تسخير الذكاء الاصطناعي في رسوم الألعاب ينتشر مع تقنية DLSS .. ولكن بشروط! - عرب هاردوير

  سمعنا كثيرا عن استخدامات الذكاء الاصطناعي في تسيير أمور مواقع التواصل الاجتماعي مثل Facebook و Twitter و YouTube، وفي التعرف علي الوجوه والصور في هاتفك الجوال، وفي التقاط المعلومات وتحليلها، إن الصناعة كلها الآن تسير في اتجاه دمج وحدات ذكاء اصطناعي AI في المعالجات، حتي لو كانت معالجات هواتف محمولة .. حتي الآن فعلتها Apple و Samsung وHuawei .. و حاليا تسير Intel في ذات الاتجاه مع معالجات Xeon. وكذلك Qualcomm مع معالجات Snapdragon، وغيرهم. إن الدفع باتجاه دمج الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة Machine Learning في الاستخدامات الشائعة للمستخدمين صار حقيقيا .. والأمر سيزداد باضطراد مع مرور الوقت.

لكن قبل هؤلاء جميعا سبقتهم NVIDIA الي نفس الشئ، عندما صممت وحدات ذكاء اصطناعي مخصصة في معالجات Volta الرسومية، وفي معالجات Turing في بطاقات RTX أيضا.

هذه الوحدات فتحت المجال لكل خوارزميات الذكاء الاصطناعي من كل الاستخدامات السابقة لتعمل علي المعالج الرسومي والبطاقة الرسومية، لكننا بصدد استخدام جديد للذكاء الاصطناعي هذه المرة، وهو المساعدة في رسم الألعاب.

استعملت NVIDIA كل خبراتها ومورادها الرائدة في مجال الذكاء الاصطناعي AI لتطور ممانع تعرج Anti Aliasing جديد اطلقت عليه اسم DLSS. أو الرسم الفائق بالتعلم العميق Deep Learning Super Sampling.

سيستعمل ممانع التعرج هذا خوارزميات ذكاء اصطناعية AI Algorithms ليبني صور اللعبة من دقة عرض Resolution صغيرة الي دقة عرض كبيرة. دون فاقد كبير في جودة الصورة! بل وبأداء دقة العرض الصغيرة. مما يعني أنه ممانع التعرج شبه الكامل! الذي يجمع بين الأداء السهل وجودة الصورة القوية.

ولكي تحقق NVIDIA هذا فانها قامت بأكثر المناورات التقنية جنونا في السنوات الأخيرة! مناورة مجنونة لا تصدر الا من شركة رائدة في عالم الرسوم والذكاء الاصطناعي معا كـ NVIDIA.

لقد بنت NVIDIA لنفسها حاسبا خارقا ضخما، سمته زُحل Saturn، وزودته بـ 5300 بطاقة Volta، مما منحه قدرة حوسبية مخيفة، سوف تٌسخر NVIDIA حاسوب زحل الخارق هذا كي يحلل صور الألعاب بدقة 8K و ممانع تعرج بمستوي جنوني يبلغ 64X .. بعد أن ينتهي الحاسب الخارق من تحليل الصور، سوف يبني قاعدة بيانات لكل لعبة، تحدد وتعلم معالج Turing الرسومي كيف يبني صور اللعبة من دون أن يقوم بحساب كل بياناتها!

سوف تنقل NVIDIA قاعدة البيانات تلك لمتحكم القيادة Driver لدي المستخدم، وسوف تستعملها البطاقة الرسومية في رفع دقة عرض اللعبة دون فاقد يذكر في الأداء! فسيصبح بامكان اللاعب تشغيل اللعبة علي دقة 2160p معظمة من دقة 1440p مثلا. لكن بأداء 1440p وجودة صورة 2160p!

والسر في ذلك يكمن في وحدات الذكاء الاصطناعي الجديدة التي لحمتها NVIDIA في معالج Turing الرسومي .. هذه الوحدات تسرع من عملية بناء الصورة وتزيد أداء اللعبة أثناء تشغيل DLSS. تسمي هذه الوحدات باسنم مصفوفات الذكاء الاصطناعي، أو Tensor Core. وهي بالأساس عبارة عن أنوية حسابية تعمل علي امتدادات البيانات بعرض 16 بت/ FP16 و 8 بت /INT8 و 4 بت /INT4، ويمكنها تشغيل هذه الامتدادات بثمانية أضعاف سرعة الأنوية العادية CUDA Cores علي الأقل.

