AMD FidelityFX Super Resolution

AMD FidelityFX Super Resolution is AMD’s antwoord op Nvidia’s DLSS-technologie. Beide oplossingen renderen het beeld op lagere resolutie om het vervolgens te upscalen naar een hogere resolutie en op een slimme manier te verscherpen. Beide technologieën proberen de beeldkwaliteit in dit proces zoveel mogelijk te waarborgen, maar doen dit elk op een eigen manier. Nvidia gebruikt Tensor-cores voor de berekeningen voor het algoritme met kunstmatige intelligentie. Dat betekent dat alleen videokaarten met ondersteuning voor deze hardwarematige acceleratie dit kunnen gebruiken. In de praktijk houdt dit in dat GeForce RTX-kaarten vereist zijn, op oudere GTX-kaarten wordt DLSS niet ondersteund.

AMD bewandelt met FidelityFX Super Resolution, of FSR, een heel andere route. Deze technologie, die sinds vandaag officiëel openbaar is gemaakt op GPUOpen, gebruikt conventionele rekenkernen van de gpu om de berekeningen op uit te voeren. Dit betekent dat FSR gebruikt kan worden op een scala aan videokaarten van de afgelopen generaties, zowel van AMD als van Nvidia. Het algoritme van FSR is volgens de fabrikant zo ontwikkeld dat het zo min mogelijk rekenkracht vereist. Met die uitspraak wordt onmiddelijk duidelijk dat de kracht van FSR, de flexibele toepasbaarheid, tegelijk ook de zwakte is. Concurrent Nvidia kan de Tensor-cores volledig belasten om het resultaat van slimme upscaling zo goed mogelijk te krijgen zonder daarbij in te leveren op gamingprestaties. Bij FSR moet echter rekening gehouden worden met alle andere berekeningen die op de gpu plaatsvinden, zodat de framerate niet verder inzakt door een technologie die juist bedoeld is om deze op te krikken.

Hoe werkt FSR?

Net als bij DLSS en andere upscalingtechnieken, zoals checkerbordrendering, werkt FSR door beelden op een lagere resolutie te renderen en deze vervolgens naar de gewenste resolutie te upscalen. Doordat deze inputresolutie lager ligt, zijn de te renderen frames sneller klaar en ligt de framerate hoger dan wanneer er op een hogere (native) resolutie gerenderd zou worden. Dat kan voor grafisch zware games nuttig zijn, en daarbij vooral om te corrigeren voor de prestatie-impact die raytracing met zich meebrengt. Nvidia redeneert op een vergelijkbare manier; de uiteindelijke beeldkwaliteit zou hoger liggen wanneer raytracing is ingeschakeld en DLSS wordt gebruikt dan wanneer traditionele rasterization wordt gebruikt op native resolutie.

De beschikbare kwaliteitsinstellingen voor FSR zijn opgedeeld in vier categorieën: Ultra Quality, Quality, Balanced en Performance. Afhankelijk van de gekozen preset wordt een vaste, lagere inputresolutie gebruikt en vervolgens geüpscaled. Bij Ultra Quality bedraagt het aantal pixels per dimensie nog zo’n 77 procent van de uiteindelijke resolutie, bij de Performance-modus is dat nog maar 50 procent.

Omdat FSR de inputresolutie lager heeft liggen, vermindert dit ook de beeldkwaliteit doordat het beeld minder scherp wordt. FSR heeft als doel die details terug te brengen dankzij een geavanceerd herstellingsalgoritme, aldus AMD. Door edge detection worden de onderdelen van het oorspronkelijke beeld geanalyseerd en verscherpt, waarna ook nog een algehele sharpening pass plaatsvindt. De vereiste rekenkracht om met FSR beelden te upscalen is minimaal in vergelijking met de vereiste rekenkracht om beelden op een hogere resolutie native te renderen. In vrijwel alle gevallen moet je er dus een hogere framerate aan overhouden zonder dat je daarbij noemenswaardig aan beeldkwaliteit hoeft in te leveren, is het idee.

Ondersteuning van hardware en games

AMD benadrukt de openheid van FSR door te laten zien dat de technologie ook op videokaarten van Nvidia werkt, met onder andere oudere GeForce-kaarten die teruggaan tot de GTX 1000-serie. In het geval van Nvidia’s videokaarten merkt AMD daarbij wel op dat Nvidia zelf ondersteuning in de drivers moet toevoegen om FSR op GeForce-kaarten te kunnen gebruiken, en dat AMD dit enkel als een proof-of-concept op enkele kaarten van de concurrent heeft getest.

FSR vereist, net als DLSS, de integratie van de technologie in spellen door gameontwikkelaars. Dat is bij Radeon Image Sharpening, een bestaande contrastafhankelijke upscalingtechnologie niet het geval. Die was enkel in staat om elk compleet gerenderde beeld te upscalen en verscherpen, wat als voordeel heeft dat elke game die draait in DirectX 11, 12 en Vulkan gebruikt kan worden door RIS, en er dus geen gamespecifieke ondersteuning hoeft te worden ingebouwd. FSR is echter geavanceerder dan RIS, doordat het in de grafische pipeline wordt uitgevoerd na eventuele anti-aliasing, maar nog voorafgaand aan andere effecten, zoals film grain en ook voor het plaatsen van hud-elementen. Daar komt bij dat FSR in de pipeline bestaat uit verschillende passes, waardoor nauwkeuriger kan worden gestuurd op het gewenste eindresultaat zonder al te veel visuele artifacten te introduceren.

