Upsampling und Frame Generation: DLSS wichtiger als man glaubt | Historie, Vorteile und mehr

Wer Cyberpunk 2077 mit über 200 Bildern pro Sekunde erleben möchte, braucht entweder kompromisslose High-End-Hardware oder eine unterstützte Lösung zur Bildgenerierung. Genau hier setzen feinere und über die Zeit verbesserte Algorithmen an.

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In aller Kürze: Was ist DLSS?

DLSS (Deep Learning Super Sampling) ist Nvidias KI-gestützter Upsampler, der ursprünglich entwickelt wurde, um Spiele in geringerer Auflösung zu rendern und diese per neuronalen Netzwerken auf Monitorauflösung hochzurechnen - für mehr Fps bei guter Qualität. Über die Jahre wurde DLSS schrittweise erweitert: Neben dem Kern-Upsampling sind inzwischen auch Techniken wie Frame Generation (ab DLSS 3) und Ray Reconstruction (DLSS 3.5) enthalten. Kurz gesagt: DLSS ist ein KI-Feature-Bündel für Geforce-GPUs zur Effizienzsteigerung - ohne dass es mies aussieht.

Mit DLSS 4 und Multi Frame Generation erweitert Nvidia sein Technologie-Portfolio um zwei neue Ansätze, die eine flüssigere Bildrate und bessere Bildqualität dank künstlicher Intelligenz versprechen. Doch wie sinnvoll sind diese Technologien wirklich im Alltag, wie funktionieren sie technisch - und was bedeuten sie fürs Bild, Eingabelatenz und zukünftige Hardware-Entwicklung? Im Folgenden gehen wir auf alle wichtigen Punkte einmal ein.

Von Turing bis Transformer: Ein Rückblick

DLSS kommt erstmals mit der RTX-2000-Generation Ende 2018 zum Einsatz (mit erstem Spiele-Support Anfang 2019). Das Verfahren basiert zu diesem Zeitpunkt auf Convolutional Neural Networks (CNN), die auf speziellen Supercomputern mit Millionen von Bildpaaren trainiert werden. Ziel des intelligenteren Upscalers ist es, aus niedrig aufgelösten Bildern ein möglichst hochauflösendes Resultat auf dem Monitor zu erzeugen, um sich dadurch etwas Rechenlast zu sparen - durch spatiale Mustererkennung und Inferenz, also dem Ziehen von Schlussfolgerungen.

DLSS 1.0 überzeugt in der Praxis jedoch nur bedingt. Die Bildqualität wirkt häufig verwaschen, die Ergebnisse hängen stark vom jeweiligen Spiel ab und die neue Technik setzt zwingend eine RTX-Grafikkarte voraus - was den Zugang stark einschränkt. Viele Nutzer empfinden das als ärgerliches Upgrade-Hindernis, vor allem dann, wenn sie bereits eine starke Geforce GTX 1080 Ti im System verbaut haben. Die damals aus Leistungssicht praktisch gleichwertige RTX 2080 muss obendrein mit weniger Videospeicher klarkommen. Zwar ermöglicht DLSS 1 eine flüssigere Framerate durch geringere Renderauflösung, aber die qualitativen Einbuße lassen das Debüt von DLSS als durchwachsen resümieren.

Damals noch verwaschen: DLSS 1 vs. native Auflösung in Metro Exodus (siehe etwa Gleise)

DLSS 1 Vollbild-Slider Native Auflösung

2020 ändert sich das Bild mit DLSS 2.0 - buchstäblich. Ein neues, generisch nutzbares neuronales Netz sowie die Integration temporaler Informationen sorgen für präzisere und klarere Upscaling-Ergebnisse. In vielen Fällen übertrifft die KI-gerechnete Darstellung (jetzt in Stufen auswählbar) sogar die native Auflösung, gerade im Vergleich zu eher unscharfen Anti-Aliasing-Methoden wie TAA. Dennoch bleiben technische Begleiterscheinungen bestehen, darunter Ghosting bei schnellen Bewegungen oder Unschärfen auf spiegelnden Flächen. Aber: Der Spiele-Support ist deutlich ausgebauter und die Bildqualität kann sich gerade angesichts der höheren Bildrate (oder der alternativ höheren Grafikstufe bei gleicher Framerate) sehen lassen.

