AMD Fidelity FX Super Resolution – utmanaren till Nvidia DLSS är här

Att driva runt dagens spel i 60 bilder per sekund, eller högre nivåer för den delen, är inte alltid helt lätt. Högre upplösingar, uppvridna detaljnivåer och nya tekniker som ray tracing kan göra livet surt för den som vill uppleva de senaste titlarna i sin fulla prakt, där även grafikkorten i värstingklassen denna generation får det tufft att producera ett rimligt flyt om man ämnar att spela i 4K UHD.

Den som önskar att höja bildfrekvensen har givetvis möjligheten att vrida ned detaljnivåerna och stänga av de prestandakrävande teknikerna, men då missas också en del av det trevliga ögongodiset. Ett annat alternativ är att behålla de grafiska effekterna på en hög nivå och istället låta grafikkortet rendera scenen med ett lägre pixelantal för att sedan använda någon form av uppskalningsalgoritm, för att presentera resultatet enligt målupplösningen för bildskärmen.

Uppskalning i spel är verkligen inget nytt, då detta exempelvis är vanligt förekommande på både föregående och nuvarande generations spelkonsoler. Då beräkningskraften hos dessa maskiner inte alltid räcker till för att exempelvis driva ett spel i 3 840 × 2 160 pixlar behöver utvecklarna ta till knep som checkerboard-rendering eller temporal uppskalning för att rendera scenen i en lägre upplösning och sedan enligt bästa förmåga försöka fylla ut de resterande pixlarna som målupplösningen kräver.

På PC-sidan har trenden med uppskalning varit betydligt mindre förekommande fram tills för ett par år sedan, mycket för att datorentusiaster ofta har varit mer benägna att insistera på att rendera spelet enligt bildskärmens faktiska upplösning. I takt med en inbromsning av ökad beräkningskraft mellan grafikkortsgenerationerna har dock behovet framkommit för uppskalning i PC-spel, samtidigt som acceptansen för olika rekonstruktionstekniker ökat i entusiastkåren.

Ett av de stora genombrotten på denna front kom för ett par år sedan, då Nvidia introducerade sin teknik DLSS (Deep Learning Super Sampling). Idén bakom tekniken var att använda sig av Tensor-kärnorna i den då nylanserade RTX-familjen av grafikkort, för att applicera en maskininlärningsmodell och skala upp spelet med hjälp av AI. Resultatet var dock allt annat än bra, där den slutgiltiga bilden tappade en hel del detaljer och upplevdes som väldigt suddig.

Medan många vid det här laget hade skrivit av tekniken som menlös gav Nvidia inte upp och under förra året lanserades version 2.0 av DLSS. För den nya upplagan använder sig nu företaget av information från tidigare renderade bildrutor ihop med rörelsevektorer i grafikmotorn för att avgöra vilken riktning pixlarna färdas i. Detta kombinerades med en mer generell maskininlärningsmodell, vilket i slutändan ger en högre bildfrekvens och ett trevligt visuellt resultat.

DLSS 2.0 är dock inte en helt kompromisslös teknik, då det fortfarande kan finnas en del fall av temporala artefakter i den slutgiltiga bilden – och speciellt om den renderas från en väldigt låg upplösning. Ovanpå detta kräver tekniken att utvecklaren lägger tid på att implementera den i sitt spel samtidigt som kompatibiliteten är nedlåst till grafikkort ur RTX-serien, då DLSS kräver Tensor-kärnor för att fungera. Det sistnämnda lämnar med andra ord GTX-serien och AMD:s Radeon-kort ute i kylan.

Idag lanserar AMD sitt svar på Nvidia DLSS i form av Fidelity FX Super Resolution. Tekniken, som vi kommer att kalla för FSR hädanefter, är en öppen uppskalningsalgoritm som körs på grafikkretsens shaderenheter – något som gör den relativt hårdvaruagnostisk ställd mot Nvidias DLSS. Detta innebär att tekniken inte bara fungerar på företagets egna Radeon-kort utan även på många av Nvidias modeller ur RTX- och GTX-serien – även om det ska sägas att den optimerats mot de förstnämnda.

