Ray tracing och Nvidia DLSS i Metro Exodus

Om ett par dagar lanseras Metro Exodus, vilken är den tredje delen i Metro-serien från 4A Games. Det baseras på boken Metro 2035 från författaren Dmitry Glukhovsky vars böcker har lagt grunden för hela spelserien. Gemensamt för samtliga titlar är en dystopisk ton, detaljerade miljöer och höga grafikkrav.

Det sistnämnda tar ytterligare ett steg upp med Metro Exodus då utvecklaren introducerar stöd för ray tracing direkt från dag ett. Mer specifikt handlar det denna gång om global ljussättning, där strålarna från solen och himlen renderas via ray tracing, medan andra ljuskällor får använda sig av traditionell rasterisering.

Därtill är Metro Exodus ett av de första riktiga spelen som har stöd för Nvidias uppskalningsteknik DLSS. Det ska enligt företaget ge den extra prestandaskjuts som behövs för att köra exempelvis ray tracing utan ett alltför stort bildfrekvenstapp.

Med två intressanta tekniker på plats i ett purfärskt spel passar SweClockers på att ladda upp testriggarna med grafikkort ur Geforce RTX-serien för att se hur dessa presterar.

Systemet i fråga är redaktionens testriggar för grafikkortsrecensioner, med en överklockad Core i7-8700K i spetsen. Spelet inkluderar även ett inbyggt prestandatest med gott om verktyg för att ändra inställningar. Bildfrekvensen snappas upp av verktyget OCAT 1.1.0.60 medan drivrutinen som används för grafikkorten är Geforce Driver 417.71.

När ray tracing väl slås igång syns det en tydlig prestandapåverkan för samtliga kort, som tappar mellan 35 till 40 procent i bildfrekvens beroende på kort. Inte helt oväntat lyckas Geforce RTX 2080 Ti hålla sig ovanför 60 FPS-gränsen i samtliga inställningar, där även RTX 2080 med nöd och näppe lyckas hålla sig ovanför 60 FPS.

Längre ned ser det inte alls lika bra ut där MSI RTX 2070 Armor lägger sig runt 62 FPS utan någon DXR aktiverad. Med lägsta läget för ray tracing tappar kortet drygt 11 bildrutor, medan Geforce RTX 2070 tappar 12 FPS vid samma hopp. Tekniken sätter onekligen fortfarande hög press på grafikprocessorn.

Med upplösningen ett steg högre till 2 560 × 1 440 pixlar börjar även Geforce RTX 2080 Ti svettas med DXR-läget i Ultra, där bildfrekvensen hamnar runt 54 FPS och det blir påtagligt mindre flyt i spelet. Samma gäller även för Geforce RTX 2080 i samtliga DXR-inställningar som dyker under den önskvärda gränsen på 60 FPS.

När det gäller RTX 2070 och nedåt är det allt annat än spelbart med ray tracing i någon av inställningarna i detta prestandatest. Samma gäller även när DXR stängs av, där MSI RTX 2070 Armor och Geforce RTX 2060 får ihop 49 respektive 42 FPS med upplösningen i 2 560 × 1 440 pixlar.

Uppskalning med Nvidia DLSS i Metro Exodus

Medan ray tracing är den funktion som det talas om mest ihop med Geforce RTX-korten så finns det även en del intresse kring Nvidias teknik DLSS. DLSS introducerades ihop med arkitekturen Turing och teorin bakom denna har täckts mer djupgående i recensionen till Geforce RTX 2080 och RTX 2080 Ti.

Kortfattat handlar DLSS, eller deep learning super sampling, om en avancerad typ av uppskalning där denna renderar spelet i en lägre upplösning och sedan fyller i förlorade detaljer med hjälp av insamlad data från maskininlärning i Nvidias datacenter. Målsättningen är att presentera bildkvalitet i paritet med samma scen renderad i full upplösning och samtidigt få markanta prestandafördelar.

Som vi sett tidigare i det här testet medför ray tracing ett märkbart prestandastraff när det aktiveras och här ser Nvidia DLSS som den perfekta lösningen. Genom att aktivera tekniken ska användaren kunna avnjuta de bildmässiga fördelarna utan att för den delen straffas alltför hårt när det kommer till reducerad bildfrekvens.

Medan DLSS låter väldigt bra på pappret har implementationen hittills bestått av en rad grafikdemos och prestandatest, vilka skapar i princip perfekta förhållanden för den här typen av uppskalning, då scenerna är konsekventa mellan varje körning. Detta gör Metro Exodus till en särskilt intressant titel, då det i praktiken blir första gången som DLSS aktiveras skarpt i en speltitel med dynamiska scener.

Då informationen som står till grund för DLSS måste "tränas" fram i Nvidias datacenter kommer det finnas begränsningar kring vilka upplösningar och kortuppsättningar som tekniken går att aktivera på. För Metro Exodus kan DLSS aktiveras enligt nedanstående förutsättningar.

3 840 × 2 160 pixlar

• Ray tracing på: RTX 2070 och uppåt

• Ray tracing av: RTX 2070 och uppåt

2 440 × 1 440 pixlar

• Ray tracing på: RTX 2070 och uppåt

1 920 × 1 080 pixlar

• Ray tracing på: RTX 2060 och RTX 2070

Tyvärr är DLSS inte möjligt att aktivera i spelets inbyggda prestandatest i skrivande stund och därför blev vi tvungna att mäta bildfrekvensen från en annan scen i själva spelet. Med anledning av detta går det alltså inte att jämföra de nedanstående siffrorna direkt mot prestandatesterna i början av denna artikel.

