FSR im Test: Bildqualität, Benchmarks, Fazit
Jetzt geht es ans Eingemachte: Wie gut sehen die von FSR erzeugten Bilder aus und wie viel Leistung wird freigesetzt? Am Ende ziehen wir ein Fazit.
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Anno 1800
Anno 1800 erfreut sich anhaltender Beliebtheit, was auch an dem nicht abreißenden Addon-Nachschub liegt. Das Spiel "made in Germany" ist ein interessanter Testkandidat für FSR, denn es zeigt, was das Upscaling bei altehrwürdigem Multisample-Anti-Aliasing leistet. Wir testen Anno 1800 standardmäßig mit acht Samples pro Pixel, was der detaillierten Geometrie zugutekommt. Das Fehlen einer temporalen Komponente in Kombination mit dem teils pixelfeinen Content stellt eine harte Aufnahmeprüfung für FSR dar. Werfen wir einen Blick auf die Proben in Ultra HD - und beachten Sie dabei bitte, dass in Anno 1800 durch das Gewusel, die Wolkenschatten und zufällig platzierten Bäume jedes Frame leicht anders aussieht:
Vergleicht man das native Bild mit dem besten FSR-Modus "Ultra Quality", ist eindeutig ein Rückgang der Schärfe zu erkennen, außerdem zeigen vertikale Linien größere Treppchen - kurz: Man sieht bei dieser hochdetaillierten Szene, dass Pixel eingespart werden. Dennoch ist das FSR-Bild gefällig, denn es wirkt insgesamt homogener und so manches Detail erscheint besser abgebildet. Zeit für einen fokussierten Blick mit 200 % Zoom (resized, nicht resampled):
Bei feinen Hochkontrast-Elementen wie den Latten des Schweine-Geheges oder dem Kornfeld rächt sich jede Einsparung von Samples, es gehen Details verloren. Spätestens bei "Balanced" führt die reduzierte Auflösung auch zum Verlust von feinen geometrischen Details, etwa bei der Kuppel des Wasserturms. Allerdings gelingt es FSR bei Ultra Quality, ein insgesamt "schmeichelhafteres" Bild zu erzeugen, das wie aus einem Guss wirkt. Das native MSAA-Ergebnis wirkt im Vergleich teilweise zu scharf, mit klar abgetrennten Pixeln, während die FSR-Extrapolation und -Rekonstruktion die Farbwerte vermengt. Ab Balanced und erst recht bei Performance wird der Algorithmus jedoch unnötig kreativ - achten Sie doch mal auf die Beine des Wasserturms, welche plötzlich sehr instabil wirken ...
Zwischenfazit: Der Modus Ultra Quality kann sich durchaus sehen lassen und auch Quality erzeugt noch ein gefälliges Bild, bei den übrigen Modi sind die eingesparten Pixel aber zweifellos sichtbar - vor allem dann, wenn man nicht in Ultra HD unterwegs ist.