وتشغيل امتداد 16بت/FP16 بالذات له أهمية خاصة، فأنوية الذكاء الاصطناعي تستطيع أيضا تشغيل تأثيرات الرسوم التي تعمل بدقة 16bit الموجودة في بعض الألعاب الحديثة، واشتهرت هذه التأثيرات باسم Rapid Packed Math، أو Fast FP16 Math.

والناظر الي الأمر برمته لا يسعه الا الشعور بالرهبة أمام ما يحدث، إن NVIDIA تلقي حرفيا بثقلها كله وراء هذه التقنية! حاسب خارق، و عملية تعلم عميق شاقة، ومتحكم قيادة متخصص ووحدات ذكاء اصطناعي متخصصة! كل هذا من أجل تقنية ممانع تعرج وحيدة! بل إن الأمر كله ستقوم به NVIDIA مجانا ولن يتكلف مطور اللعبة بنسا واحدا! وهو الأمر الذي جعل المطورون يتسابقون في التعاقد مع NVIDIA لدمج DLSS في ألعابهم، فحتي كتابة هذه السطور بلغ عدد الألعاب التي تنتوي دعمه 30 لعبة!

إن تحركات NVIDIA في هذا الجانب تحديدا قد تكون دواءا فعالا لجنون السعي المحموم وراء دقات عرض Resolutions أعلي تستنزف اداء البطاقات الرسومية فيما لا يفيد! من منا طلب دقات عرض 4K و 5K و 8K؟ فيم نحتاج كل هذا العدد أصلا؟ إنه سعي محموم مدفوع برغبة مصنعي الشاشات لبيع شاشات أكبر وأكثر! ما المشكلة في دقة 2.5K برسوم فائقة تماثل عروض رسوم المحترفين المسجلة CGI؟

ولقد أدرك مطوري الألعاب هذا الفخ علي منصات المنازل Home Consoles، فاذا بهم يطورون تقنيات تعظيم upscale لتشغيل الالعاب بدقة عرض متوسطة، وتعظيمها الي 4K .. وهو الأمر الذي تكرره NVIDIA أيضا لكن لعالم رسوم الحاسب PC.

تقول NVIDIA أنها لا زالت تتعلم كيف تستخدم الذكاء الاصطناعي لتسريع مؤثرات الرسوم في الالعاب بشكل اكثر شمولية من DLSS، ونحن نعلم أنها تطور تقنيات لزيادة عدد اطارات العروض Videos باستخدام الذكاء الاصطناعي، وانها تطور تقنيات لزيادة تعقيد انفعالات الوجوه Face Animation وحركات الشفاه Lip Syncing للشخصيات باستخدام الذكاء الاصطناعي أيضا! و ربما تجد بعضا من هذه التقنيات طريقها لعالم الألعاب بالفعل .. ومجال الذكاء الاصطناعي واسع وخصب للتجريب والاختبار .. والاستثمار فيه قد يجلب دررا علي عالم الألعاب.

والفكرة نفسها مثيرة وشيقة للغاية، ان الذكاء الاصطناعي يٌعلم الحواسيب الخارقة في الواقع كيف تميز الوجوه وكيف تقرأ لوحات أرقام السيارات وكيف تميز الألوان والصور .. واستجلاب مساعدة تلك الحواسيب الخارقة في تسريع رسم بعض مؤثرات الألعاب لهو امر في غاية الابتكار والتفرد .. والاحتمالات المرجوة منه تبدو بلا نهاية مع حسن التدبر والتفكير.

وهو الأمر الذي تدركه Microsoft أيضا، فهي تٌحضر لتحديث جديد لمكتبة DirectX 12 ليدعم استعمال الذكاء الاصطناعي في المساعدة في رسم الألعاب، ولقد سمت Microsoft التقنية باسم DirectML، اختصارا لـ Direct Machine Learning، أو تعلم الآلة. ومثلما حدث مع تتبع الأشعة، فاننا نتوقع ان تنتشر هذه الخاصية في الألعاب المستقبلية. وأن تدعمها شركتي AMD و Intel أيضا.

وبالطبع فان بطاقات RTX تدعم DirectML مباشرة بفضل وحدات الذكاء الاصطناعي الموجودة في تلك البطاقات.

وحتي هذه اللحظة فان عدد الألعاب التي تدعم تقنية DLSS قد بلغ ثلاثة ألعاب: وهم Metro Exodus و Battlefield V و Final Fantasy 15 .. اضافة الي اختبار Port Royal.

