Análise preliminar da super resolução AMD FidelityFX: uma alternativa DLSS versátil?

Olhando os últimos testes de placas de vídeo para jogos, é difícil se livrar da impressão de que, apesar de todos os esforços da NVIDIA e da AMD, as demandas dos jogos já superaram as capacidades do hardware, que apareceu um pouco mais no mercado. de seis meses atrás. De fato, em alguns jogos, os principais modelos de ambos os fabricantes de chips não são capazes de manter a taxa de quadros em 60 FPS com resolução de 4K, mesmo sem o rastreamento de raios em tempo real. E isso apesar do fato de que até mesmo monitores de alta resolução ultrapassaram há muito a taxa de atualização de 60 Hz. As telas de 1080p atingiram 360 Hz, mas nenhum projeto AAA com configurações de detalhes altos pode chegar perto de tais indicadores. Finalmente, as placas gráficas agora são extremamente caras, o que apenas agrava a situação em que cada próximo passo na qualidade dos gráficos do jogo vem ao custo de um aumento desproporcionalmente alto nos requisitos do sistema.

A única maneira de sair dessa situação são os meios de dimensionar os quadros, que removem a carga da GPU ao renderizar em uma resolução reduzida e, então, de uma forma ou de outra, reconstroem os detalhes perdidos. Até agora, o DLSS permaneceu como o único método de aumento de escala que provou ter uma qualidade de imagem previsivelmente alta. O mesmo não pode ser dito sobre a primeira iteração da tecnologia NVIDIA, e ela era suportada apenas em jogos raros, mas com o tempo o DLSS se tornou o padrão ouro para dimensionamento e agora produz uma imagem que às vezes é indistinguível da renderização na resolução original. O único problema é que o DLSS requer uma placa de vídeo GeForce 20 ou 30 com núcleos tensores de GPU. Os felizes proprietários de tais dispositivos ainda são uma minoria entre todos os jogadores.

Na era da Radeon 5000, o fabricante de chips ofereceu sua alternativa ao DLSS, chamada FidelityFX CAS. Mas CAS significa Contrast Adaptive Sharapening e tem apenas uma função – aumenta o contraste local como o filtro Unsharp Mask no Photoshop depois que a imagem foi esticada para tela inteira a partir de uma resolução reduzida. FidelityFX CAS não contém algoritmos para a reconstrução de partes e, portanto, não é um análogo desenvolvido e concorrente do DLSS. No entanto, no momento em que a AMD lançou os primeiros aceleradores da série 6000, eles falaram sobre a próxima iteração de upscaling para placas de vídeo Radeon – FidelityFX Super Resolution.

⇡#Como funciona o FidelityFX Super Resolution

Como sempre, demorou muito para que a AMD trouxesse a nova tecnologia de software à mente, mas hoje vários jogos receberão uma atualização com suporte para FSR de uma só vez. A lista de pioneiros inclui títulos como 22 Racing Series, Anno 1800, Evil Genius 2, Godfall, Kingshunt, Terminator: Resistance e The Riftbrearker. Mais jogos existentes e futuros serão compatíveis com FSR em um futuro próximo.

Além disso, o FidelityFX Super Resolution não está estritamente vinculado a funções específicas da GPU, ao contrário do DLSS. Além da série Radeon 6000, o upscaling funciona em todas as placas de vídeo da família Radeon 5000, Radeon 500 e modelos Radeon 400 mais antigos. Porém, de acordo com a AMD, o FSR é otimizado principalmente para a arquitetura RDNA, ou seja, o Radeon RX 5000 e 6000.

Escusado será dizer que a AMD atrasou a sua alternativa DLSS, mas parece que tem todas as condições para uma implementação em larga escala. Então, como o Fidelity FX Super Resolution difere da tecnologia anterior, e não muito impressionante, FidelityFX CAS? Na realidade, o FFX CAS não foi a lugar nenhum, mas agora é apenas uma das etapas do processamento de imagem. O pipeline de Super Resolução do Fidelity FX parece muito simples: primeiro, o jogo renderiza o quadro em uma resolução mais baixa, incluindo anti-aliasing de tela inteira, depois é dimensionado para resolução de tela inteira e, finalmente, FFX CAS, como antes, aumenta o contraste local. O motor adiciona efeitos de pós-processamento e uma interface gráfica ao resultado final. A única diferença entre a abordagem antiga e a nova da AMD é que o FSR contém algum tipo de ferramenta de reconstrução de detalhes. Quais são desconhecidos, mas é óbvio que, com uma gama tão ampla de hardware compatível, o aprendizado de máquina não é usado. Outra diferença entre DLSS e FSR é que o DLSS acumula dados de vários quadros adjacentes, enquanto o FSR opera exclusivamente com dados espaciais dentro de um quadro. Esta é uma das razões pelas quais o FSR funciona em conjunto com o algoritmo anti-aliasing de tela cheia escolhido pelos desenvolvedores do jogo, e o mais comum deles é algum tipo de TAA – isto é, anti-aliasing temporal.