The Riftbreaker
The Riftbreaker ist ein interessanter Genre-Mix, der direktes Shooter-Gameplay mit Tower-Defense-Elementen vermischt. Auch optisch ist das noch im Early-Access-Stadium befindliche Spiel gefällig, vor allem die Effekte und dynamischen Raytracing-Schatten der teil-zerstörbaren Umgebung können sich sehen lassen. The Riftbreaker weist wie Anno 1800 einen "knackigen" Grafikstil auf, der detaillierte Texturen, Glanzobjekte und zahlreiche Alphatest-Texturen beinhaltet - mit anderen Worten: Hier gibt es viele Dinge, die eine ordentliche Abtastrate brauchen, um nicht zu flimmern. Zwar schweigt sich die FSR-Testversion von The Riftbreaker über die Kantenglättung aus, vom regulären Branch wissen wir jedoch, dass der Renderer derzeit nur FXAA anbietet. Dieser Postfilter führt keinerlei zeitliche Glättung durch, sondern behandelt lediglich die fertigen Frames mit einem Weichspüler. Zwar kann FXAA Pixelkrabbeln abmildern, die durch FSR reduzierte räumliche Auflösung in Kombination mit Nachschärfung verheißt jedoch nichts Gutes. Zeit für die Praxis - unter erschwerten Bedingungen, denn die Vegetation in The Riftbreaker wiegt sich kontinuierlich im Wind und die Sonne wandert, sodass keine pixelgenauen Vergleiche möglich sind:
Sie sehen es, wir sehen es, man sieht es: Die durch FSR eingesparten Pixel führen zweifellos zu einem Rückgang der Qualität. Wir mussten beim Betrachten der Textur-Palmblätter unweigerlich an die grüne "Flimmerhölle" Crysis denken, ganz so schlimm ist es bei The Riftbreaker jedoch nicht. Im 200-Prozent-Zoom wird das volle Ausmaß der Unterschiede sichtbar:
Bedauerlicherweise beschlossen die Bäume gerade beim Wechsel von nativ zu FSR Ultra Quality, in die falsche Richtung zu schwanken. Im Vergleich lässt sich jedoch erahnen, dass die Abbildung 1-Pixel-kleiner Blattstrukturen etwas leidet - hier findet nur mit Wohlwollen eine Rekonstruktion statt. Optimal vergleichbar ist das native Bild mit FSR Quality, während die Modi Ultra Quality und Balanced passgenaue Vergleiche erlauben. Während die Ausmaße bei den Bäumen dramatisch sind, sehen die übrigen Objekte zumindest bis inklusive FSR Quality gut aus.
Zwischenfazit: Die Kombination aus pixelfeinen Strukturen und reiner Postfilter-Bildglättung zeigt den Worstcase für Rekonstruktionsfilter. Hier fehlen schlicht und ergreifend zusätzliche Samples pro Pixel und jeder wegfallende Bildpunkt reduziert die räumliche Präzision weiter.
Terminator Resistance
Der dritte und letzte Vergleich anhand von Terminator Resistance komplettiert die Betrachtung auf mehreren Ebenen. Erstens handelt es sich um einen Ego-Shooter, ergo ein völlig anderes Genre als bei den anderen Spielen, zweitens basiert das Spiel auf der weitverbreiteten Unreal Engine 4 (UE4). Vor allem dieser Punkt ist interessant und wichtig, denn während DLSS bereits über offizielle Plugins in der Unreal Engine 4 und 5 verfügbar ist, muss FSR derzeit manuell von Spiele-Entwicklern eingefügt werden. Der Ende 2019 erschienene Shooter im Terminator-Universum erfreut sich bei Spielern großer Beliebtheit, reißt optisch jedoch keine Bäume aus. Dafür läuft Terminator Resistance schön flüssig und verfügt UE4-typisch über ein effektives Temporal-AA (TAA) - ein weiterer Punkt, der das Spiel wertvoll für die Einschätzung von FidelityFX Super Resolution macht. Gehen wir direkt ans Eingemachte:
Das sieht gut aus: Egal, welcher Bildinhalt dargestellt wird, die FSR-Modi Ultra Quality und Quality können optisch überzeugen. Obwohl die Auflösung deutlich reduziert wird, bleiben feine Details erhalten und das milde Sharpening lässt Texturen knackiger wirken als bei nativer Darstellung. Die Modi Balanced und Performance fallen im Direktvergleich jedoch ab, gerade bei FSR Performance gehen feine Details im gröberen Pixelraster und Brei unter - kein Wunder angesichts der intern geviertelten Auflösung. Positive Überraschungen gibt es im 200-Prozent-Zoom:
In Terminator Resistance erblicken wir den bisher einzigen Fall, bei dem FSR gut sichtbar Details rekonstruieren kann, die im nativen Bild mit höherer Auflösung nicht zu sehen sind. Außerdem werden viele Objekte mit FSR besser geglättet als mit TAA, das hier und da Treppchen zur Schau stellt. Vermutlich ist der FSR-Algorithmus in der Lage, die richtigen Schlüsse aus dem TAA-Jittering zu ziehen. Auch sonst zeigt sich FSR von seiner besten Seite, denn die Texturen profitieren vom milden Sharpening des Upscalings. Selbstverständlich sind auch die Nebenwirkungen der reduzierten Auflösung zu sehen, gerade Glanzflächen (Specular) werden mit steigendem FSR-Skalierungsfaktor pixeliger.
