Erste Testberichte zu AMDs "FidelityFX Super Resolution" zeigen Stärken & Schwächen des DLSS-Kontrahenten

Mit dem Radeon-Treiber 21.6.1 [1] hat AMD am 22. Juni seinen DLSS-Kontrahenten "FidelityFX Super Resolution" (FSR) der Allgemeinheit zugänglich gemacht, gleichfalls erschienen eine Reihe von Testberichten hierzu. Dabei sind FSR und DLSS derzeit nur indirekt vergleichbar, da kein Spiel mit gleichzeitiger Unterstützung beider Grafik-Features [2] existiert. Dennoch ist natürlich die mit FSR erzielbare Grafikqualität das große Thema der entsprechenden Testberichte. Jene wird zumeist gelobt und kommt (in den höheren Qualitätsstufen) auch deutlich besser heraus, als die zur FSR-Ankündigung [3] vorliegenden Vergleichsbilder es vermuten lassen haben.

Allerdings läßt sich auch ohne Direktvergleich sagen, dass die technisch klar abweichende Gestaltung gegenüber nVidias DLSS eine gleichwertige Bildqualität ganz automatisch verhindert: Denn FSR ist prinzipiell nur ein Upscaler mit Nachschärfung – womit beispielsweise kein Fall denkbar ist, eine etwas bessere Bildqualität als mit nativem Rendering zu erreichen. In dieser Frage ist DLSS weiterhin technologisch vorn, denn über die temporale Komponente seit DLSS-Version 1.9 gibt es nicht nur eine beachtbar höhere Bildqualität als bei FSR, sondern vor allem auch die Chance, mit guter Implementierung das native Rendering bei der Bildqualität sogar zu schlagen (technischer Hintergrund ist, dass wegen der temporalen Komponente mehr Bildinformationen als mit nativem Rendering zur Verfügung stehen).

In der Summe bedeutet dies letztlich: Auf gleicher Kantenskalierung ist DLSS zwangsläufig besser, die beste DLSS-Qualität erreicht oftmals eine zum nativen Rendering gleichwertige Bildqualität. Dies ist bei DLSS=Quality je nach Implementierung und Spielszene schwankend – mal ist es (etwas) schlechter, mal aber sogar besser als natives Rendering. Jene Qualitätsschwankung sollte bei FSR kleiner ausfallen, da die temporale Komponente fehlt – gleichzeitig kann FSR jedoch wie gesagt nicht mit DLSS auf gleicher Kantenskalierung mithalten. Dass die einzelnen FSR- und DLSS-Modi mit gleicher Kantenskalierung jeweils gleich benannt sind, ergibt also einen Trugschluß: FSR=Quality ist (von der Bildqualität her) keineswegs mit DLSS=Quality vergleichbar.

Mangels möglicher Benchmark-Vergleiche zwischen DLSS und FSR spielt dies derzeit noch keine Rolle, sollte aber zukünftig beachtet werden: FSR=UltraQuality erreicht nur im Fall einer mittelmäßigen DLSS-Implementierung die Bildqualität von DLSS=Quality, in jedem Fall verbietet sich jedoch der Benchmark-Vergleich von FSR=Quality gegen DLSS=Quality. Damit ist FSR jedoch auch bei der erzielten Performance ineffektiver als DLSS: FSR braucht die höheren Kantenskalierung, um von der Bildqualität her (halbwegs) gleichwertig zu sein, womit (derzeit) keine Chance besteht, mit FSR eine gleichwertige Performance auf ähnlicher Bildqualität zu erzielen. DLSS=Quality erzielt üblicherweise Performancegewinne von 60-90%, was in jedem Fall oberhalb des mit FSR=UltraQuality (bei nur mit Augenzudrücken ähnlicher Bildqualität) erzielten Performancegewinns liegt:

Dennoch wird FSR von den Hardwaretestern derzeit allgemein wohlwollend aufgenommen – was vornehmlich an der gänzlich anderen Stoßrichtung von FSR liegt. Denn während DLSS ein Feature zugunsten rein von nVidias RTX-Beschleunigern ist, steht FSR faktisch jeder DirectX-11-Hardware zur Verfügung, ist hierfür nicht einmal ein Treibersupport notwendig. So unterstützt FSR offiziell auch die nVidia-Serien GeForce 10, 16, 20 & 30, inoffiziell läuft es hingegen out-of-the-box auf jeder DirectX-11-Hardware inklusive integrierten Lösungen (Beispiel mit einer Core i9-11900K iGPU [6]). Notwendig ist allein der Einbau durch den Spieleentwickler (ist angeblich an einem Tag zu erledigen [7]) – und dass jener den FSR-Support nicht gerade künstlich auf nur die offiziell unterstützten Grafiklösungen beschränkt.

