Nvidia GeForce RTX 50 : on vous explique tout sur le DLSS 4

C'est quoi exactement, le DLSS ?

Avant de nous attaquer aux nouveautés de Nvidia, il convient de rembobiner au tout début. Le DLSS est l'acronyme de Deep Learning Super Sampling, ou sur-échantillonnage par apprentissage profond. Si ces barbarismes franco-anglais ne vous aident en rien, c'est normal ; retenez simplement qu'il s'agit d'une technologie qui exploite l'intelligence artificielle par apprentissage profond. Ce dernier mime le principe des réseaux neuronaux (celui de nos cerveaux), filtrant des informations entrées à travers plusieurs couches pour générer un résultat via inférence. Dans le cas présent, c'est dans le gaming que le constructeur exploite sa magie noire pour améliorer les performances, c'est-à-dire la fréquence d'image (framerate en anglais).

Le principe est simple… Dans son usage historique, celui désormais regroupé sous l'appellation Super Resolution, le DLSS génère une image de meilleure qualité à partir d'une source à moindre résolution. Les réseaux neuronaux, tournant grâce aux cœurs Tensor inclus dans les cartes graphiques GeForce RTX (à partir de la série 20), font de nombreux et rapides calculs à grande échelle pour reconstituer une image dans une résolution donnée. Sans DLSS, la carte graphique doit solliciter sa mémoire vidéo pour générer une image “native”, ne laissant plus assez de puissance pour augmenter la fréquence d'image. L'avantage des cœurs Tensor est qu'ils permettent au GPU d'accorder plus de calculs au nombre de trames, au prix d'une qualité de détails (dans les DLSS versions 1 et 2) amoindrie.

Les choses ont depuis changé. La Super Resolution s'est améliorée au fur et à mesure que le superordinateur de Nvidia a été alimenté en données, offrant des rendus toujours plus fins. Attention, Nvidia n'est pas le seul à proposer une technologie de mise à l'échelle sur ses cartes graphiques. Intel se repose également sur le deep learning pour son Xe Super Sampling (ou XeSS), qui a connu de beaux progrès sur la dernière gamme de GPU Battlemage.

Idem, AMD essaye de rattraper son retard, mais s'écarte de la direction “IA” pour perfectionner son algorithme d'injection temporelle avec le FSR 3.1, et collabore avec PlayStation sur le PSSR embarqué dans la PS5 Pro. La team green garde néanmoins une avance considérable, fort de son investissement dans l'intelligence artificielle commencé en 2018.

Fort de cette amélioration constante, le DLSS est devenu une appellation marketing qui regroupe diverses technologies misant sur le rendu neuronal des cœurs Tensor (Tensor Cores en anglais). C'est ainsi que le DLSS 3 a vu l'arrivée de la frame generation, ou génération de trames en bon français. Il s'agit d'une forme de sur-échantillonnage qui permet de générer une image supplémentaire (logique) par inférence intercalée entre deux frames venant du GPU. Cette technique permet d'augmenter exponentiellement le framerate en tirant parti des informations de la précédente image.

Quelque temps après, le DLSS 3.5 lançait la reconstruction des rayons, une technologie de débruitage des effets de raytracing, au résultat bien plus convaincant que le NRD (Real-Time Denoiser), son API par défaut. Utilisé nativement, le raytracing produit un effet de “bruit” qui rend l'image tout simplement illisible sans post-traitement.

Plutôt qu'un algorithme heuristique ayant parfois bien du mal à définir les contours d'un objet — surtout à distance —, le ray reconstruction est un système d'inférence par apprentissage profond, se nourrissant de la base de données de Nvidia pour assurer une définition d'image affinée et plus proche de la réalité. Une certaine marge de progression subsiste néanmoins, notamment sur la reconstruction des effets de lumière sur la peau ; et les avancées de team green avec l'IA pourraient bien avoir un rôle à jouer.

À mesure que les titres AAA perfectionnent leur patine, toujours plus exigeante sur les bécanes des joueurs, Nvidia a constamment loué ses solutions software, elles-mêmes adoptées en masse par les joueurs. Après tout, il n'est possible de placer qu'un nombre limité de transistors dans une carte graphique…

DLSS 4 : nouvelle génération, nouvelle donne

Il n'était finalement pas surprenant de voir Nvidia mettre autant en avant le DLSS dans sa keynote du CES 2025 à Las Vegas. C'est désormais au tour du DLSS 4 de faire le show, et avec lui, une tripotée de nouvelles technologies pour les cartes graphiques RTX 50, mais aussi certaines rétrocompatibles avec les précédentes générations.

Au centre des annonces du géant étasunien, l'introduction d'un nouveau modèle d'apprentissage profond. Auparavant, les GPU RTX généraient leurs rendus à partir de réseaux neuronaux convolutifs (Convolutional Neural Network, ou CNN), filtrant les pixels d'entrée à travers plusieurs couches linéaires — la méthode par défaut pour le traitement de données visuelles.