Zwischenfazit: Zwar handelt es sich nur um eine Probe, doch es scheint, dass FSR besonders gut in Kombination mit Temporal-Anti-Aliasing funktioniert. Entsprechende Verfahren sind mittlerweile breitflächig verfügbar und gerade bei der Unreal Engine 4 Standard. Wir werden uns in Kürze Godfall genauer ansehen, das ebenfalls die UE4 verwendet, aber technisch bereits etwas weiter ist und andere Schwerpunkte legt.
FSR vs. Render Scale
Viele moderne Spiele erlauben es, die interne Auflösung stufenweise zu reduzieren, um damit höhere Bildraten zu erreichen. Im noch überschaubaren Reigen der FSR-Spiele ist das beispielsweise in Terminator Resistance möglich. Die naheliegende Frage lautet: Kann der zusätzliche Arbeitsschritt durch FSR einen sichtbaren Qualitätsgewinn erzielen? Um das zu prüfen, haben wir das spieleigene TAAU (Temporal Anti-Aliasing Upsample) der Unreal Engine 4 auf vergleichbare Pixelmengen gestellt, wie sie auch bei den verschiedenen FSR-Modi zum Einsatz kommen. Zur Erinnerung: FSR ersetzt das spieleigene Anti-Aliasing nicht, sondern nimmt es als Input. Wir vergleichen folglich TAAU mit TAAU + FSR. Diesmal haben wir die Screenshots in WQHD-Auflösung erstellt:
Vergleichen Sie am besten FSR Ultra Quality mit TAAU 75 %, denn in WQHD sind beide Einstellungen noch ansehnlich. Bei (fast) gleicher Pixelmenge kann sich FidelityFX Super Resolution auf den ersten Blick durch das Sharpening in Szene setzen, die Texturen profitieren sichtbar. Doch damit nicht genug, FSR erzielt außerdem deutlich glattere Kanten, am besten erkennbar an den Stromleitungen. Interessant sind auch die Speichen des Fahrrads, welche von FSR rekonstruiert und bei reinem TAA verschluckt werden, neben weiteren Details. Dieser Vergleich zeigt in aller Deutlichkeit, dass FSR mehr macht, als zu schärfen - die Aufwertung ist unübersehbar.
FSR 1.0: Leistungstest/Benchmarks
Nachdem wir die Qualität skizziert haben, bleibt noch eines zu klären: Wie viel Leistung bringt FSR? Laut AMD ist der hochoptimierte Algorithmus rein ALU-limitiert - kein Wunder, es handelt sich um Compute-Shader-Berechnungen. Die Leistung der arithmetisch-logischen Einheiten, welche moderne GPUs zu Tausenden auffahren, ist maßgeblich. Eine nicht unwichtige Besonderheit ist, dass FSR mit FP16-Präzision berechnet wird. Radeon-GPUs seit Vega können dieses Format gegenüber dem bei Spielen üblichen FP32 mit doppelter Geschwindigkeit berechnen. Im Falle RDNA 2 vs. Ampere ergibt sich daraus der interessante Fall, dass die AMD-GPUs über mehr "FSR-Rechenleistung" verfügen, denn Ampere berechnet FP16 und FP32 nur gleich schnell. Es steht somit bestenfalls ~41 zu ~36 TFLOPS für AMD (Radeon RX 6900 XT vs. Geforce RTX 3090). Mit anderen Worten: Kommt FSR zum Einsatz, dürfte eine RDNA-2-GPU relativ besser abschneiden als ohne FSR.
Wir haben den Großteil der Testzeit damit verbracht, FidelityFX Super Resolution qualitativ zu begutachten, die Benchmarks fanden aufgrund der hohen Vorhersagbarkeit erst ganz am Schluss statt. Je weniger Pixel, desto mehr Fps, das zeigen auch unsere beispielhaften Messungen. Weitere Benchmarks sind in Arbeit.