Besser als nativ: DLSS 2.0 in Mechwarrior 5 (WQHD-Auflösung mit 200 % Zoom)

DLSS aus DLSS Quality DLSS Balanced DLSS Performance

Vollbild-Vergleich

DLSS 3.0 bündelt Ende 2022 neben dem immer beliebter werdenden Upsampling ein weiteres Konzept in das Geforce-Paket: die Frame Generation. Dabei berechnet ein Algorithmus auf Basis zweier "real" gerenderter Frames einen zusätzlichen, dazwischenliegenden Frame. Ähnlich wie DLSS 1 setzt DLSS 3, also der Frame-Generation-Zusatz, auf neue Hardware mit der RTX-4000-Reihe und darauffolgenden Geforce-Karten wie die RTX-5000-Serie. Mit aktivierter Frame Gen stammt jeder zweite Frame nicht aus dem klassischen Rendering der Karte, sondern wird von der KI interpoliert. Diese Technik verdoppelt die Bildrate und wirkt damit fürs Auge flüssiger, führt aber zu einer erhöhten Eingabelatenz, die je nach Spiel-Genre und individueller Empfindsamkeit mal mehr, mal weniger ins Gewicht fallen kann. Nvidia begegnet diesem Nachteil mit der eigenen Low-Latency-Technik Reflex, die die Verzögerung reduziert. Die Bildqualität des Upsampling-Parts bleibt dabei weitgehend auf dem Niveau von DLSS 2. Je niedriger die "vollgerenderte" Framerate, desto sichtbarer werden Artefakte in den Zwischenframes.

Im Sommer 2023 folgt ein neuer Bestandteil mit DLSS 3.5, das mit Ray Reconstruction ein weiteres Feature einführt. Es richtet sich an Raytracing-Szenen und verbessert dort die Reflexionen, Schatten und Glanzflächen sichtbar. Details werden sichtlich ergänzt, ohne nennenswerte Nachteile. Der Ansatz nutzt auch hier als Fundament neuronales Rendering für die Rekonstruktion, um ein knackigeres Ergebnis zu liefern.

DLSS 3.5: Denoiser von Raytracing-Reflexionen

Mit Ray Reconstruction Vollbild-Slider Ohne Ray Reconstruction

Wichtig zu wissen, auch wenn etwas verwirrend: Ray Reconstruction, also DLSS 3.5, läuft auch auf älteren RTX-Grafikkarten. Die Frame Generation, DLSS 3, bleibt exklusiv für RTX 4000/5000.

Anfang 2025 schickt Nvidia mit RTX 5000 den alten CNN-KI-Ansatz von DLSS allmählich in Rente und setzt mit DLSS 4 auf eine vollkommen andere Datenbasis, namentlich das Transformer-Modell mit komplett neuem Trainingsfundament. Zeit für den aktuellen Stand: Was kann DLSS mit neuester Hardware?

DLSS 4: Ein neuer KI-Ansatz für mehr Präzision

Mit DLSS 4 führt Nvidia ein neues KI-Modell ein: Transformer. Anders als CNN kann dieses Modell längere Bildfolgen analysieren und kontextbezogener arbeiten - ähnlich wie kreativere LLMs (Large Language Models). Dadurch lassen sich in der Theorie feine Bilddetails, Bewegungen und Objekte präziser erkennen und rekonstruieren.

Quelle: Nvidia Das bis zu DLSS 3 jahrelang genutzte und stets verbesserte Convolutional-Neural-Networks-Fundament ist gänzlich anders aufgebaut. Quelle: Nvidia Das neue Tranformer-Modell ähnelt stärker kreativeren KI-Tools. Selbst mit frischem Datensatz sind bessere Ergebnisse zu erzielen, etwa in Spielen wie Stalker 2.