Tekniken bakom FSR kan vid en första anblick verka ganska rudimentär i jämförelse med andra uppskalningstekniker. Anledningen till detta är att den inte använder sig av varesig temporal information från tidigare renderade bildrutor eller rörelsevektorer i själva grafikmotorn. Istället sker en mer renodlad uppskalning från den lägre renderingsupplösningen till skärmens målupplösning.

Som synes på bilden ovan renderar spelets grafikmotor först scenen i en lägre upplösning, varpå kantjämning och eventuell tonkurva för HDR appliceras. Därefter skrider FSR till verket och skalar upp bilden via en AMD-utvecklad algoritm till målupplösningen, varpå scenen analyseras och ett skärpefilter i samma anda som företagets Content Aware Sharpening (CAS) appliceras.

Efter uppskalningen och skärpefiltret applicerar sedan grafikmotorn eventuella effekter som kan introducera brus i bilden, exempelvis filmkornighet och kromatisk aberration. I sista steget renderas spelets gränssnitt (HUD) i samma upplösning som målupplösningen för att undvika suddiga element och sedan visas den slutgiltiga bilden på bildskärmen.

Likt Nvidias DLSS har AMD implementerat flertalet förinställda detaljlägen för FSR, där dessa sträcker sig från Ultra Quality till Performance. Varje läge motsvarar ett steg ned på spelets interna renderingsupplösning, där vi vid spelande i tungdrivna 3 840 × 2 160 pixlar renderar scenen i 2 954 × 1 662 pixlar om detaljlägen Ultra Quality används. För att istället maximera prestandan med detaljläget Performance, renderas scenen i 1 920 × 1 080 pixlar.

Av förståeliga skäl blir det visuella slutresultatet av uppskalningen bättre ju högre den interna renderingsupplösningen är. Enligt AMD själva bör Ultra Quality och Quality ge resultat som är relativt lika en scen som renderats i full upplösning. Gällande det mest prestandagivande läget Performance är de dock tydliga med att ett märkbart tapp i bildkvalitet kommer att ske, och därför bör det endast användas om hög bildfrekvens prioriteras över visuell kvalitet.

Grafikkort som är kompatibla med Fidelity FX Super Resolution

• AMD Radeon RX 6000(M)-serien

• AMD Radeon RX 5000(M)-serien

• AMD Radeon VII

• AMD Radeon RX Vega 56/64

• AMD Radeon RX 500-serien

• AMD Radeon RX 480/470/460

• AMD Ryzen med integrerad Radeon-grafik

• Nvidia Geforce RTX 3000-serien

• Nvidia Geforce RTX 2000-serien

• Nvidia Geforce GTX 1600-serien

• Nvidia Geforce GTX 1000-serien

Som vi tidigare nämnt är AMD:s FSR med eller mindre hårdvaruagnostisk, vilket innebär att den fungerar över en bred skara olika grafikkort från både det röda och gröna laget. Det finns dock en nedre gräns, vilket för AMD är satt till "Polaris"-baserade Radeon RX 400-serien medan det för Nvidia fungerar ned till Geforce GTX 1000-serien i "Pascal"-familjen.

FSR kräver likt Nvidia DLSS att tekniken implementeras i spel, där vi vid dagens lansering ser stöd för sju titlar. Senare under året kommer stöd att lägga till i mer namnkunniga spel som Far Cry 6, Resident Evil Village och DOTA 2. AMD hävdar att FSR är väldigt enkelt för spelutvecklare att lägga till i grafikmotorerna ställt mot andra uppskalningstekniker, och att över 40 utvecklare arbetar med att lägga till tekniken i sina spel framöver.

Komponenter i testsystemet

För dagens test av AMD FSR använder vi oss av redaktionens sedvanliga testsystem för grafikkortstester. Vi laddar här upp med de två rivalerna Radeon RX 6800 XT och Geforce RTX 3080, vilka kommer stå till tjänst för de högupplösta testerna vid 3 840 × 2 160 pixlar. Ovanpå det plockas de gamla trotjänarna Radeon RX 480 och Geforce GTX 1060 fram ur gömmorna, där dessa kommer att användas för de lågupplösta testerna vid 1 920 × 1 080 pixlar.