لكن للتقنية مجموعة من القيود. وبالتحديد ثلاثة قيود.

واول هذه القيود ينبع من طبيعتها نفسها، فلأن التقنية تعمل باسس الذكاء الاصطناعي، فهي تقوم بتشغيل شبكة عصبية Neural Network تتولي تدريب وإرشاد الذكاء الاصطناعي في عملية الرسم، تحتاج هذه الشبكة الي وقت ثابت تعمل فيه ولا يمكن اختصار هذا الوقت، أو التقليل منه. وبسبب هذا فإن التقنية تتعارض مع عدد الاطارات العالي high frame rate، حيث يكون زمن تشغيل كل إطار اصغر من الوقت الذي تتطلبه الشبكة العصبية. مما يمنع تشغيل الشبكة وتقنية DLSS في حالات الاطارات العالية.

باختصار، اذا كانت اللعبة لديك تعمل بعدد اطارات كبير، يتعدي الـ 80 مثلا، فان تقنية DLSS لن تعمل لديك! اذن متي ستعمل التقنية؟ ستعمل فقط اذا انخفض عدد اطارات اللعبة لديك، حينها ستكون قابلة للتطبيق لتستعيد عدد الاطارات الي سابق عهده.

الأمر الذي يعني أن استخدامات DLSS ستكون في الألعاب الثقيلة للغاية بالأساس، تلك الألعاب التي تحوي مؤثرات رسوم تكلف أداء عاليا، هنا سيكون لـ DLSS فائدة جمة في تقليل تكلفة الأداء تلك، وتقليل انخفاض الاطارات. وأكثر خاصية رسومية ثقيلة للغاية حاليا هو تشغيل الألعاب بدقة 4K/2160p.

علي دقة عرض 4K يستطيع DLSS العمل في كل الظروف، لأنها دقة مكلفة للغاية، وحتي أعتي البطاقات الرسومية مثل الـ 2080Ti تعاني في تشغيلها.

جودة صورة DLSS هي نفسها جودة صورة TAA ولكن بأداء أعلي في لعبة Final Fantasy 15

وبشكل عام، فانه في أي لعبة تعلن عن دعم تقنية DLSS فينبغي علي المستخدم أن يعرف أن الدعم المضمون فيها يعني ان التقنية لن تعمل الا علي دقة 4K وفقط، لأنها دقة مضمون كونها ثقيلة علي أي بطاقة رسومية. مما يعني أن عدد الاطارات يكون قليلا، مما يمنح الشبكة العصبية الوقت الكافي للعمل وتشغيل DLSS ليزيد من عدد الاطارات. وهو ما رأيناه بالفعل في لعبة Final Fantasy 15، حيث دعمت اللعبة التقنية علي دقة 4K فقط. لعبة Metro Exodus أيضا دعمت التقنية علي دقة 4K علي كل البطاقات، وكذا الأمر مع Battlefield V.

ومن المؤثرات الرسومية المضمون كونها ثقيلة أيضا، مؤثرات تقنية تتبع الأشعة RTX، فهي تكلف حوالي 40% من الأداء في لعبة Battlefield V، وحوالي 25% من لعبة Metro Exouds، وهنا تكون الفرصة متاحة لتقنية DLSS كي تتدخل وتقلل من تكلفة الأداء تلك وتزيد من عدد الاطارات وسلاسة العرض.

لكن تدخل DLSS هنا يكون مشروطا بكون اللعبة تعمل بعدد اطارات قليلة أيضا، كي تعطي الفرصة للشبكة العصبية كي تعمل .. فمثلا لا يمكن لـ DLSS العمل علي بطاقة RTX 2080Ti اذا كانت تشغل اللعبة بدقة عرض 1080p حتي مع مؤثرات RTX، لأن بطاقة 2080Ti ستعطي عدد اطارات كبير علي 1080p حينها. وهنا لن تستطيع الشبكة العصبية العمل، ولن تعمل تقنية DLSS.

لن يبدأ DLSS بالعمل علي بطاقة 2080Ti الا علي دقة ستعاني فيها البطاقة، والدقة المضمونة كما قلنا تكون 4K، هذه دقة سيعمل فيها DLSS بشكل أكيد. أي دقة أقل من 4K ستعتمد علي طبيعة اللعبة، وهل تعطي عدد اطارات عال أم لا. مثلا دقة 1440p في لعبة Battlefield V تعطي عددا كبيرا من الاطارات علي بطاقة 2080Ti، لذا يكون الـ DLSS غير متاح فيها، لكنها متاحة في لعبة Metro Exodus مع نفس البطاقة، لأن عدد الاطارات يسمح.