Do ponto de vista das configurações do usuário, o Fidelity FX Super Resolution também funciona de maneira diferente: em vez de escolher aleatoriamente a resolução inicial para o aumento de escala subsequente, o FSR opera com várias taxas predefinidas: de 1,3 em cada lado da tela no modo de qualidade mais alta até duas vezes e, portanto, a escala de qualidade mais baixa. Mas chega de teoria – vamos ver com nossos próprios olhos como fica a imagem quando passada pelo FidelityFX Super Resolution, e que ganho de desempenho pode ser esperado do upscaling proprietário da AMD.

⇡#Qualidade da imagem

Em documentos de imprensa que descrevem as características do FidelityFX Super Resolution, a AMD aconselha que se guie pela impressão de toda a imagem, sem olhar para pequenas partes do quadro. Obviamente, pretendemos ignorar esta recomendação. Afinal, se você seguir esse princípio, no qual os criadores do FSR insistem, às vezes você pode fazer com um simples alongamento de uma imagem a partir de uma resolução reduzida sem nenhum filtro de pós-processamento, especialmente em uma tela pequena. Então, vamos dar uma olhada em como o FSR, com diferentes proporções de escala, lida com a reconstrução de detalhes, que é o que separa a nova ferramenta de intensificadores de contraste locais relativamente simples, como FidelityFX CAS.

Por exemplo, vamos pegar dois jogos com estética e detalhes de imagem completamente diferentes – Anno 1800 e Godfall – cujas compilações de teste têm suporte a Super Resolução FidelityFX integrado. Anno 1800 é obviamente o cenário mais desafiador para qualquer aumento de escala devido à riqueza de detalhes nas paisagens do jogo. Na verdade, mesmo no modo de aumento de escala mais suave, com um fator de 1,3 em cada lado da tela (Ultra Qualidade), o dimensionamento consome os elementos de edifícios e navios. A boa notícia é que aumentar a proporção até o nível Balanceado estraga apenas um pouco a imagem em comparação com a Qualidade Ultra. Aqui está o modo Performance – isso já é uma verdadeira novela. Não é à toa que a AMD aconselha usá-lo apenas em caso de déficit de desempenho extremo.

Resolução nativa

 

FSR Ultra Quality

 

Qualidade FSR

FSR Balanced

 

Desempenho FSR

No entanto, a vista aérea da paisagem do Anno 1800, processada por FSR, realmente parece boa, e aqui está o porquê: quando há muita água e vegetação no quadro, o aumento da escala suaviza as escadas nas bordas dos polígonos deixados após o imposição de anti-aliasing em tela cheia e oscilação de pequenos objetos em movimento. Como resultado, em alguns casos, você pode até dizer que essas áreas da imagem parecem melhores do que na resolução original. Embora, é claro, como o FSR é um algoritmo puramente espacial e não contém nenhum componente temporal – ao contrário do DLSS – ele, por definição, não pode eliminar completamente todos os artefatos dinâmicos.

Resolução nativa

 

FSR Ultra Quality

 

Qualidade FSR

FSR Balanced

 

Desempenho FSR

Resolução nativa

 

FSR Ultra Quality

 

Qualidade FSR

FSR Balanced

 

Desempenho FSR

Outro jogo, Godfall, difere drasticamente em gráficos do Anno 1800 e apresenta o upscaling FidelityFX Super Resolution na luz mais favorável. É repleto de grandes detalhes contrastantes, que se beneficiam do filtro de realce de contraste local que faz parte do pipeline FSR.