I spelväg har vi fått tillgång till förhandsversioner av spel med aktiverat FSR-stöd. Av dessa väljer vi ut Godfall, Terminator: Resistance och Anno 1800 som får stå till tjänst för prestandamätningarna och bildkvalitetsbedömningen. Drivrutiner som används är Radeon Software 21.6.1 samt Geforce Drivers 466.77, där de förstnämnda har begåvats med uttalade optimeringar för FSR.

Godfall med målupplösningen 3 840 × 2 160 pixlar

Vi börjar med Godfall i upplösningen 3 840 × 2 160 pixlar ihop med duon högpresterande grafikkort från AMD och Nvidia. Detaljinställningen är här satt till Epic samtidigt som ray tracing används. Vi har specifikt stängt av Fidelity FX CAS i spelet då det lägger på ytterligare ett skärpefilter ovanför det som appliceras av FSR.

Med spelet ställt till 4K UHD utan FSR har Geforce RTX 3080 ett marginellt övertag med några enstaka bildrutor extra. Med AMD:s bilduppskalning aktiverat är det otroligt jämnt mellan korten där det bara är någon bildruta som skiljer. Det gäller fram till sista läget som är Performance, där Radeon RX 6800 XT lyckas knipa åt sig några extra bildrutor.

Gemensamt tar båda korten enorma kliv i prestanda där gröna laget ökar med 32 procent till närmsta Ultra Quality, och nära dubbla prestandan i Performance. Röda laget ger något större ökningar som inleds med 45 procent högre prestanda i Ultra Quality och mer än dubbla i Performance.

Bildkvalitetsmässigt ser Ultra Quality-läget ganska bra ut för objekten som är relativt nära spelaren, med endast ett fåtal skärpeartefakter att skåda som dock är väldigt svåra att uppfatta i rörelse. För objekt i fjärran syns dock en märkbart tapp i både skärpa och detaljrikedom. Quality-läget kan även det vara gångbart för ett snabbt spel som detta, även om vi återigen ser ett ytterligare märkbart tapp i detaljer på objekt längre bort.

I Balanced och Performance blir nedgraderingarna i bildkvalitet väldigt påtagligt både när det kommer till skärmdumparna och den subjektiva upplevelsen när spelet är i rörelse. Det funkar för den som bara är ute efter högre bildfrekvens och inte bryr om den visuella presentationen, men här hade vi istället föredragit att vrida ned spelets detaljreglage och använt något av de högre lägena av FSR.

Godfall med målupplösningen 1 920 × 1 080 pixlar

Vidare mot den lägre upplösningen där de svagare korten Radeon RX 480 och Geforce GTX 1060 växlas in i maskinen. Detaljinställningarna är här samma som vid den höga upplösningen.

Med lägre och framför allt äldre generationens grafikkort syns det inte alls lika stor prestandaförbättring med FSR igång även om det är i Performance-läget. Då vi redan börjar vid den en ganska låg upplösning kommer av naturliga skäl prestandavinsterna inte heller vara lika stora, då belastningen läggs över på andra komponenter än grafikkortet när vi renderar scenen långt under 1080p.

I och med att vår målupplösning är 1080p blir resultatet av uppskalningen inte fullt lika bra som vid högre upplösningar där det finns fler pixlar att interpolera från. Ultra Quality ser inte helt oväntat bäst ut av de olika detaljlägena, där många av de närliggande texturerna är rätt nära native-bilden. Det sker dock återigen märkbara tapp på objekt i fjärran samtidigt som kistan framför spelaren tappar skärpa.

När vi går under Ultra Quality tar skärpan och detaljerna ytterligare smällar. Quality är inte katastrof, men Balanced och Performance bjuder inte på en särskilt rolig upplevelse oavsett om vi granskar skärmdumpar eller upplever dem på riktigt framför skärmen i rörelse.