وقس علي ذلك في كل البطاقات الأخري، سواء كانت RTX 2080 او RTX 2070 أو RTX 2060، ستعمل تقنية DLSS عليهم جميعا بشكل مضمون علي دقة 4K. دقة 1440p ستكون متاحة بحسب طبيعة اللعبة وماذا كان عدد الاطارات يسمح فيها أم لا، في لعبة Final Fantasy 15 فانها غير متاحة، في لعبة Battlefield V و Metro Exodus تكون متاحة علي الثلاث بطاقات جميعا. وكذا الأمر مع دقة 1080p، التي ستكون متاحة فقط حسب طبيعة اللعبة أيضا، وبشكل عام فانها متاحة فقط حاليا علي بطاقات RTX 2070 و 2060 فقط في لعبتي  Battlefield V و Metro Exodus، وغير متاحة علي RTX 2080 لأن البطاقة تعطي فيها عددا كبيرا من الاطارات.

باختصار، دقة 4K هي الدقة المضمونة للعمل في أي لعبة تدعم DLSS، وعلي أي بطاقة، اذا كانت اللعبة تعمل بتقنية RTX اضافة الي DLSS، أو اذا كانت ثقيلة جدا، فبشكل عام، فان:

-كل البطاقات ستشغل دقة 4K

-كل البطاقات ستشغل 1440p، بعض الألعاب ستستثني منهم بطاقة 2080Ti اذا كانت تحقق عدد اطارات كبير

كل البطاقات ستشغل 1080p باستثناء 2080Ti و 2080 بشكل نهائي

لهذا فانه علي مستخدمي بطاقات RTX تحجيم توقعاتهم من التقنية، البعض قد توقع قدرته تشغيل DLSS علي أي دقة عرض والحصول علي دفعة زائدة من الاطارات تمكنه من لعب اللعبة بعدد اطارات يفوق الـ 144fps مثلا، أو تجعله قادرا علي تشغيل دقة عرض 1440p بسرعة دقة عرض 1080p. وكل هذه الاحتمالات لن تتحقق للأسف، فالتقنية تعمل فقط علي الدقات التي تمثل عبأ ثقيلا علي البطاقة الرسومية، وتعمل فقط كي تعطي المستخدم عددا كافيا من الاطارات يضمن عرضا سلسا للعبة.

ربما مثلت هذه الشروط بعض الاحباط لعدد من اللاعبين، لكن هذه هي حقيقة الوضع وحقيقة التقنية حاليا، للتقنية فائدة مهمة، لكنها فائدة مشروطة بظروف معينة، لن يستفيد منها الا عدد من اللاعبيين تنطبق عليهم تلك الظروف.

ثاني القيود أن تقنية الـ DLSS تستطيع منح المستخدم زيادة في الأداء تتراوح ما بين 20% الي 50%، بحسب ظروف كل مشهد وظروف كل لعبة وقوة كل بطاقة. لكن نسبة الزيادة تختلف بحسب طبيعة المعروض. وهذا ليس قيدا بالمعني المفهوم، لكنه ملحوظة أخري يجب أن يضعها المستخدم في اعتباره، نسبة زيادة الأداء ستكون متباينة بحسب اللعبة والبطاقة.

جودة صورة DLSS هي نفسها جودة صورة TAA ولكن بأداء أعلي في اختبار Port Royal

جودة صورة DLSS هي نفسها جودة صورة TAA ولكن بأداء أعلي في اختبار Port Royal

ثالث القيود يتعلق بجودة الصورة، بشكل عام فان التقنية تقوم بالآتي:

-تعظيم دقة 1440p الي 4K ..  بجودة دقة 4K، وأداء 1440p

-تعظيم دقة 1080p الي 1440p  .. بجودة دقة 1440p، وأداء 1080p

-تعظيم دقة 720p الي دقة 1080p .. بجودة 1080p وأداء 720p

ولكي تحقق التقنية هذه الأمور فانها تتطلب تدريبا شاقا من جهة NVIDIA لخوارزمية الذكاء الاصطناعي وللشبكة العصبية، اذا ما أتقنت NVIDIA هذا التدريب فان جودة الصورة تتحقق بلا أية مشكلات، ونجد هذا في لعبة Final Fantasy 15، وفي اختبار Port Royal.