So oder so steht FSR somit für eine deutlich breiteren Palette an Grafiklösungen zur Verfügung – darunter auch vielen Grafiklösungen des mittleren wie niedrigen Performancebereichs, welche einen solchen Performance-Boost auch wirklich notwendig haben. Während DLSS in erster Linie dafür erdacht wurde, den Performance-Hit von RayTracing [8] abzuschwächen, kann FSR zwar genauso für diesen Zweck benutzt werden, ist aber zusätzlich auch noch als Performance-Boost für alle anderen Situationen interessant – gerade eben wegen der Öffnung für jegliche Hardware, auch des LowCost- und iGPU-Bereichs. Und in diesem Bereich ist dann eben auch die zu DLSS nicht gänzlich vergleichbare Bildqualität vollkommen verzeihbar, geht es dort eher um die Erzielung eines Mindestmaß an Framerate.

Während AMD an dieser Front unbestreitbar etwas für die gesamte Gamer-Community – inklusive also auch der Intel- und nVidia-Nutzer – tut, reicht das derzeit vorliegende FSR jedoch nicht aus, um mit nVidia bezüglich der RayTracing-Performance zu konkurrieren. Dies kann AMD aufgrund der zurückhängenden RayTracing-Grundperformance der Radeon RX 6000 Serie [9] derzeit sowieso nicht erreichen, somit stellt sich diese Frage eher erst für zukünftige AMD-Hardware. Dann wird man jedoch genauer hinschauen, wie Bildqualität & Performance von AMD mit RayTracing samt FSR sowie nVidia mit RayTracing samt DLSS liegen. AMD braucht vermutlich für diesen Anwendungszweck eine Weiterentwicklung von FSR, welche eine näher am nativen Rendering liegende Bildqualität mit zu DLSS vergleichbarem Performance-Boost verbindet.

Nachtrag vom 24. Juni 2021

Mit der Meldung über AMDs "FidelityFX Super Resolution" wurde nicht wirklich gut ausgeführt, woher die höhere Bildqualität von DLSS bzw. die Möglichkeit herkommt, eine bessere Bildqualität als natives Rendering zu erzielen – was hiermit nachgeholt werden soll: DLSS setzt hierfür erstens auf ein Deeplearning unter höherer Auflösung – könnte bei idealen Lernergebnissen also sogar jederzeit die native Bildqualität schlagen. Allerdings wird ab DLSS 1.9 kein Spiel-spezifisches Deeplearning mehr eingesetzt, sondern ein generisches – welches auch mit neuem Content funktioniert, ohne dass hierfür ein Deeplearning jemals angesetzt wurde. Ab DLSS 1.9 kommt der neu eingeführten temporalen Komponente wahrscheinlich die Hauptlast zu, denn hiermit wird das zu bearbeitende Bild mit zeitlich minimal versetzten Bildern verglichen. Damit kommen deutlich mehr Informationen ins Spiel, welche dann die Grundlage dafür bilden, dass DLSS ab Version 1.9 deutlich bessere Bewertungen einfahren konnte und teilweise auch mal die native Bildqualität schlägt.

Die temporale Komponente von DLSS ergibt zudem einen erheblichen Nutzen im Bewegtbild durch Vermeidung von Aliasing bei kleinteiligen Objekten sowie Vermeidung von Texturenflimmern – was auf Screenshots oftmals nicht darstellbar ist. Jener gegenüber FSR gänzlich abweichende Ansatz kann allerdings durchaus auch in die falsche Richtung hin ausschlagen: Eine schlechte Implementierung von DLSS ist durch FSR in höchster Qualitätsstufe schlagbar. Die Vorteile von FSR sind jedoch generell woanders angesiedelt: Einfache Implementierung ohne irgendwelche Verpflichtungen gegenüber dem Feature-Entwickler, (sehr) hohe Hardware-Kompatibililität, Beschleunigung auch von leistungsschwachen Grafiklösungen (für Spiele-Entwickler zur Erweiterung des Zielpublikums interessant) und eine gute Kalkulierbarkeit von Bildqualitätsverlust zu Performancegewinn wären hierzu zu nennen. Es dürfte für die Spieleentwickler voraussichtlich schwer werden, an FSR vorbeizugehen – gerade da es sich letztlich immer nur um eine Option handelt, natives Rendering jederzeit möglich bleibt.

Nachtrag vom 1. Juli 2021

Laut der PC Games Hardware [10] schummelt ein auf Github [11] downloadbarer Mod tatsächlich AMDs FSR in GTA V. Hierbei wurden augenscheinlich FSR-Dateien eines anderen Spiels verwendet, aber die Sache funktioniert trotzdem ganz gut und ersetzt dort den Spiel-eigenen Upscaler mit einer besseren Bildqualität. Eine durch die Spiel-Entwickler explizit angepasste Version könnte sicherlich noch bessere Ergebnisse liefern und auch generell ist dieser Fall nicht zu verallgemeinern: Es funktioniert wohl nur, weil GTA V wie gesagt bereits selber einen Upscaler mitbringt. Für einen breiteren Support bestehender Spiele auf FSR müssten wohl deren Entwickler nachträglich mit anpacken – was für ältere Spieletitel dann nicht besonders wahrscheinlich ist.

