FidelityFX Super Resolution im Test: AMD FSR 2.0, 1.0 und Nvidia DLSS im Vergleich

Wolfgang Andermahr
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FidelityFX Super Resolution im Test: AMD FSR 2.0, 1.0 und Nvidia DLSS im Vergleich
Bild: AMD

Deathloop ist das erste Spiel, das AMD FSR 2.0 unterstützt. Der Vergleich von AMDs temporalem Upsampling mit dem Vorgänger FSR 1.0 und Nvidia DLSS zeigt: FidelityFX Super Resolution 2.0 ist viel besser, FSR 1.0 hat keine Chance. Wie groß die Unterschiede sind und ob es auch für Nvidias DLSS 2.0 reicht, klärt der Test im Detail.

Update 17.05.2022 11:02 Uhr

ComputerBase hat den Artikel um Benchmarks von FSR 2.0 ohne Raytracing erweitert. Beweisen mussten sich dieses Mal langsamere aktuelle Grafikkarten wie GeForce RTX 3060 und Radeon RX 6600 XT und ältere Ableger wie GeForce RTX 2060, GeForce GTX 1080 oder Radeon RX Vega 64. Für diese ist FSR 2.0 die einzige Chance, spielbare Frameraten bei ordentlicher Grafik zu erreichen. Ein Auftritt hat zudem die RDNA-2-iGPU Radeon 680M (Test) aus dem Ryzen 9 6900HS.

Update 13.05.2022 11:03 Uhr

ComputerBase hat weitere Benchmarks mit FSR 2.0 durchgeführt. So müssen Radeon RX 6800 XT sowie GeForce RTX 3080 nun nicht mehr nur die Performance der Upsampling-Varianten in 3.840 × 2.160, sondern ebenso in 2.560 × 1.440 und auch 1.920 × 1.080 über sich ergehen lassen. Darüber hinaus wurden mit der Radeon RX 6700 XT und der GeForce RTX 3060 Ti zwei weitere Grafikkarten hinzu gefügt.

FSR 1.0 vs. FSR 2.0 vs. DLSS 2.0

Mit FSR 1.0 (Test) hatte AMD vor einem Jahr einen ersten Konkurrenten zu Nvidias DLSS vorgestellt, dessen Ansatz ohne so genannte temporäre Komponente auch seine Vorteile hatte. Doch insgesamt kam FSR 1.0 nicht an DLSS heran. Dessen war sich von Anfang an auch AMD bewusst, nicht ohne Grund wurde die neue Technologie unter der Bezeichnung „FidelityFX Super Resolution 1.0“ geboren. Von Anfang an war klar: Eine zweite Version folgt.

Mit der Ankündigung von FSR 2.0 im März 2022 war nach unzähligen Gerüchten dann offiziell, dass sich die zweite Iteration direkt gegen DLSS 2.0 stellen wird. Zwar weiterhin ohne Machine-Learning im Hintergrund, dafür aber mit einer temporalen Lösung, die Informationen aus vergangenen Frames in das Upsampling mit einbezieht, wandelt FSR 2.0 auf den Spuren von DLSS 2.0. Ob damit auch die Ergebnisse an DLSS anknüpfen können, kann seit heute in Deathloop nachvollzogen werden.

Premiere für FSR 2.0 per Patch in Deathloop

Denn doch ein klein wenig überraschend erscheint heute ein Patch zu dem Arkane-Spiel Deathloop (Test) und fügt FSR 2.0 zu den bereits unterstützten Technologien FSR 1.0 und DLSS hinzu. ComputerBase hatte die Möglichkeit, zwei Tage lang vorab einen ersten Blick darauf zu werfen, und wird in den folgenden Abschnitten klären, ob der qualitative Sprung so groß ist wie erhofft.

Deathloop bietet nach dem neuesten Update im Grafikmenü als Upscaling-Methode neben FSR 1.0 und DLSS 2.0 auch FSR 2.0 in den Stufen „Quality“, „Balanced“ und „Performance“ an – auf das optionale „Ultra Performance“ verzichtet Entwickler Arkane.