FSR Ultra Quality kann die Bildrate durchschnittlich um ein Drittel anheben, was angesichts der oben gezeigten Bildqualität ein guter Deal ist. Je höher die Zielauflösung, desto wirksamer ist das Pixelsparen durch FSR.
FSR als Hi-Res-Booster
FSR entlastet den Grafikchip erwartungsgemäß stark. Damit eignet sich das Verfahren, um sehr hohe Ziel-Auflösungen spielbar zu machen - etwa 5K. Dabei handelt es sich um eine sehr hübsche Option für Nutzer eines WQHD-Displays, welche sich mittels VSR (Radeon) oder DSR (Geforce) aktivieren lässt - 4× Supersampling ist das Resultat. Wir haben uns beispielhaft in Terminator Resistance anhand einer auf Sommer-Effizienz getrimmten Geforce RTX 3090 (minimale Spannung) angesehen, was FSR bei der 5K-Auflösung ausrichten kann:
Wird das Bild ohne Zutun von FSR berechnet, fällt die Grafikkarte unter die 60-Fps-Marke. FSR Ultra Quality steigert die durchschnittliche Bildrate um 50 Prozent, ohne dass die Qualität sichtbar abfällt. Die weiteren FSR-Modi zeigen schließlich sichtbare Veränderungen der Bildqualität, führen jedoch zu weiteren, sehr deutlichen Fps-Zugewinnen. An dieser Stelle erinnern wir uns kurz an die Tabelle auf Seite 1: Wird FSR Ultra Quality in 5K aktiviert, rechnet die GPU intern noch mit mehr als der Ultra-HD-Auflösung, es fallen 3.938 × 2.215 Pixel an. Wer nun denkt, dass auch 8K durch FSR spielbar wird, muss einen der invasiven Modi aktivieren - bei Ultra Quality gilt es nämlich noch stattliche 5.908 × 3.323 Bildpunkte zu berechnen.
FSR als Stromsparfunktion
Je weniger Pixel zu bewältigen sind, desto öfter schieben die Einheiten des Grafikchips Leerlaufphasen ein, was Energie spart. Wer sich die obigen Bilder aufmerksam angesehen hat, hat durch das eingeblendete Overlay bereits einen Eindruck über das Sparpotenzial erhalten. Die größten Unterschiede ergeben sich bei stark powerlimitierten Grafikkarten, hohen Auflösungen und offener Bildrate. FSR, DLSS und andere Upscaling-Methoden erleichtern es aber auch, eine bestimmte Ziel-Bildrate zu erreichen. Wer beispielsweise mit konstanten 60 Fps zufrieden ist, aktiviert ein solches Framelimit in Spiel oder Treiber und prüft anschließend, ob die Grafikkarte dieses dauerhaft erreicht. Wenn nicht, schalten Sie einfach eine FSR-Stufe herunter, etwa von Ultra Quality auf Quality. Der Lohn sind eine konstante Bildrate sowie weniger Lärm und Hitze - gerade im Sommer kann das fast jeder gebrauchen.
Quelle: AMD
AMD FidelityFX Super Resolution FSR Presentation 4
FSR 1.0: Fazit
Lange mussten wir auf "AMDs DLSS" warten, nun lässt es sich in den ersten Spielen begutachten. Tatsächlich erfüllt FidelityFX Super Resolution alle Erwartungen - die guten und die schlechten. Chronische Optimisten hofften auf ein Verfahren, das aus dem Stand bessere Ergebnisse liefert als Nvidias KI-Upsampling, doch das war angesichts der Wortwahl bei allen Vorschau-Aussagen zu keiner Zeit realistisch. FSR macht sich weder KI-Training zunutze, noch vollzieht es temporale Berechnungen. Dadurch hat FSR deutlich weniger Macht über die Bildqualität als das RTX-Grafikkarten vorbehaltene DLSS, welches eine komplexere Arbeitsweise inklusive "Temporal Feedback" aufweist - gemeint ist die Verrechnung aufeinander folgender Frames inklusive Bewegungsvektoren und KI-Wissen für das Neighborhood Clamping. FSR arbeitet rein spatial auf Basis fertig anti-aliaster Frames und erzielt damit die bestmöglichen Resultate. Das hat auch klare Vorteile, etwa bei Nebenwirkungen: Smearing à la DLSS ist bei FSR kein Thema - es sei denn, das Spiel zeigt von sich aus derartige Artefakte.
