AMD FSR (FidelityFX Super Resolution) — обзор качества и производительности

AMD сегодня представила свою FidelityFX Super Resolution — функцию, которая по задумке разработчика значительно повысит производительность игры с минимальными потерями в качестве изображения. Идея заключается не в том, чтобы уменьшить игровую привлекательность, такую как текстуры, детали геометрии, эффекты и прочее, а в том, чтобы визуализировать тайтл с более низким разрешением и масштабировать результат обратно до желаемого разрешения при восстановлении деталей. Главное, чтобы это не было похоже на изображение с низким разрешением, просто растянутое до нужного размера.

Вычислительные затраты, связанные с восстановлением деталей увеличенного изображения, меньше, чем при рендеринге игры с более высоким разрешением, поэтому в конечном итоге увеличивается частота кадров.

NVIDIA впервые применила такую технику пару лет назад, в 2018 году, с помощью машинного обучения. Суперсэмплинг NVIDIA Deep Learning Super-Sampling (DLSS) был представлен как одна из двух потрясающих функций видеокарт GeForce RTX (вторая — трассировка лучей в реальном времени). Обновленный DLSS 2.0, в частности, приобрел большую популярность среди геймеров, поскольку он предоставил им практически безплатное повышение частоты кадров на 50–100%, что пригодилось в играх, использующих трассировку лучей. AMD наконец-то догнала и представила свою версию суперсэмплирования с FidelityFX Super Resolution (FSR).

По сути, и FSR, и DLSS стремятся делать одно и то же — обеспечивать рендеринг в более низком разрешении с минимальной потерей качества изображения для повышения производительности, но то, как они это делают, различается серьёзно. NVIDIA DLSS 2.0 — это предварительно обученная сеть искусственного интеллекта, принимающая кадры с более низким разрешением и векторы движения (информация, которая подсказывает, в каком направлении изображение собирается измениться) для создания на их основе изображения с более высоким разрешением.

Со стороны пользователя происходит только вывод, все обучение проводится в лабораториях NVIDIA и не зависит от игры. В более старой версии 1.0 NVIDIA использовала в DLSS предварительно обученную сеть, оптимизированную для каждой игры, но не учитывала векторы движения для восстановления деталей. Недостатком DLSS является аппаратная зависимость сверточного автоэнкодера AI. В стеке продуктов NVIDIA только видеокарты серии GeForce RTX 20, RTX 30 и Quadro RTX поддерживают DLSS, поэтому эта возможность ограничена меньшим количеством продуктов, чем FSR, работающей на любой недавно выпущенной видеокарте.

С другой стороны, FidelityFX Super Resolution — технология, интегрированная с собственным конвейером рендеринга. Разработчики игр могут просто трансплантировать код FSR, исходный код которого будет открыт на сайте AMD GPUOpen в июле (по данным AMD). Технология не требует специального оборудования, и поэтому AMD включила эту функцию для всех своих Radeon, начиная с «Polaris» (серия RX 400), а также для NVIDIA GeForce ещё с GTX 10-й серии «Pascal». Стратегия AMD состоит в том, чтобы повторить FreeSync, где она представила более простую альтернативу G-SYNC, ставшей популярной благодаря своей простоте и доступности.

Далее подробно рассмотрим, как работает FSR и как его можно настроить, а таже проанализируем влияние различных режимов AMD FidelityFX Super Resolution на качество изображения и производительность, а также покажем, как это влияет на производительность на различных видеокартах, включая модели NVIDIA GeForce.

Как работает AMD FidelityFX Super Resolution

---

Название FidelityFX существует уже некоторое время, это сочетание различных игровых эффектов «под ключ» и улучшений качества изображения, предоставленных разработчикам игр в рамках инициативы AMD GPUOpen. FidelityFX Super Sampling, предмет этого обзора, — это функция, которая позволяет значительно повысить производительность вашей игры при минимальных затратах на визуальное качество.

Тайтл отображается с разрешением ниже, чем разрешение дисплея, а полученное изображение обрабатывается с помощью алгоритма масштабирования, который пытается восстановить детали.

FidelityFX Super Sampling (FSR) интегрирован в игру как код пост-обработки на основе шейдеров. Он не зависит от оборудования, помимо программируемых шейдеров, и поэтому может работать даже на оборудовании NVIDIA. На пути рендеринга игрового движка FSR находится между тональным отображением сглаживания вывода рендеринга с более низким разрешением и пост-эффектами, которые могут вносить визуальный шум, такой как filmgrain.

Обрабатывается только трехмерная графика, HUD накладывается позже, поэтому он всегда отображается с исходным разрешением. Апскейлер FidelityFX Super Sampling работает в два прохода. Один — это проход повышения масштаба, использущего алгоритм пространственного масштабирования, который обнаруживает края изображения и повышает их резкость, пытаясь сохранить детали, а другой — проход повышения резкости, который «добавляет» чёткости текстурам для улучшения качества изображения.