Mais la sortie des RTX 50 inaugure celle du modèle de transformeur, utilisé par les modèles de langage et de traduction et déjà exploité par Nvidia en 2022 avec son GPU professionnel Hopper H100. À la différence du CNN, le transformer model effectue ses calculs en parallèle et utilise un mécanisme d'autoattention pour assigner différentes priorités aux informations d'entrée. Il est également plus évolutif, capable de “quatre fois plus d'unités de calcul et deux fois plus de paramètres”, selon la présentation de Nvidia.

Son impact concret se traduit par une reconstruction plus fidèle de l'image. Le nouveau modèle transformeur gomme certaines imperfections remarquées du ray reconstruction, comme ces traces de ghosting laissées par les objets en mouvement à distance. Les comparaisons réalisées par Digital Foundry sur Cyberpunk 2077, le monstre à monde ouvert de CD Projekt Red, sont éloquentes et traduisent un gain net pour les possesseurs de RTX 5090. Les améliorations de Super Resolution sont plus discrètes, la technologie ayant eu le temps de s'améliorer drastiquement au cours des dernières années, et resteront l'apanage des yeux les plus aiguisés.

En pratique, ce nouveau modèle s'appuie sur l'architecture Blackwell des RTX 50, dont les cœurs Tensor travaillent en tandem avec les cœurs de gestion des shaders pour le rendu graphique. Ces GPU sont logiquement taillés pour les tâches de rendu neuronal, et la large place accordée au DLSS 4 (et à sa plus grosse nouveauté, la multigénération d'images) prend tout son sens.

La génération d'images multiples, clé de voûte des RTX 50

Si l'introduction du modèle de transformeur promet des améliorations rétroactives sur les précédentes générations de GPU RTX, la série 50 garde néanmoins le bénéfice d'une technologie bien précise pour le moment. Ainsi est née la multigénération d'images, version boostée de la frame gen déjà présente sur les RTX 40. Au lieu de ne générer qu'une seule trame par DLSS pour une trame rasterisée, le multi frame gen en génère trois, triplant ainsi la performance dans certains cas. Un résultat rendu possible par le développement d'un algorithme de flux optique, dépassant les limites de l'accélération matérielle utilisée dans le frame gen premier du nom.

Les chiffres de nos benchmarks sur la RTX 5090 donnent le tournis : en résolution 4K avec tous les potards de raytracing à fond, Cyberpunk 2077 (encore lui) oscille péniblement autour de 60 images par seconde (i/s). Une fois le multi frame gen activé, cette fréquence décolle pour atteindre 219 i/s, soit plus de trois fois le framerate original. Faut-il encore donner des chiffres pour rendre compte de l'importance du DLSS 4 dans ce rendu final ? Pour 16 pixels générés, 15 sont rendus par l'intelligence artificielle en combinant la Super Resolution et le multi frame gen.

Vient alors la problématique de la latence de ces trames supplémentaires générées par le DLSS. C'est ici qu'intervient Reflex 2, nouvelle version de la technologie d'optimisation de rendu synchronisé entre le GPU et le CPU. Concrètement, notre benchmark a mesuré, toujours dans Cyberpunk 2077, 44 ms avec le MFG activé, soit moins que la latence du jeu en rasterisation. Gageons qu'il y a de quoi mettre un terme à l'éternel débat des fausses trames, une idée qui présuppose une légitimité supérieure aux frames rasterisées face à celles générées par le DLSS… En oubliant l'idée fondamentale qu'il n'existe en vérité aucune “vraie” trame, tout ce qui est affiché à l'écran étant le produit du hardware et du software qui anime la machine, sans discrimination particulière du rôle des transistors.

Autobots, transformation

Dès lors, quel avenir pour les très nombreuses cartes graphiques d'ancienne génération déjà installées dans les machines à travers le globe ? Si le DLSS 4 et son multi frame gen resteront exclusifs aux dernières séries 50, certaines applications du modèle de transformeur seront, à terme, disponibles sur les RTX 20, 30 et 40. En plus de mises à jour déployées progressivement pour rendre les jeux plus ou moins récents compatibles nativement avec le DLSS 4 (notamment Cyberpunk 2077, Alan Wake 2 et Indiana Jones et le Cercle Ancien), il sera ainsi possible d'opter pour le modèle transformeur au cas par cas à partir de l'application Nvidia.

Au total, plus de 75 jeux promettent une compatibilité native avec le DLSS4 au lancement, et la liste va logiquement de s'allonger dans les mois à venir - d'autant que certains utilisateurs plus avancés ont déjà trifouillé les fichiers .dll pour intégrer la technologie sur des titres précédemment compatibles avec les DLSS2 et 3. Plus que jamais, c'est dans le software que Nvidia va inscrire ses futures avancées, et seul l'avenir nous dira quelles stratosphères de performances elles seront capables d'atteindre.