Resolução nativa

 

FSR Ultra Quality

 

Qualidade FSR

FSR Balanced

 

Desempenho FSR

Os dois fragmentos do quadro, que escolhemos para análise, parecem definitivamente melhores graças ao FSR no modo de Ultra Qualidade, enquanto a taxa de quadros também aumenta (descobriremos quanto mais tarde). As áreas com linhas de contraste em negrito permanecem razoavelmente claras quando a taxa de zoom é aumentada para Equilibrado. Claro, você não pode dizer isso sobre os pequenos detalhes e, finalmente, junto com informações visuais úteis, FSR traz à tona os efeitos HDR redundantes, que estão completos neste jogo, e o ruído de rastreamento de raio (este último, ao contrário de Anno 1800, é suportado aqui).

Resolução nativa

 

FSR Ultra Quality

 

Qualidade FSR

FSR Balanced

 

Desempenho FSR

Resolução nativa

 

FSR Ultra Quality

 

Qualidade FSR

FSR Balanced

 

Desempenho FSR

⇡#Teste de performance

Agora que obtivemos uma característica qualitativa de aumento de escala usando os algoritmos FidelityFX, é hora de descobrir que vantagem na taxa de quadros é dada por FSR com um ou outro fator de escala. Para fazer isso, usamos os mesmos jogos – Anno 1800 e Godfall: eles cobrem uma ampla gama de requisitos de sistema, e uma das vantagens declaradas do FSR é precisamente a disponibilidade do hardware mais heterogêneo para os usuários.

Anno 1800, por um lado, é um projeto relativamente pouco exigente que, com uma resolução moderada, pode lidar com placas de vídeo do passado e até mesmo da geração anterior. Além disso, o próprio ritmo do jogo permite que você atenda a uma taxa de quadros relativamente baixa em face da escassez de recursos de computação da GPU. Por outro lado, Godfall é um típico jogo de ação moderno ambientado em um rico ambiente gráfico. Além disso, o jogo usa traçado de raio, que é conhecido por ser difícil para as placas de vídeo AMD de última geração.

Testamos em três aceleradores AMD, pertencentes a diferentes períodos de tempo e categorias de desempenho: Radeon RX 590, Radeon RX 5700 XT e Radeon RX 6700 XT. Observe que a escolha em favor do RX 6700 XT sobre a antiga série 6000 não é acidental: enquanto o modelo principal, o RX 6900 XT, pode lidar com traçado de raios em Godfall e atingir taxas de quadros decentes com a força bruta da GPU. A RX 6700 XT é uma dessas placas de vídeo, que não será prejudicada por uma ferramenta de upscaling de alta qualidade. Todos os testes foram aprovados com configurações gráficas máximas, incluindo anti-aliasing de tela inteira no Anno 1800 usando multisampling 4x (Godfall usa outro tipo de TAA) e, é claro, ray tracing em Godfall no Radeon RX 6700 XT.

Já que os benchmarks Anno 1800 colocam as placas de vídeo em pé de igualdade, o ganho da taxa de quadros é aproximadamente o mesmo para os três dispositivos ao usar um ou outro fator de escala. O FSR permite que você obtenha os melhores resultados na resolução de 4K, quando o aumento de escala mais suave (e, portanto, de alta qualidade) com um fator de 1,3 em cada lado da tela fornece um aumento médio da taxa de quadros de 33%. Por sua vez, o FSR no modo Performance quase dobra a taxa de quadros e as posições intermediárias das configurações FSR aumentam o desempenho em 54 e 76%, respectivamente.

Em termos absolutos, isso significa que a Radeon RX 5700 XT, que produzia apenas cerca de 40 FPS na resolução original, já no modo FSR Quality atinge uma confortável marca de 60 FPS. A Radeon RX 6700 XT tem suficiente FSR Ultra Quality, mas os proprietários da Radeon RX 590, apesar do aumento de duas vezes na taxa de quadros com o escalonamento mais agressivo, ainda têm que desistir de jogar em 4K.

Quanto à resolução de 1440p, neste caso, como era de se esperar, o ganho de desempenho com o uso de FSR não é tão grande quanto em uma tela de 4K. Em média, FSR Ultra Quality permite que você conte com uma taxa de quadros de bônus de 25%, enquanto FSR Performance aumenta o FPS em 73%. Os índices de FSR intermediários aumentam a produtividade em 43% e 57%, respectivamente. Para jogar a 1440p, as placas de vídeo mais poderosas entre os participantes do teste não precisam de upscaling: a Radeon RX 5700 XT já mantém a taxa de quadros a 60 FPS, e a Radeon RX 6700 XT tem um headroom de taxa de quadros sólido acima da marca confortável. O escalonamento é mais relevante para aceleradores da classe Radeon RX 590: sem upscaling, o último travou em 39 FPS, mas já no modo Qualidade se aproxima de 60.