Terminator: Resistance med målupplösningen 3 840 × 2 160 pixlar

Redan med Terminator: Resistance i sin ursprungliga upplösning har Nvidia Geforce RTX 3080 ett märkbart övertag i prestanda. När FSR aktiveras för båda lagen ser däremot AMD den största procentuella vinsten där bland annat Performance dubblar bildfrekvensen. För Nvidia handlar det om en ökning runt 78 procent.

Det läget som är mer intressant är såklart Ultra Quality som inte sabbar bildkvaliteten allt för mycket och fortfarande ger en trevlig prestandaökning. Återigen ser AMD den största procentuella vinsten på 44 procent ställt mot Nvidias 38 procent. Med det sagt hamnar det gröna laget på en högre bildfrekvens tack vare sin ledning från början, med dryga 19 procent skillnad mot AMD i Ultra Quality.

I scenen från Terminator: Resistance gör faktiskt skärpefiltret ett bra jobb med att lyfta fram detaljer i texturen på tegelväggen samt dörren när Ultra Quality-läget används. Det område där man ser att det rör sig om en uppskalad bild med skärpning är lampan ovanför dörren, men det är inget som sticker ut nämnvärt i rörelse. I Quality-läget tappar vi detaljökningen i väggtexturen, men scenen ser ändå fullt duglig ut.

I Balanced och Performance börjar suddigheten ta ut sin rätt, där specifikt det sistnämnda läget inte är att rekommendera för den som värdesätter bildkvalitet överhuvudtaget – även om prestandan ser väldigt bra ut.

Terminator: Resistance med målupplösningen 1 920 × 1 080 pixlar

Med spelet ställt till lägre upplösningen 1 920 × 1 080 pixlar kan äldre generationens grafikkort fortfarande driva runt titeln med vettig bildfrekvens. Lyckligtvis ser båda korten trevliga prestandaökning med FSR aktiverat där Performance-läget ger dryga dubbla prestandan för båda lagen.

Med siktet ställt på Ultra Quality ser Nvidia största vinsten här med dryga 32 procent ökning, ställt mot AMD:s som inte når liknande nivåer utan stannar vid 28 procent ökning. Oavsett är det trevliga förbättring som är väldigt eftertraktade med äldre grafikkort som får svettas väldigt mycket i moderna spel.

Tyvärr är upplösningssystemet i Terminator: Resistance väldigt krångligt när man vill sätta en nivå som är under skärmens riktiga upplösning (i vårt fall 4K UHD). Det kräver att man ställer om spelet i fönsterläge och att man ändrar upplösningen på skrivbordet till den önskade nivån, något som ställde till det när vi skulle läsa ut vettiga skärmdumpar.

Av den anledningen blev vi tvungna att slopa 1080p-bilderna för spelet, men ur en subjektiv synpunkt påminner upplevelsen om den från Godfall. Ultra Quality ser dugligt ut, men inte på samma nivå som när vi skalade från 4K UHD. De lägre detaljnivåerna är generellt sett för suddiga för att upplevas som godkända.

Anno 1800 med målupplösningen 3 840 × 2 160 pixlar

Anno 1800 inleds med en väldigt jämn kamp mellan Nvidia och AMD med spelet ställt till 4K UHD utan FSR. När det sistnämnda väl aktiveras tar Nvidia ledningen med 49 procent förbättring i Ultra Quality, ställt mot 39 procent för AMD:s del. Det innebär en dryga 12 procentenheter prestandaskillnad mellan korten.

Sista steget i FSR är Performance-läget där Nvidia utökar sin ledning med hela 146 procent högre prestanda ställt mot spelet i sin grundupplösning. Liknande ökning syns även för AMD med hela 129 procent upp i prestanda med FSR i Performance-läget.

Anno 1800 är ett intressant exempel av spel där Ultra Quality-läget gör riktigt bra ifrån sig. Skärpefiltret är bra på att lyfta fram detaljer i taken på husen, och generellt sett ser scenen ganska trevlig ut ihop med prestandavinsterna. Det finns vissa brister där skärpealgoritmen inte verkar kicka in, som de vita taken i nedersta högra hörnet samt de gröna dörrarna på ladan, men det är inget man direkt tänkter på vid spelande.