Это совершенно другой подход, чем у NVIDIA DLSS 2.0, который рассматривает несколько изображений в последовательности, поэтому у него есть дополнительная информация о пикселях. NVIDIA DLSS также требует, чтобы разработчики игр предоставляли им векторы движения, чтобы избежать ошибок рендеринга из-за этой временной оценки. FSR намного проще и не требует интеграции движка (кроме этапа рендеринга шейдера FSR).

В каком разрешении будет отображаться ваша игрушка, зависит от предустановки качества FSR, которая выбирается в настройках игры.

Различные предустановки качества изменяют разрешение рендеринга и, следовательно, влияют на разрешение. На каждом этапе геймер меняет качество изображения на производительность. В таблице выше перечислены различные разрешения рендеринга для целевых разрешений дисплея на основе предустановок качества. Поскольку коэффициент масштабирования изменяется с каждой предустановкой, производительность, полученная при переходе от исходного разрешения к настройке максимальной производительности, может быть значительной.

Поскольку FSR, по сути, является промежуточным этапом рендеринга, практически любая игра может интегрировать его, и любое оборудование текущего поколения может запускать его. Поэтому AMD работает над тем, чтобы интегрировать его с как можно большим количеством уже запущенных или разрабатываемых игровых движков и игр. Хотя Epic Games / Unreal Engine здесь не указан, были протестировали игры на основе Unreal Engine сегодня, и FSR отлично в них показал себя.

Тестовая установка

---

• Все игры настроены на высочайшее качество.
• Тестируемые игры представляли собой специальные версии «FSR-Preview», ключи предоставлены AMD.
• Трассировка лучей отключена для всех игр.
• Размытие в движении, резкость и глубина резкости отключены там, где это поддерживается.
• На сравнительных изображениях число FPS является результатом 4K для RX 6800 XT.

Anno 1800

---

1440p

4K

Godfall

---

1440p

4K

Kingshunt

---

1440p

4K

Riftbreaker

---

1440p

4K

Terminator Resistance

---

1440p

4K

Сводка производительности

---

Отзыв

---

Наконец-то он здесь. Спустя почти два года после того, как NVIDIA представила DLSS, у нас есть функция FidelityFX Super Sampling, которая может превзойти один из самых сильных аргументов NVIDIA. AMD потратила время на усовершенствование основного компонента технологии, а именно интеллектуального апскейлера, который пытается повысить резкость и сохранить детали своего вывода. FSR легко интегрировать в конвейер рендеринга любой современной 3D-игры. Хотя, на самом деле, это не обязательно должны быть только игры.

Технология рассматривает только одно изображение, поэтому теоретически может использоваться для повышения качества фотографий, видео или чего-либо еще. По заявлению AMD, исходный код кода FSR будет открыт на их сайте GPUOpen «в середине июля». Код шейдера в настоящее время не является общедоступным, и AMD пока не хочет делиться им. Так что технически это всё ещё черный ящик, как и NVIDIA DLSS, но существует уверенность, что AMD выпустит его в ближайшее время, потому что открытость — это то, что будет стимулировать скорость принятия.

Кроме того, учитывая природу FSR с открытым исходным кодом, его будет легко адаптировать / оптимизировать для архитектур GPU от NVIDIA. На данный момент масштабирование производительности FSR на NVIDIA ниже, чем на AMD, но по-прежнему работает впечатляюще хорошо. Есть надежда, что AMD интегрирует отзывы сообщества в официальную базу кода. И наконец, что не менее важно, благодаря свободно доступному исходному коду разработчики имеют больше свободы настраивать и адаптировать его к своему варианту использования. Не нравится заточка?

Интеграция движка также намного проще, потому что FSR — это просто часть кода шейдера без каких-либо особых зависимостей от оборудования, в отличие от NVIDIA DLSS, требующей тензорные ядра в GPU. Никто за пределами NVIDIA не знает, может ли DLSS обойтись без тензорных ядер, и NVIDIA, конечно же, не будет переносить его на другие архитектуры. AMD FSR, с другой стороны, сегодня отлично работает на графическом оборудовании NVIDIA. Так что, если вы используете даже трехлетний Pascal, добавляйте безплатную производительность — то, чего невозможно с DLSS!

А теперь большой вопрос — работает ли это? С точки зрения производительности, конечно же! Даже предустановка «Ультра качество», предлагающая наивысшее качество изображения, даёт аккуратный прирост частоты кадров на 25-40%, что очень удобно при воспроизведении на дисплее 4K с оборудованием с поддержкой 1440p. Хотя игры, тестированные игры сегодня, не самые требовательные, цифры говорят сами за себя. Radeon RX Vega 64, бывшая «слабоватой» в разрешении 4K, теперь вполне играбельна, особенно если пожертвовать некоторым качеством.