Godfall coloca sérias demandas no desempenho da GPU e, como resultado, as placas gráficas precisam de dimensionamento de quadros ao máximo. Em 4K, até mesmo o aprimoramento de qualidade FSR mais suave adicionou 46% à taxa de quadros média. No próximo estágio do FSR, a taxa de quadros aumenta em 76% e o dimensionamento com taxas altas pode aumentar a taxa de quadros em 2 a 2,4 vezes. Os aceleradores Radeon RX 6700 XT e Radeon RX 590 responderam melhor à inclusão de upscaling: o primeiro por causa do rastreamento de raios e o segundo por causa da falta geral de poder de processamento na antiga GPU. A Radeon RX 590, como no caso do Anno 1800, não conseguiu atingir uma taxa de quadros confortável de 60 FPS mesmo no modo FSR Performance, mas a Radeon RX 6700 XT, que começa a 36 FPS em resolução nativa, ultrapassou a marca de 60 FPS graças à Qualidade FSR – isto é, ao custo de uma perda moderada de clareza de imagem. Finalmente, o Radeon RX 5700 XT é inicialmente apenas marginalmente inferior ao Radeon RX 6700 XT em desempenho devido ao fato de que o chip AMD da geração anterior não é sobrecarregado com a tarefa de rastreamento de raios. Porém, neste caso, o FSR não dá um ganho tão grande na taxa de quadros: o modo Qualidade tornou possível se aproximar de 60 FPS, mas para superar a linha crítica, você terá que habilitar a opção FSR Balanced.

Às 1440p, o aumento de escala em Godfall é quase tão eficaz quanto no Anno 1800 em uma tela de 4K. A diferença média de desempenho entre a resolução nativa e FSR no nível de qualidade é de 33% da taxa de quadros. Outros fatores de escala são expressos no crescimento da taxa de quadros em 53, 73 e 92%, respectivamente. No entanto, neste caso, o aumento de escala é útil apenas para aceleradores gráficos de baixa potência. Duas placas de vídeo mais antigas dos três dispositivos de teste – a Radeon RX 5700 XT, que não requer traçado de raio, e a Radeon RX 6700 XT com traçado de raio, desenvolvem uma taxa de quadros de pelo menos 60 FPS na resolução original. Mas a Radeon RX 590 de uma posição modesta de 38 FPS subiu para impressionantes 66 graças ao dimensionamento FSR com uma proporção balanceada.

⇡#Achados

A familiaridade com o FidelityFX Super Resolution – a primeira verdadeira ferramenta de upscaling para jogos para placas de vídeo AMD (e todas as outras GPUs sem acesso DLSS) – foi aproximadamente como esperávamos, sabendo quais algoritmos estão no coração desta tecnologia. O FSR permite que você descarregue significativamente a GPU ao renderizar em uma resolução mais baixa e, portanto, oferece um aumento perceptível na taxa de quadros. Acima de tudo – nos casos em que o desempenho é especialmente deficiente: por exemplo, quando as placas de vídeo da série Radeon 6000 têm que executar o rastreamento de raios ou durante a reprodução em hardware da geração anterior e da última. Mas não estávamos preocupados com o desempenho de qualquer maneira. A questão principal é – que perda de clareza de imagem você terá que tolerar para extrair taxa de quadros adicional do FSR? Nós assumimos

E assim aconteceu, mas devo admitir que agora o algoritmo alternativo se aproximou muito mais do DLSS. As configurações de alta qualidade FSR são comparáveis ​​em desempenho aos modos DLSS rápidos, o que não é uma façanha ruim para a tecnologia que não depende do aprendizado de máquina. Mas os fatores de escala agressivos que são maiores do que os fornecidos pela Qualidade FSR, é melhor não mexer nisso – a menos que haja outra maneira de rodar seu jogo favorito com uma taxa de quadros aceitável. E essa é outra vantagem do DLSS sobre o FidelityFX Super Resolution, pois a rede neural reconstrói os detalhes do frame original de forma mais eficiente quando o algoritmo tem que trabalhar em condições de deficiência de informação. Mas, é claro, a principal vantagem do FSR é sua versatilidade. Temos certeza de que a maioria dos jogadores que foram forçados a adiar a atualização da placa gráfica devido a