Eines der zentralen Ziele von DLSS 4 ist die Reduktion von störenden Artefakten wie Schlierenbildung und Ghosting, die in vorherigen Upsampling- und Frame-Generation-Versionen noch häufiger auftraten. Besonders bei schnell bewegten Szenen - etwa in First-Person-Shootern oder Rennspielen - zeigt sich ein stabileres, hübscheres Bild. Die Gesamtqualität liegt auf einem verbesserten Niveau und gefällt im Grunde, je nach Auflösungsstufe von DLSS, immer mehr als die nativ gerenderte Auflösung. Qualitätsenthusiasten müssen schon länger nicht nur eine niedrigere Renderauflösung für das feinere DLSS-Upsampling verwenden, sondern können mit DLAA auch bei nativer Auflösung unschöne Treppchenbildung an Kanten vermeiden und potenziell mehr Details auf dem Monitor zum Ausdruck bringen. Wo DLSS zur Verfügung steht, ist meistens auch das Algorithmen-Bündel in individueller Konfiguration aus mehreren Gründen zu bevorzugen.

DLSS 3 mit CNN Vollbild-Slider DLSS 4 mit Transformer

Multi Frame Generation: Drei KI-Frames pro Szene?

Während die "einfache" Frame Generation mit CNN (DLSS 3) einen KI-generierten Frame zwischen zwei klassischen einfügte, erlaubt MFG mit Transformer-Ansatz bis zu drei interpolierte Frames. Je höher die Monitor-Bildwiederholfrequenz und Grund-Framerate, desto umfangreicher lässt sich MFG nutzen - Monitore mit 60 bis 120 Hz können das MFG-Potenzial nur bedingt bis kaum sinnvoll verwenden. Diese Option ist vor allem für Spiele gedacht, die stark CPU-limitiert sind oder deren Frametimes stark schwanken. Besonders deutlich zeigt sich der Vorteil in komplexen Simulationen wie dem Microsoft Flight Simulator oder in Raytracing-lastigen Titeln wie Cyberpunk 2077 und Alan Wake 2.

Quelle: Nvidia Mit DLSS 3 (und aktivierter Frame Generation) konnte noch bis zu ein Zwischenframe zwischen zwei "echten" platziert werden. Quelle: Nvidia Mit DLSS 4 können bis zu drei Zwischenframes (MFG mit ×2, ×3 oder ×4) zwischen zwei "echten" platziert werden.

In unseren Tests mit RTX-5000-Grafikkarten erreichen wir durch den Einsatz von MFG in UHD-Monitor-Auflösung eine Bildratensteigerung von über 200 Prozent. Aus ursprünglich 60 bis 70 Bildern pro Sekunde können knapp 200 Fps werden - ein massiver Leistungsschub fürs Auge. Gleichzeitig bleibt die Bildqualität stabil, auch wenn einzelne Artefakte - abhängig vom Spiel - nicht völlig verschwinden und auch von der Implementierung des Entwicklers abhängen. Konkretes Beispiel wäre etwa die Auftrennung zwischen den eigentlichen Gameplay-Szenen und dem HUD (Lebensbalken, Untertitel etc.).

Raytracing kostet mehr Performance als einfache Rasterizing-Darstellung. Spätestens mit der RTX-5000-Generation dürfte aber das Einschalten der hübscheren, feineren Beleuchtungsform immer mehr Einzug nehmen. Nicht nur wegen der an sich höheren Leistung in dem Bereich, sondern auch, weil Features wie MFG den Wechsel erleichtern.

Die durch Zwischenframe unterstützte Bildrate hat jedoch neben Artefakten einen Nachteil: die steigende Eingabelatenz. Beim Aktivieren der Frame Gen verzögern sich Inputs. Je nach Eingabegerät (Gamepad vs. Tastatur und Maus) und Genre (Shooter vs. Strategie-Spiel) fällt das mal mehr, mal weniger auf. Bei höherer Anzahl generierter Frames (also MFG mit ×3 oder ×3 statt nur ×2) erhöht sie sich leicht, aber nicht linear. Reflex 2 soll laut Herstellerangaben die Latenz um bis zu 75 Prozent gegenüber dem Ausgangszustand reduzieren - ein Fortschritt, der besonders für Shooter wichtig sein dürfte. Ansonsten steht noch Reflex 1 bereit, um die Latenz möglichst gering zu halten.

Technische Verfügbarkeit und praktische Hürden

Obwohl DLSS 4 selbst in vielen Spielen verfügbar ist (Upsampling-Verfahren mit Transformer, auch über Drittanbieter-Tools wie den DLSS Swapper), lässt sich Multi Frame Generation derzeit nicht in jedem Titel aktivieren. Das zentrale Ein- und Ausschalten von MFG erfolgt über die Nvidia-App, wo Spiele per Override angepasst werden können. In Ausnahmefällen muss manuell eingegriffen werden - etwa durch das Löschen oder Anpassen von Konfigurationsdateien.