Für den Test hat die Redaktion vorerst nur die Qualitätstufen „Quality“ und „Performance“ auf allen drei Techniken genutzt. Bei FSR 1.0 wurde aus Zeitgründen hingegen auf „Balanced“ und „Ultra Quality“ verzichtet. Primär wird in dem Test die Ziel-Auflösung 3.840 × 2.160 eine Rolle spielen, da dort die zusätzliche Leistung am meisten gebraucht wird. Doch auch 1.920 × 1.080 und 2.560 × 1.440 werden berücksichtigt.

Das ist AMD FSR 2.0: Die Technologie im Detail

FidelityFX Super Resolution in der Originalversion 1.0 ist ein klassischer „Spatial-Upscaler“. Ein Spatial-Upscaler analysiert jeden Frame/jedes gerenderte Bild und versucht dessen Bildqualität auf Basis dieser Informationen gezielt zu verbessern. Im Unterschied zum reinen Skalieren wird also versucht, Motive und Objekte im Bild zu erkennen und dann gezielt zu optimieren. Daraufhin wird das Bild optional mit FidelityFX CAS nachgeschärft, wenn der Entwickler dies möchte.

FSR 2.0 nutzt eine temporale Komponente

Bei FSR 2.0 handelt es sich dagegen wie bei Nvidias DLSS 2.0 um ein temporales Upsampling. Das bedeutet, dass die Datenbasis nicht nur auf dem aktuellen Frame beruht, sondern auch auf zusätzliche Daten vorheriger Frames zurückgegriffen wird, um die Bildqualität zu verbessern. Und mit den zusätzlichen Informationen lässt sich die Bildqualität auch bezüglich Bildrekonstruktion und Bildstabilität verbessern, was mit einem Spatial-Upscaler nicht möglich ist.

Je geringer die Renderauflösung ist, desto mehr Vorteile kann temporales Upsampling gegenüber der Spatial-Variante aus den zusätzlichen Daten vorheriger Frames für sich gewinnen. Doch auch bei einer hohen Auflösung sind die Vorteile deutlich. Und das ist der Grund, warum ein temporales Verfahren sogar eine bessere Grafik als eine höhere native Auflösung erzeugen kann, da schlicht mehr Informationen zur Verfügung stehen.

Darüber hinaus ersetzt FSR 2.0 wie DLSS 2.0 die spieleigene Kantenglättung und nutzt ein eigenes Verfahren, um die störenden Treppenstufen zu reduzieren. FidelityFX CAS zum Nachschärfen ist weiterhin an Bord, hier kann der Entwickler optional auch einen Schärferegler einbauen.

FSR 2.0 und DLSS 2.0 gleichen sich in vielen Dingen

AMDs Wortlaut beim Beschreiben von FSR 2.0 ist sehr ähnlich zu dem von Nvidia bei DLSS 2.0. Demnach soll FSR 2.0 eine „ähnliche oder bessere Bildqualität als die native Auflösung“ erreichen können. Aber nicht nur in diesem Punkt gleichen sich beide Technologien in der Präsentation gegenüber dem Spieler stark, auch die zur Verfügung stehenden Modi sind mit „Quality“, „Balanced“, „Performance“ und „Ultra Performance“ samt ihren internen Renderauflösungen quasi identisch. „Ultra Performance“ ist dabei nur eine Option, die drei anderen Modi werden dagegen immer verfügbar sein.

Auflösungen von FSR 2.0
Eingestellte Auflösung Renderauflösung
„Quality“
Renderauflösung
„Balanced“
Renderauflösung
„Performance“
Renderauflösung
„Ultra Performance“
1.920 × 1.080 1.280 × 720 1.129 × 635 960 × 540 640 × 360
2.560 × 1.440 1.706 × 960 1.506 × 847 1.280 × 720 854 × 480
3.440 × 1.440 2.293 × 960 2.024 × 847 1.720 × 720 1.147 × 480
3.840 × 2.160 2.560 × 1.440 2.259 × 1.270 1.920 × 1.080 1.280 × 720

FSR 2.0 verzichtet auf ein neuronales Netzwerk

Dass Nvidia bei DLSS 2.0 ein maschinelles Verfahren dazu nutzt, die Informationen der vorherigen Frames miteinander zu kombinieren, während AMD „fortgeschrittene Algorithmen verwendet, die Verhältnisse zwischen verschiedenen Frames und Auflösungen erkennen können“, bleibt indes ein Unterschied. Bei AMD soll es die GPU alleine richten, das Bild vor dem Upscaling zu „verstehen“, während bei Nvidia jedes unterstützte Spiel zuvor in einem neuronalen Netzwerk analysiert wird. Die so „antrainierten“ Erkenntnisse sollen das Ergebnis weiter verbessern. Ob AMDs rein lokaler Ansatz genauso gut funktioniert wie mit einem neuronalen Netzwerk im Hintergrund, wird sich zeigen müssen.