Abschließend wird es Zeit, die im Titel gestellte Frage zu beantworten: Nein, FSR 1.0 kommt nicht an Nvidias DLSS 2.0 heran. Aber das muss und will es auch nicht. FSR ist eine willkommene Ergänzung, die zwar qualitativ keine Maßstäbe setzt, aber eine klare Aufwertung pro Pixel erreicht und wesentlich mehr Spielern nutzt. Dadurch, dass AMD den Algorithmus als Open-Source-Lösung zur Verfügung stellt, kann jeder interessierte Spiele-Entwickler Gebrauch davon machen. Die Integration ist deutlich einfacher als bei DLSS, im Grunde könnte jedes Spiel einen FSR-Patch erhalten. Ganz anders DLSS, welches aufwendiger in die Render-Pipeline integriert werden muss und zwingend eine RTX-Grafikkarte sowie funktionierendes Temporal-AA als Basis benötigt. Die größte Stärke von FSR ist somit die Kompatibilität, es läuft offiziell auf jeder Grafikkarte der vergangenen fünf Jahre - praktisch wohl auf noch älteren. PC-Spieler haben somit ein Werkzeug mehr in ihrem Kasten, um die Leistung ihrer Grafikkarte bestmöglich auszuschöpfen. Welcher FSR-Modus für wen infrage kommt, hängt vom persönlichen Empfinden, Monitor, Spiel und den Fps-Ansprüchen ab.
Das war nur der Anfang, selbstverständlich testen wir AMDs FidelityFX Super Resolution in den kommenden Tagen und Wochen weiter. Unter anderem gilt es zu klären, wie viel Leistung FSR gegenüber klassischem Upscaling mittels Renderskalierung kostet und wie die Bildqualität in weiteren Spielen aussieht. Darüber hinaus erwarten wir freudig die ersten Spiele, welche sowohl FSR als auch DLSS für den ultimativen Vergleich anbieten - derzeit ist das nicht gegeben. Freuen Sie sich auf die Folge-Artikel! Bis dahin bitten wir um Ihre Meinung zu FSR und zum vorliegenden Artikel. Wurden Ihre Erwartungen erfüllt, oder hatten Sie mehr erhofft? Diskutieren Sie mit!
Diesmal wirklich 3440*1440:
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DLSS Qualität:
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FSR Ultra Qualität:
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Nochmal ein Zoom auf das metallische Konstrukt:
Nativ:
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DLSS Qualität:
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FSR Ultra Qualität:
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Mir persönlich gefällt das DLSS Bild am Meisten, weil es im Vergleich zum nativen einfach das ruhigste Bild ist, Aliasing ist quasi kaum vorhanden.
Bei FSR flimmert alles schrecklich.
Interessant ist dass man mit DLSS bei Bäumen kleinere und feine Details erkennt, nativ nicht gut und mit FSR wirkt ohnehin alles verwaschen:
Nativ:
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DLSS Qualität:
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FSR Ultra Qualität:
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Nvidia's DLSS 2.0 ist wirklich grandios, wobei ich in diesem Spiel dank guter Performance einfach die Auflösungsskalierung hochdrehe und noch immer sehr hohe Bildraten erreiche.
MfG
Gerade in Bewegung sieht es wirklich sehr schlecht aus, wie wenn ich manuell die Auflösungsskalierung einfach runtergeschraubt habe.
Siehe Post #414, dieses war nicht nativ.
We learn from the source code that the upscaler is based on the Lanczos algorithm...
Die Treiberupdates (natürlich immer nur vom Hersteller der eigenen GPU machbar) dafür sollten die Leistung mit FSR noch etwas optimieren, aber funktionieren tut es auch mit alten Treibern.