Die Liste unterstützter und verbesserter Spiele wächst stetig. Zuletzt bekamen unter anderem Black Myth: Wukong, Enlisted und Warhammer 40.000: Darktide ein Update-Paket verpasst. Nvidia arbeitet aktiv mit Entwicklern zusammen, um die Integration breiter und problemloser aufzustellen.

Aktuelle Hardware: RTX 5000 im Überblick

Nach einem holprigen Start mit hoher UVP und begrenzter Verfügbarkeit sind die RTX-5000-Grafikkarten mittlerweile besser am Markt vertreten. Die RTX 5060 Ti mit 16 GB ist bereits ab rund 450 Euro erhältlich und bildet einen soliden Einstieg in die neue Generation mit Multi Frame Generation. Die RTX 5070 mit 12 GB bietet bei WQHD- bis UHD-Auflösung ein ausgewogenes Verhältnis aus Preis und Leistung. Höherklassige Modelle wie die RTX 5080 oder 5090 sind nach wie vor teuer, liegen preislich aber näher an der ursprünglichen UVP als zum Launch.

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Gerade für Nutzer älterer GPUs wie der GTX 1070 oder 1080 Ti ist ein Upgrade zum jetzigen Zeitpunkt lohnenswert. Entsprechende Karten unterstützen überhaupt kein DLSS und keine feine Frame Generation.

Neural Rendering und Zukunftsausblick

DLSS 4 und MFG sind Teil eines größeren, langanhaltenderen Trends, der unter dem Begriff Neural Rendering subsumiert werden kann. Darunter fallen auch geplante Technologien wie Neural Shaders, Neural Texture Compression und Mega Geometry, wie in der neuesten Pathtracing-Techdemo Zorah gezeigt. Ziel der ganzen KI-Werkzeuge ist es letztlich, hohe Szenenqualität bei reduziertem Rechenaufwand zu erzielen - sei es durch effizientere Komprimierung oder intelligentere Objektgenerierung. Dass sich DLSS auf einem sich stetig verbessernden Weg befindet, wird gerade im Rückblick und im Verlauf über die Jahre deutlich. Wir sind gespannt, inwieweit sich DLSS auch weiterhin qualitativ positiv hervortun kann.

Interessant für Mario- und Zelda-Fans: DLSS wird künftig auch auf der kommenden Nintendo Switch 2 eingesetzt, um auch auf im Vergleich zum Desktop-PC begrenzter Hardware bessere Bilder liefern zu können. Wir werden uns das Konsolen-Debüt später genauer ansehen. Potenziell möglich: Grafik und Darstellung auf der Switch 2 könnten sich mit der Zeit verbessern, ähnlich wie bei den Upsampling-Versionen am PC schon der Fall, die mit der Nvidia App oder dem DLSS Swapper leicht und unkompliziert ausgetauscht werden können.

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Summa summarum: fähig und zukunftsweisend

DLSS 4 mit Transformer-Modell und Multi Frame Generation stellt ohne Frage die aktuell beste Weiterentwicklung der bisherigen Upsampling- und Frame-Interpolationstechniken dar. Die Gewinne sind spürbar, die Bildqualität überzeugt - zumindest bei sorgfältiger Implementierung und abhängig vom eigenen Spielgefühl.

MFG bleibt optional und eignet sich nicht für jedes Spiel oder jede Spielweise. In E-Sport-Titeln etwa ist Frame Generation kaum sinnvoll, in aufwendigen Titeln wie dem Microsoft Flugsimulator oder Hogwarts Legacy aber ein klarer Vorteil. Die Zukunft dürfte sich in Richtung softwaregestützter Optimierung weiterentwickeln - und DLSS spielt dabei eine zentrale Rolle.

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DLSS-Historie + Erklärungen: Darum ist die Technik wichtiger, als man glaubt DLSS 4 und Multi Frame Generation versprechen mehr Leistung durch KI. Doch was bedeutet das für den normalen Gamer in puncto Framerate, Bildqualität, Eingabelatenz und Hardware-Anforderungen? Wir klären auf.

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