Skärpan och detaljerna på taken försvinner när vi ändrar till Quality-läget, och nu börjar även en viss kantighet kunna skönjas utmed modellerna till följd av den lägre renderingsupplösningen. Temat fortsätter ned mot Balanced och Performance, där den visuella presentationen blir lidande av kantiga konturer och mer suddighet.

Anno 1800 med målupplösningen 1 920 × 1 080 pixlar

Trots lägre upplösning har gamla Radeon RX 480 och Geforce GTX 1060 svårt att hålla 60 FPS i Anno 1800. Där hjälper FSR till på traven och redan med Ultra Quality är det betydligt bättre med ungefär 28 procent prestandaförbättring för båda lagen. Anno-serien kräver heller inte hög uppdateringsfrekvens för att få en bra spelupplevelse, men det är såklart trevligt att slippa att bilden hackar.

För den som faktiskt vill ha lite fler bilder kastade i ansiktet ger Performance-läget möjlighet till det. Det röda laget ser en förbättring runt 81 procent med Performance, ställt mot Nvidia som tappar något och landar på 78 procents skillnad mot grundupplösningen.

När det ska skalas upp till 1080p är det Ultra Quality-läget som gör sig bäst, även om det går att skönja ett tapp i bildkvalitet både vid granskning av skärmdump samt subjektivt vid spelande. Vid Quality-läget blir det uppenbart att upplösningen som skalas från är ganska låg, med ytterligare suddighet och kantiga konturer på byggnaderna.

Sista anhalterna vid Balanced och Performance är bildkvaliteten inte särskilt rolig, där det sistnämnda läget ser ut som att man lagt på ett lätt lager av gaussisk suddighet över bilden.

AMD FSR mot traditionell uppskalning med Fidelity FX CAS

Då FSR använder sig av en ny uppskalningsalgoritm ihop med en vidareutvecklad version av företagets skärpeteknik kan det vara intressant göra en jämförelse mot traditionell upplösningsskalning och Fidelity FX CAS. Vi använder oss här av Terminator: Resistance i FSR:s Ultra Quality-läge och jämför med en motsvarande upplösningskalning (0,77) med och utan skärpetekniken Fidelity FX CAS aktiverad.

Som synes gör trevligt nog FSR i sitt Ultra Quality-läge ett riktigt bra jobb ställt mot traditionell upplösningsskalning med AMD:s skärpefilter CAS. Scenen känns generellt mer detaljrik med FSR, och speciellt om man jämför mot den endast uppskalade varianten, där denna känns väldigt suddig.

Bildkvalitet i Control med Nvidia DLSS

Då det dessvärre inte finns någon speltitel i dagsläget som har stöd för både AMD FSR och Nvidias DLSS går det inte att dra några exakta jämförelser mellan teknikerna. Vi vill dock ändå passa på att plocka in några jämförande bilder från Remedys actionpangare Control, där vi kan kika närmare på hur de olika detaljlägena av DLSS står sig kvalitetsmässigt mot en ouppskalad scen i spelet.

Control med målupplösningen 3 840 × 2 160 pixlar

När vi skalar upp till 4K UHD står sig Quality-läget med DLSS väldigt bra, där det lyfter fram en hel del detaljer både i närhet och i fjärran. Vid kritisk granskning kan affischen i mitten av scenen bedömas som något överskärpt samtidigt som det finns vissa mindre kantutjämningsartefakter på guldlisterna mot den övre delen av träpanelerna. I rörelse vid spelande var detta dock inget vi reflekterade över rent subjektivt.

Även Balanced och Performance ser faktiskt ganska vettiga ut, där speciellt Performance imponerar starkt sett till att den interna renderingsupplösningen här är 1080p. Det finns givetvis tydliga spår i kanterna på golvet och listerna att renderingen sker från en ganska låg upplösning samtidigt som kantutjämningsartefakterna är mer påtagliga, men det finns dock ingen antydan till suddigheten som är vanligt förekommande hos FSR i Performance-läget.