Interessanter ist FSR eher für neuere Spieletitel, welche mit älteren Grafikkarten vielleicht nicht mehr schnell genug laufen. Hierfür haben Hardware Canucks @ YouTube [12] ein paar FSR-Benchmarks mit Radeon RX 580, GeForce GTX 1060 & 970 unter den vier FSR-Titeln Anno 1800, Godfall, The Riftbreaker und Terminator: Resistance angestellt (die Benchmarks der Karten sind untereinander nicht vergleichbar, da teilweise mit abweichenden Bildqualitäts-Settings durchgeführt). Dabei zeigten sich gutklassige Performance-Gewinne durch FSR, welche zwar nicht ganz so groß ausfallen wie bei der Radeon RX 6800 XT, aber dennoch den Nutzern dieser älteren Grafikkarten entscheidend weiterhelfen sollten, sofern irgendwo Performance-Sorgen auftauchen. Interessant ist dabei, dass jene GeForce GTX 970 problemlos alle vier Testspiele mitmachte. Dies deutet darauf hin, dass die Spieleentwickler durchgehend keine Ausschlußsperren implementiert haben – was somit auch jede andere frühere DirectX-11-Hardware zu FSR in die Lage versetzen sollte.

Nachtrag vom 15. Juli 2021

AMDs FSR-Feature ist nun unter vier weiteren Spielen verfügbar (Arcadegeddon, Necromunda Hired Gun, Edge of Eternity & Resident Evil Village), gleichzeitig ist das Feature nunmehr offiziell OpenSource und wird damit auf AMDs OpenGPU-Webseite [13] entsprechend dokumentiert. Mittels dieser FSR-Dokumentation (PDF) [14] ergibt sich auch der Hinweis auf einen kleinen technischen Unterschied bei der FSR-Realisierung auf älteren und neueren Beschleunigern: Die neueren nutzen FP16-Genauigkeit, die älteren hingegen (mangels dieses Features) nur einen Fallback auf FP32-Genauigkeit – was jene älteren Beschleuniger letztlich etwas an Performance kosten dürfte (allerdings immer noch gutklassige Ergebnisse hervorbringt [15]). Auffallend ist zudem AMDs explizite und mehrfache Betonung des Begriffs "FSR 1.0", was man als letzten Hinweis darauf ansehen darf, dass AMD am FSR-Projekt weiterhin arbeiten und sicherlich auch noch bessere FSR-Varianten herausbringen wird.

[16]
AMD FSR 1.0: FP32- & FP16-Nutzung [17]

Nachtrag vom 18. Juli 2021

VideoCardz [18] thematisieren erste Direkt-Vergleiche von AMDs FSR und nVidias DLSS unter Necromunda Hired Gun sowie Marvel’s Avengers als den ersten Spiele-Titeln, welche gleichzeitig beide Upscale-Technologien unterstützen. Im Fall von Necromunda Hired Gun läuft es dabei unter den jeweils höchsten FSR/DLSS-Qualitätseinstellungen grob auf einen Bildqualitäts-Gleichstand hinaus, während Marvel’s Avengers eher klar zugunsten von DLSS ausgeht. Generell braucht es hierfür mehr Vergleiche und mehr Vergleichs-Objekte, denn während die FSR-Qualität eher gleichbleibend ist, kann die DLSS-Qualität durchaus je nach Spiel und Implementierung schwanken. Üblicherweise sagt man, dass DLSS mit einer suboptimalen Implementierung durchaus von FSR erreicht oder gar geschlagen werden kann, die hochwertigen DLSS-Implementierungen hingegen klar außerhalb der Reichweite von FSR (1.0) liegen.

Gut zeigt sich dies vor allem an einem Direktvergleich seitens 4r7hur @ Twitter [19] mit DLSS=Quality, FSR=Quality und nativer Bildqualität jeweils auf der 4K-Auflösung bei Marvel’s Avengers. Die FSR-Qualitätsstufe ist hierbei leider nicht maximiert (UltraQuality stände noch zur Verfügung), der releveante Punkt liegt aber sowieso woanders: FSR erreicht hier nahezu die native Bildqualität, die Differenzen sind minimal. DLSS ist (auf den ersten Blick) gar nicht gravierend besser, zeigt aber einen Effekt, den eben nur DLSS (über den gewählten technischen Ansatz der temporalen Komponente) erreichen kann: Die Haare in der Stirn sind sehr deutlich besser aufgelöst als selbst bei der nativen Bildqualität. Während nativ und FSR in dieser Frage immer noch klar wie Computergrafik aussehen, kommt DLSS an genau dieser Stelle einen klaren Schritt näher an Video-realistische Grafik heran.

[20]
Bildqualitäts-Vergleich: DLSS vs. FSR vs. native Bildqalität unter Marvel’s Avengers [21]   © 4r7hur @ Twitter [19]