Kein neuronales Netzwerk hat den Vorteil, dass FSR 2.0 anders als DLSS keine Matrix-Einheiten (Tensor-Kerne) zur (optionalen) Beschleunigung benötigt, die Berechnungen zu FSR 2.0 werden auf den normalen Shader-Einheiten durchgeführt. Darüber hinaus bindet AMD die Technik auch nicht an die eigenen Radeon-Grafikkarten, sodass FSR 2.0 wie schon FSR 1.0 auf jeder aktuellen GPU funktionieren wird – ganz egal ob von AMD, Nvidia oder Intel.

Zudem ergibt sich zumindest theoretisch der Vorteil, dass FSR 2.0 potenziell weniger mit den klassischen DLSS-Problemen wie Ghosting oder Smearing zu kämpfen hat. Ob dies aber tatsächlich so sein wird, klärt der Test in einem ersten Beispiel – schließlich können beim Zusammenrechnen der Daten auch ohne KI Fehler entstehen. Darüber hinaus wird FSR 2.0 quelloffen sein, wobei der Quellcode zurzeit aber noch nicht einsehbar ist.

Viele Vor-, aber auch Nachteile ggü. FSR 1.0

Qualitativ sollte FSR 2.0 zumindest theoretisch FSR 1.0 klar überlegen sein, jedoch wird es auch Nachteile geben. So soll FSR 2.0 zunächst nur in Verbindung mit DirectX 12 funktionieren, Vulkan-Unterstützung folgt voraussichtlich in Kürze. Von weiteren APIs ist aktuell aber nicht die Rede. Darüber hinaus wird FSR 2.0 nicht wie FSR 1.0 in Form von Radeon Super Resolution (RSR) in einem Spiel erzwingbar sein, das FSR 2.0 eigentlich nicht unterstützt.

Denn damit die Informationen aus den verschiedenen alten Frames korrekt berücksichtigt werden können, muss FSR 2.0 auf so genannte Bewegungsvektoren zugreifen können, die dem Algorithmus quasi zeigen, wohin welcher Pixel „gewandert“ ist. Ohne diese Information kann das temporale Upsampling nicht funktionieren. Abgesehen von den Vektoren muss FSR 2.0 zudem Zugriff auf den Depth-Buffer und den Color-Buffer haben – entsprechend wird das Upsampling deutlich früher in die Render-Pipeline des Spiels integriert als FSR 1.0.

Der Aufwand für den Entwickler ist höher

Nicht für den Spieler, schon aber für den Entwickler wichtig ist der Aspekt, dass die Implementierung der zweiten Version wie die von DLSS 2.0 mehr Zeit beansprucht als für die erste Interation. Am einfachsten zu integrieren soll FSR 2.0 sein, wenn ein Spiel schon DLSS 2.0 unterstützt, da beide Technologien quasi identische Voraussetzungen haben. Laut AMD soll die Umsetzung dann drei Tage benötigen, auch wenn unklar ist, wie viele Mitarbeiter dafür veranschlagt wurden. Darüber hinaus wird es für die Unreal Engine 4 und Unreal Engine 5 ein Plug-in für FSR 2.0 geben, mit dem die Integrationsdauer auch ohne vorherige DLSS-Integration deutlich verringert wird.

Weniger als zwei Wochen soll es dann dauern, wenn das Spiel wenigstens von der Display-Auflösung unabhängige Renderauflösungen und TAA unterstützt – denn dann gibt es bereits die für FSR 2.0 wichtigen Motion-Vektoren. Wird kein TAA unterstützt, sind laut AMD etwa drei Wochen vorgesehen. Und wenn das Spiel kein TAA und keine unabhängigen Render- und Display-Auflösungen beherrscht, soll die Integration vier Wochen oder länger benötigen.