لكن اذا لم يحدث التدريب بشكل جيد فان جودة الصورة تتعثر، وتظهر مشوشة blurred، وهو ماحدث بالفعل في لعبتي Battlefield V و Metro Exodus. لكن NVIDIA قامت بتدريب الشبكة العصبية أكثر وأكثر وأصلحت عيوب الصورة في لعبة Metro Exodus عن طريق مزيج من ترقيعات اللعبة patches و تحديثات متحكم القيادة driver. وهو ما رفع من جودة صورة تقنية DLSS الي الجودة الأصلية المتوقعة، تتبقي فقط لعبة Battlefield V والتي تنتظر التعرض للتحديث حتي هذه اللحظة.

جودة الصورة بين تشغيل Metro بتقنية DLSS و بدونها، هل يمكنك معرفة الفارق؟

  

جودة الصورة بين تشغيل Metro بتقنية DLSS و بدونها، هل يمكنك معرفة الفارق؟

وتلك أيضا ليست قيدا بالمعني الحرفي المتزمت، وإنما حقيقة أخري يجدر أن يعرفها المستخدم، فالتقنية تتحسن مع الوقت، لأنها بالأساس تحتاج الي وقت لانجاز تدريب وتعلم الذكاء الاصطناعي، والتقنية لا زالت في مهدها، وأية عيوب لها في اصداراتها الأولي فان NVIDIA تعمل علي اصلاحها بتدريب الشبكة العصبية أكثر وبتحديث اللعبة وتعريف القيادة.

في تقديرنا فان NVIDIA يبدو أنها تعمل علي خوارزمية شاملة تصلح لكل الألعاب، وتطبق بسهولة فيما بعد، لكن انجاز هذه الخوارزمية يتطلب تدريب الشبكة العصبية علي عدد كبير من الألعاب وهو الأمر الذي يستغرق وقتا طويلا ومجهودا جبارا.

    

جودة صورة DLSS أقل من جودة صورة TAA ولكن بأداء أعلي في لعبة Battlefield V

وهذا يعود بنا الي ما ذكرناه في أول المقال، لقد قامت NVIDIA بمناورة تقنية مجنونة مع تقنية الـ DLSS، عتاد للذكاء الاصطناعي، وخوارزمية شبكة عصبية، وحاسوب خارق يدربها، وتحديثات مستمرة للالعاب ولتعريف القيادة للوصول بـ DLSS للدرجة المطلوبة من جودة الصورة.

وتتمثل جنونية المناورة في تكاليفها العالية علي NVIDIA، وفي ضخامة المهمة، وهي كلها أعباء كلفت NVIDIA نفسها بها، وتتحمل هي توابع تنفيذها بالشكل المطلوب والمتوقع. ربما مع تطور التقنية أكثر وأكثر ستستطيع NVIDIA التغلب علي قيود DLSS الحالية وتقديم خوارزمية محسنة بلا أية عيوب.

لكن مما لا شك فيه ان الشركة مصرة علي المضي قدما في تنفيذ المهمة حتي النهاية، والألعاب التي أعلنت عن دعم DLSS في ازدياد مضطرد، والألعاب التي صدرت بالفعل بدعم DLSS تزادا أيضا، ونسبة الزيادة في الأداء مع الـ DLSS تحت الظروف الخاصة والشروط السابقة التي وضحناها جيدة، ويستفيد منها مالكي الشاشات بدقة 4K، واللذين يلعبون بأقصي رسوم ممكنة علي دقة 1440p، أو 1080p مع بطاقة متوسطة مثل RTX 2060.

ومن جهتها ستواصل NVIDIA تحسين وتدريب DLSS، وستواصل Microsoft ايضا تطوير DX12 علي Windows 10 ليشمل الذكاء الاصطناعي من خلال امتداد DirectML، مما يعني أن الذكاء الاصطناعي نفسه سيكون له دور فعال في ألعاب المستقبل من خلال مكتبة DirectX، وسواء كان هذا بتقنية شبيهة بـ DLSS أو بتقنيات أخري تحسن من الذكاء الاصطناعي للأعداء، فان الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق جاء هنا الي عالم الألعاب ليبقي وينتشر. وليعطينا نحن المستخدمين تجربة لعب أفضل ورسوم أفضل.

مقارنة بين تعظيم الصورة بدون الذكاء الاصطناعي (الي اليمين) وباستخدام الذكاء الاصطناعي من خلال DirectML (الي اليسار)