lên đúng bằng độ phân giải màn hình máy tính. Ở cả ba bước, ba giải pháp DLSS Ray Reconstruction, DLSS Super Resolution và DLAA, mô hình ứng dụng trong DLSS 4 đều được nâng cấp mạnh về mặt kiến trúc vận hành.

Trong những phiên bản DLSS trước, ứng dụng xử lý đồ họa này sử dụng mạng nơ ron dạng CNN, viết tắt của Convoluted Neural Network để tạo sinh những điểm ảnh mới, thông qua quá trình phân tích ngữ cảnh và theo dõi những thay đổi ở những khu vực trong một khung hình qua nhiều khung hình game nối tiếp nhau. Nhưng CNN có giới hạn vận hành, thế là DLSS 4 sẽ ứng dụng công nghệ mới.
 

Thay cho mạng nơ ron CNN, DLSS 4 sử dụng mô hình vision transformer mới, cho phép xử lý những tác vụ xác định mức độ quan trọng tương đối của từng điểm ảnh trên toàn bộ khung hình game, qua nhiều khung hình nối tiếp. Tham số của vision transformer cao gấp đôi so với tham số mạng nơ ron CNN. Nhờ đó, khả năng hiểu ngữ cảnh của khung hình game, tạo ra điểm ảnh mới với chất lượng, độ ổn định, giảm bóng mờ và độ chi tiết cao hơn, viền vật thể mịn hơn, bớt răng cưa hơn.
 

Các thử nghiệm của Nvidia về DLSS 4

Với những game, những màn chơi và những khung cảnh cần xử lý nhiều hiệu ứng ray tracing, chất lượng hình ảnh được cải thiện sẽ là thứ đáng giá nhất khi vận hành Ray Reconstruction bằng mô hình transformer mới.

Nvidia lấy ví dụ một cảnh rất ngốn tài nguyên máy tính của Alan Wake II, đó là ánh sáng chiếu qua hàng rào lưới thép và đổ bóng xuống mặt đất. Nhờ transformer mới, chi tiết lưới thép cực kỳ mảnh trên màn hình trở nên nét hơn, quạt trần chạy, là vật thể di chuyển nhanh bớt bóng mờ hơn, và đường dây điện mảnh bớt răng cưa hơn:




Tương tự như vậy, là chi tiết texture bề mặt vật thể của những món đồ rất nhỏ trong cảnh game, chẳng hạn dưới đây là Horizon Forbidden West Complete Edition:



Về thời điểm ra mắt, khi RTX 50 series bán ra thị trường, với hai sản phẩm RTX 5090 và RTX 5080, DLSS 4 sẽ cho phép vận hành Multi Frame Generation trong 75 game và phần mềm. Còn những anh em đang sở hữu và sử dụng card đồ họa RTX đời trước, vẫn sẽ được sử dụng DLSS 4 với transformer AI mới, vận hành DLSS Ray Reconstruction, DLSS Super Resolution và DLAA trên 50 trò chơi khác nhau. Giống hệt như Frame Generation trên thế hệ RTX 40 series, Multi-Frame Generation sẽ chỉ có trên RTX 50 series.

Trong số những trò chơi hỗ trợ DLSS 4 và Multi-Frame Generation, ngay thời điểm RTX 50 series bán ra thị trường sẽ có những game sau có bản cập nhật: Alan Wake 2, Cyberpunk 2077, Indiana Jones and the Great Circle, và Star Wars Outlaws. Sau đó sẽ đến lượt Black Myth: Wukong, NARAKA: BLADEPOINT, Marvel Rivals và Microsoft Flight Simulator 2024.

Thậm chí với những game chưa có bản vá hỗ trợ DLSS 4 ngay trong engine, thông qua ứng dụng Nvidia App, anh em sẽ có một tùy chọn gọi là DLSS Override, để card RTX 5080 hay 5090 vận hành Multi-Frame Generation, cùng Model Presets và Super Resolution vận hành nhờ mô hình AI thế hệ mới.