Технология также вдохнет новую жизнь в такие карты, как Radeon RX 580, которые теперь могут достигать хорошей частоты кадров в 1440p. Это большое дело для тех, кто всё ещё «сидит» на таком оборудовании прошлых поколений, кто, вероятно, хотел обновить его в 2020-21 годах, но отложил апгрейд из-за высоких цен на GPU. При переключении между режимами «Сбалансированный», «Производительность» и «Качество» можно более чем удваиваете частоту кадров, что только добавляет свободы.

С точки зрения качества, приятно удивил результат FSR «Ультра качество». Графика выглядит практически так же хорошо, как родная. В некоторых случаях даже лучше, чем нативный рендеринг. Разница в том, что FSR добавляет проход повышения резкости, помогающие с детализацией текстуры в некоторых играх. В отличие от Fidelity FX CAS, довольно агрессивного и довольно часто чрезмерно увеличивающего резкость, резкость FSR очень тонкая и почти идеальная; не так много поклонников эффектов постобработки. Каких либо артефактов или подобных проблем обнаружено не было.

Более ориентированные на производительность режимы FSR определенно не для тех, кто хочет наилучшего качества — потеря разрешения рендеринга становится очень очевидной, особенно в областях с яркими цветами и высокой контрастностью. Тем не менее, не стоит полностью отклонять такие режимы как «непригодные для использования». Например, если есть старая видеокарта и дисплей 4K, результат «FSR Performance» будет выглядеть НАМНОГО лучше, чем просто рендеринг в 1080p и предоставление монитору или GPU возможности повысить масштаб вывода на нативные 4K — это протестировано. FSR Performance, рендерящийся в 1920×1080, выглядит даже лучше, чем 1440p с апскейлингом до 4K.

В то время как NVIDIA DLSS получается темпоральной, FidelityFX Super Resolution смотрит только на один кадр. Это имеет огромное преимущество в том, что позволяет избежать ошибок рендеринга «призраков» из-за объектов, движущихся в другом направлении, чем остальная часть сцены. NVIDIA решила эту проблему с помощью DLSS 2.0, но этот подход требует, чтобы разработчики игр передавали векторы движения объектов из своего игрового движка в алгоритм DLSS. С другой стороны, этот временной подход даёт DLSS гораздо больше информации для работы — несколько изображений плюс векторы движения.

С технологической точки зрения это даёт DLSS превосходство, особенно при более высоких коэффициентах масштабирования, потому что пространственному повышающему масштабированию просто не хватает слишком большого объема информации. AMD ясно дала понять, что FSR «1.0» — алгоритм пространственного масштабирования, но будущие версии могут быть темпоральными в или чем-то ещё. Они считают сверхразрешение активной областью исследований и стремятся внести изменения, чтобы улучшить свой продукт. Помните, что DLSS 1.0 был совершенно другим алгоритмом, чем то, что сейчас видим с DLSS 2.0, и наверняка, что Green-команда уже работает над алгоритмом искусственного интеллекта «FSR-killer».

Более политическая «проблема» заключается в том, что как Xbox Series X|S, так и PlayStation 5 используют оборудование AMD, поэтому очень вероятно, что с ними будет интегрирована какая-то форма FSR, означающая, что разработчики игр имеют поддержку FSR для версий своих игр под ПК уже в своей кодовой базе, поскольку они сначала разрабатываются на консолях. В отличие от DLSS, не требуется никакой дополнительной интеграции или разработки. То, насколько тесны связи разработчика с AMD или NVIDIA, также сыграет свою роль, возможно, в зависимости от какой-либо формы спонсорства.

Например, Epic Games, производитель движка Unreal, исторически очень тесно сотрудничал с NVIDIA, поэтому неудивительно, что их логотип отсутствует в списке партнеров студии FSR. Как будто для того, чтобы «доказать», что это не проблема, AMD включила в пресс-набор предрелизный ключ к Terminator Resistance — FSR отлично работает в Unreal Engine. Учитывая, насколько важен консольный рынок для разработчиков игр, есть сомнения, что производители движков смогут позволить себе пройти мимо FSR.

В настоящее время список игр, поддерживаемых DLSS от NVIDIA, гораздо более убедителен, чем то, что предлагает AMD. DLSS поддерживается в таких крупных тайтлах, как Cyberpunk 2077, Metro Exodus, Call of Duty Warzone, Fortnite, Wolfenstein и Rainbow Six Siege. AMD сейчас не имеет ни одного AAA-тайтла, но обещала поддержку Far Cry 6, Resident Evil Village, Dota 2 и Baldur’s Gate 3.

Ближайшие месяцы наверняка будут интересными. И AMD, и NVIDIA теперь будут сражаться в войне за то, у кого есть лучшая технология сверхразрешения — битва, которая может принести только пользу нам, клиентам. Станем с нетерпением ожидать первых тайтлов, поддерживающих как FSR, так и DLSS, чтобы появилась возможность более непосредственно сравнить эти две технологии.