AMD zegt het ontwikkelaars zo makkelijk mogelijk te maken om de technologie in hun games te integreren door middel van developertoolkits, ondersteuning en samenwerking. Samen met het feit dat FSR voor elke ontwikkelaar toegankelijk wordt gemaakt via GPUOpen, hoopt de fabrikant zo op een snelle en hoge adoptie in bestaande en toekomstige games.

Eerste ervaringen met FSR

We konden kort voor dit artikel zelf FSR testen in enkele games: Godfall, The Riftbreaker en Terminator Resistance. Het gebruikte testsysteem bestaat uit een Radeon RX 5700 XT als videokaart en een Intel Core i5 8500 als processor. Alle geteste games werden van een speciale bètapatch voorzien om FSR te ondersteunen, en van de Radeon Software 21.6.1, die sinds vandaag voor iedereen beschikbaar is.

In alle drie de geteste games konden we FSR inschakelen vanuit het in-game menu zonder daarbij het spel te moeten verlaten of opnieuw te starten. De gebruiker kan daarbij de verschillende presets kiezen, waardoor we een vergelijking konden maken met onderstaande screenshots. We hebben hiervoor twee schermresoluties gebruikt. De getoonde cijfers in de tabellen zijn de laagste gemiddelde framerates die we tijdens deze vergelijkingen zagen, en moeten dus meer ter indicatie gebruikt worden dan als strikte benchmark.

1440p

Op een schermresolutie van 2560 bij 1440 pixels is al snel te zien wanneer FSR is ingeschakeld. Bij de Ultra Quality-preset valt dat nog mee en tijdens gameplay valt het eigenlijk niet op. Ga je stilstaan voor een vergelijking, zoals wij hieronder hebben gedaan met onze screenshots, dan begint het vanaf de Quality-preset wel duidelijk te worden dat je resolutie inlevert. Dat is over vrijwel het hele beeld te zien als een wat wazigere presentatie. Daar staat dan wel een flink hogere framerate tegenover.

Het verschilt een beetje per spel waar het verdwijnen van details als eerste zichtbaar wordt. In Godfall zien we de film grain veel sterker worden bij elke preset van FSR die een hogere framerate verkiest boven beeldkwaliteit. In The Riftbreaker zijn het vooral bepaalde planten en bomen die minder scherp ogen, terwijl alles met scherpe randen er beter vanaf komt. Bij Terminator is het beeld op Ultra Quality zelfs nog wat scherper dan op native resolutie, maar op Balanced en Performance is het een stuk waziger.

De winst in framerates met FSR loopt per spel en per preset uiteen. Terminator Resistance gaat er in onze vergelijking het meest op vooruit, terwijl The Riftbreaker relatief gezien bescheidenere winsten behaalt.

FSR Preset	Godfall	The Riftbreaker	Terminator Resistance
Uit (native)	83fps	124fps	79fps
Ultra Quality	108fps (+30%)	150fps (+21%)	111fps (+41%)
Quality	125fps (+50%)	167fps (+35%)	135fps (+71%)
Balanced	139fps (+68%)	180fps (+45%)	159fps (+101%)
Performance	152fps (+83%)	192fps (+55%)	195fps (+147%)

Godfall

The Riftbreaker

Terminator Resistance

2160p

Op de hogere resolutie van 3840 bij 2160 pixels komt FSR een heel stuk beter tot zijn recht. Het is te merken dat de inputresolutie hoger ligt, waardoor FSR meer pixels heeft om zijn algoritme op los te laten. Op de Ultra Quality-preset wordt het tijdens het spelen nu echt lastiger om dit te onderscheiden van de native resolutie. Ook de Quality-preset doet het hier heel aardig. Bij de Balanced en Performance-modi zijn opnieuw minder scherpe beelden te zien, al is deze 'onscherpte' een stuk minder storend dan we bij 1440p hebben gezien.

In onze vergelijking zijn de winsten voor de FSR-presets nog een stuk groter dan op 1440p, wat uiteraard komt doordat op deze hogere resolutie de gebruikte RX 5700 XT nog meer de beperkende factor vormt voor de framerate. The Riftbreaker gaat al richting een verdubbeling van de framerate op Performance Mode; bij Godfall en Terminator Resistance lukt dit op Balanced Mode al ruimschoots. Deze relatieve winsten zijn allereerst indrukwekkend, maar in onze test laat FSR zich op deze hoge resolutie ook van zijn beste kant zien door prima speelbare framerates neer te zetten. Godfall is met een gemiddelde framerate van 60 een stuk beter speelbaar dan met 41 en de vergelijkbare sprong bij Terminator Resistance levert ook daar een vloeiendere ervaring op.

FSR-preset	Godfall	The Riftbreaker	Terminator Resistance
Uit (native)	41fps	76fps	39fps
Ultra Quality	60fps (+46%)	96fps (+26%)	56fps (+44%)
Quality	72fps (+76%)	111fps (+46%)	70fps (+80%)
Balanced	86fps (+110%)	125fps (+65%)	85fps (+118%)
Performance	101fps (+146%)	140fps (+84%)	108fps (+177%)