Desvendando o desempenho da CPU com DLSS: como a tecnologia de upscaling está mudando o jogo

O upscaling é uma parte fundamental de um PC gamer moderno, mesmo que isso desagrade alguns. Tecnologias como DLSS e FSR estão no centro do PC gaming atualmente. Elas são usuais em lançamentos AAA, além de muitos jogos AA e indie, e são essenciais para aproveitar ao máximo monitores de alta taxa de atualização em jogos mais exigentes. Estimativas indicam que mais de 80% dos usuários de RTX ativam o DLSS, demonstrando a forte demanda por essa tecnologia.

Nos últimos dois anos, a Nvidia tem sido mais reconhecida pelo que o DLSS pode fazer do que pelas capacidades de seus chips. A AMD, por sua vez, tem enxugado sua linha de hardware gráfico enquanto reforça seu investimento no FSR. Ao comprar um novo jogo AAA, há quase uma garantia de que ele terá pelo menos um recurso de upscaling, e normalmente mais de um.

Com relação às GPUs, o desempenho dos upscalers é, compreensivelmente, sempre conectado às placas gráficas. Porém, o upscaling também tem impactos significativos no desempenho do CPU. Quando o upscaler está ativado, o tempo total de renderização da GPU é reduzido, mas isso exige instruções mais rápidas do CPU. À medida que a resolução cai e a GPU consegue processar mais quadros, o CPU precisa acompanhar esse fluxo. Ao reduzir a configuração do upscaler para níveis extremos, é fácil atingir um gargalo no CPU, pois ele pode não conseguir acompanhar a quantidade de quadros que a GPU consegue renderizar.

A equipe da Super Select se propôs a investigar até onde o desempenho dos CPUs é impactado ao subir a resolução com o DLSS ativado. Jogos que são muito dependentes do CPU geralmente mostram pouca diferença ao se jogar em 4K nativo devido à enorme carga de trabalho exigida da GPU. No entanto, com a popularidade dos upscalers, o 4K nativo não é a única forma que os gamers estão utilizando. Segundo informações disponíveis, a grande maioria dos jogadores não joga dessa maneira.

A análise vai explorar cinco jogos recentes para entender como o desempenho do CPU se comporta em conjunto com o DLSS. Além de oferecer uma visão sobre uma das ferramentas mais relevantes para o PC gaming atual, também será abordada a real importância da performance do CPU em resoluções acima de 1080p. Fica claro que, se a performance do CPU não for levada em conta em 1440p ou 4K, facilmente pode-se criar um gargalo ao ativar o DLSS.

Neste estudo, a resolução é o foco e sua influência na performance do CPU é a prioridade, embora não seja o único fator. Modelos de upscaling têm um certo custo, que parece ser mais evidente com o DLSS. Embora o FSR tenha apresentado desempenho interessante, há uma boa chance de que as versões mais antigas do FSR tenham menos custo computacional comparado ao DLSS.

*Opcional; não disponível em todos os jogos

A tabela acima ilustra a importância da resolução. A resolução mais alta possível com o DLSS ativado — exceto a nativa com DLAA — é 1440p. A menos que haja uma saída 4K, ativar o DLSS faz com que a resolução interna de renderização fique sempre abaixo de 1080p. À medida que a resolução diminui, o CPU deve se tornam o gargalo de performance, e a análise será focada em como esse cenário se apresenta em testes práticos.

Para estabelecer um ponto de referência, é necessário criar um cenário restringido pela GPU a fim de observar quando o desempenho do CPU começa a aparecer. Assim, os testes foram realizados com DLSS nas configurações de Qualidade (66,7% de escalonamento) e Desempenho (50% de escalonamento). O modo Ultra Desempenho não é oficialmente parte do DLSS e não está presente em todos os jogos que o possuem. Qualidade e Desempenho, por outro lado, são.

O DLSS possui três (ou quatro) configurações de qualidade, mas é regido internamente por diferentes versões e presets. A Nvidia está constantemente aperfeiçoando o modelo utilizado pelo DLSS, resultando em novas versões e presets otimizados para qualidade, estabilidade, desempenho ou combinações destes. As versões e presets utilizados em cada teste foram previamente definidos. O sistema aceitou que os desenvolvedores fizeram as escolhas adequadas em relação às suas configurações.

Exceto por The Last of Us Part One, todos os jogos escolhidos utilizam versões recentes do DLSS que acessam o novo modelo Transformer. Os presets de A a F são para versões mais antigas do DLSS baseadas em uma Rede Neural Convolucional (CNN). O modelo Transformer oferece maior qualidade, mas requer mais recursos computacionais; o oposto se aplica ao modelo CNN. No jogo The Last of Us Part One, o Preset A é a configuração base para o modelo CNN. Outras configurações são adaptadas para diferentes tipos de jogos, com algumas proporcionando mais estabilidade ou menos fantasmas, dependendo do ritmo do jogo.

Os demais jogos utilizam a nova versão do DLSS, embora Flight Simulator 2024 mantenha o padrão no antigo Preset E, que se baseia no modelo CNN. Subindo na escala, estão o Preset J ou K, ambos utilizando a primeira iteração do modelo Transformer. O Preset K possui melhor estabilidade, mas é menos nítido, enquanto o Preset J é mais nítido, porém menos estável. Não existem jogos que utilizem a versão mais recente do Transformer, que inclui os Presets L e M.

O DLSS 4.5 utiliza o segundo modelo Transformer, que exige instruções FP8. As cores Tensor nas GPUs RTX das séries 20 e 30 não suportam FP8. Por causa disso, há uma perda significativa de desempenho com os Presets L ou M nessas duas gerações, apesar de os modelos suportarem a primeira geração do Transformer. Os presets estão tecnicamente disponíveis para a RTX 4080 Super utilizada nos testes, mas a equipe optou por manter as configurações padrão do primeiro modelo do Transformer, focando na performance do CPU.

Os testes a seguir mostrarão como a performance se comporta.