Vi börjar med upplösningen 2 560 × 1 440 pixlar och ser direkt de prestandamässiga fördelarna med att aktivera DLSS ihop med ray tracing för att förhindra bildfrekvenstapp. Som exempel kan vi ta "instegsvarianten" Geforce RTX 2060 som tappar nästan en tredjedel av prestandan med ray tracing aktiverat. Med DLSS påslaget tar prestandan ett beskedligt steg upp med 21 procent.

För toppmodellen Geforce RTX 2080 Ti är tappet med ray tracing igång mindre, där en fjärdedel av prestandan faller bort. När DLSS slås på syns återigen prestandavinster och bildfrekvensen kliver här upp med cirka 18 procent

De största prestandamässiga fördelarna med DLSS återfinns i upplösningen 3 840 × 2 160 pixlar. En närmare titt på flaggskeppet Geforce RTX 2080 Ti avslöjar ett prestandatapp på ganska exakt en tredjedel när ray tracing aktiveras. När DLSS adderas till ekvationen kliver kortets bildfrekvens upp med närmare 48 procent och lägger sig på nästan samma nivå som när ray tracing är avstängt.

För det billigare Geforce RTX 2070 syns ett liknande scenario, där kortet tappar en tredjedel av bildfrekvensen med ray tracing aktiverat. Här hjälper DLSS modellen att öka sin prestanda med runt 48 procent, och återigen landar siffrorna i närhet med kortets resultat utan ray tracing aktiverat.

Även om det är lätt att bli förblindad av de fina prestandavinsterna som presenteras ihop med DLSS är det viktigt att förstå att det rör sig om en uppskalningsteknik. Därför behöver vi även granska den faktiska bildkvaliteten som presenteras när tekniken aktiveras och jämföra denna med samma scen renderad i full upplösning.

Klippet ses med fördel i fullskärmsläge.

I vår jämförande video ovan syns det tydligt att den nuvarande implementationen av DLSS i Metro Exodus medför ett rejält tapp i upplevd bildkvalitet. Bland annat ser vi hur texturer smetas ut, föremål i världen tappar detaljer och i det stora hela känns det som att ett skynke har hängts över spelvärlden.

Upplevelsen kan liknas vid kantutjämningstekniken FXAA och beskrivs träffande med Emil Åkereds bevingade ord "Det ser ut som att någon har smetat smör över hela skärmen". Det ser helt enkelt inte bra ut, och som det ser ut just nu förtas de prestandamässiga fördelarna helt av den visuella upplevelsen.

Nämnvärt är att implementationen av DLSS i just Metro Exodus kan komma att förbättras i framtiden. Nvidia meddelar att scener från spelet fortfarande tuggas för fullt i företagets datacenter, och att det med kommande uppdateringar kan ge bildmässiga förbättringar.

Sammanfattande tankar

Stora speltitlar med stöd för ray tracing är fortfarande sällsynt, ännu mer så är uppskalningstekniken DLSS som tidigare bara funnits i vissa prestandatester. Metro Exodus lanseras med DirectX Raytracing samt DLSS vid dag ett och är tillgänglig för alla att aktivera om grafikkortet stödjer det.

Utvecklarna har valt att använda ray tracing för ljussättning i spelet, och då specifikt för strålar som kommer från solen och himlen. Detta kan tyckas vara ett udda beslut när stora delar av spelet utspelar sig under marken, där solen inte riktigt kan nå spelaren. Anledningen till detta sägs vara smygfaktorn i spelet, där lokala ljuskällor har stor påverkan på spelmekaniken.

Själva effekten av ray tracing i Metro Exodus är vid första anblick väldigt subtil och inte alls lika enkel att urskilja som exempelvis reflektionerna i Battlefield V. Ju mer vi använder det och växlar fram och tillbaka mellan lägena står det dock klart att ljussättning med hjälp av ray tracing ger en naturlig och djup bild, och då speciellt i inomhusdelar där solljus läcker in.

Likt tidigare tester ger ray tracing en förhållandevis hög prestandapåverkan oavsett kort, där lägre klassens Geforce RTX 2060 går ner på knäna rejält. Nämnvärt är att prestandan i spelets inbyggda test är vad som skulle kunna kallas för ett worst case scenario. Bildfrekvensen vid vanligt spelande ligger oftast en bra bit högre, oavsett om ray tracing är aktiverat eller inte.

När det kommer till DLSS ger det en trevlig prestandaförbättring, vilket är särskilt behövligt ihop med bildfrekventappet som sker ihop med ray tracing. Nackdelen är att det i dagsläget gör allt suddigt ställt mot TAA som används annars. Implementationen känns i dagsläget något trasig, då vi sett betydligt bättre resultat av tekniken tidigare.

Som tidigare nämnt fortsätter Nvidias datorer att jobba med bildkvaliteten i DLSS, och ska bli bättre med tiden. När, och om, det händer skulle det vara intressant att gå tillbaka och se hur prestandan har ändrats med DLSS som bör ge bättre bildkvalitet än i dagsläget.

Sammanfattningsvis skadar det inte för ägare av RTX-kort att prova på ray tracing-läget i Metro Exodus, då denna ger ett subtilt men trevligt ytterligare djup till spelets ljussättning. För de som tycker att prestandapåverkan är för hög går det dock med gott samvete stänga av finessen – Metro Exodus är oerhört vackert oavsett om ray tracing är på eller av.