Control med målupplösningen 1 920 × 1 080 pixlar

När vi granskar bilderna från den lägre upplösningen i Control blir det tydligt att det finns färre pixlar att ta av för uppskalningen vilket försämrar resultatet. Det gröna lagets teknik undviker till stor del blurrigheten vi såg hos AMD:s FSR, men det blir dock uppenbart att bildkvaliteten fortfarande blir ganska lidande.

Sammanfattande tankar kring AMD Fidelity FX Super Resolution

Det börjar bli ganska tydligt att vi står inför en framtid där olika tekniker för att "fuska" fram en slutgiltig målupplösning kommer att bli vardagsmat på PC-spelmarknaden. Oavsett om det rör sig om Variable Rate Shading för att sänka shaderupplösningen dynamiskt eller rena upplösningsskalare som DLSS och FSR, så behövs det smarta knep för att hålla bildfrekvensen uppe med minimal subjektiv kvalitetsförlust när spelens ögongodis överskrider grafikkortens beräkningskraft.

Med Fidelity FX Super Resolution tar AMD en intressant, om än mycket mer simpel väg, än andra typer av uppskalningstekniker på marknaden. Målet tycks i första hand vara att göra tekniken enkel att implementera för spelutvecklarna, samt att göra den tillgänglig för en bred skara olika grafikkort utan krav på specifika hårdvarufunktioner inuti grafikkretsen.

Resultatet blir något som landar mitt emellan temporala uppskalare som använder intilliggande bildrutor för att rendera slutbilden och en "dum" uppskalare med ett skärpefilter. Den upplevda kvalitetsnivån när man använder teknikens Ultra Quality-läge kan bedömas som bra, där scenen i vissa fall begåvas med en högre upplevd detaljrikedom än när den renderas i full upplösning.

Det är på sitt sätt lite imponerande vad AMD lyckats åstadkomma med en ren uppskalning utan att ta hjälp av information från andra bildrutor. En fördel med att använda denna typ av uppskalning är att man undviker de temporala artefakter som kan uppstå med andra mer avancerade tekniker. Samtidigt finns det en klar nackdel med att inte använda en temporal uppskalningsteknik, då man oundvikligen kommer att få ett större detaljtapp och suddighet i scenen när uppskalningen sker.

Även i det vassaste Ultra Quality-läget sker oundvikligen ett detaljbortfall, vilket visserligen är ganska marginellt i rörelse men dock fullt synligt om man väl börjar leta efter det. Det är dock betydligt mer påtagligt i de lägre detaljlägena, där det blir väldigt tydligt att scenen renderas i en lägre upplösning utan att ytterligare information tillförs vid uppskalningen från andra bildrutor – med sämre detaljrikedom och suddighet som resultat.

Ställt mot Nvidias DLSS skulle vi rent subjektivt säga att det gröna laget har en tydlig fördel över hela brädet, där särskilt uppskalning från riktigt låga upplösningar ser betydligt bättre ut med den AI-baserade uppskalaren. DLSS är inte på något sätt perfekt, då det fortfarande finns vissa problem med temporala artefakter, men när man testar båda teknikerna efter varandra i rörelse är det svårt att komma ifrån att Nvidias teknik ser bättre ut.

Den stora fördelen med FSR är faktumet att den är i princip hårdvaruagnostisk och därmed fungerar på betydligt fler grafikkort än Nvidias dito. Om implementationen är lika enkel som AMD påstår kan vi förhoppningsvis även få se tekniken hitta hem i en större volym av speltitlar, då den trots allt är märkbart bättre alternativ än traditionell upplösningsskalning i kombination med ett skärpefilter likt Fidelity FX CAS.

Sammanfattningsvis kommer den som förväntade sig att FSR skulle vara en DLSS-dödare att bli gruvligt besviken. För den som däremot vill utvinna extra prestanda utan att tappa alltför mycket i bildkvalitet kan vi dock varmt rekommendera att testa AMD:s FSR i Ultra Quality-läget, då det hittills ger bäst bild av de uppskalnings- och skärpetekniker som företaget har sjösatt så här långt. Vi ser mycket fram emot att se företaget vidareutveckla tekniken framöver.