AMD FidelityFX Super Resolution soll Spiele auch auf älteren PCs beschleunigen

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AMD enthüllt seine Technik FidelityFX Super Resolution, kurz FSR, nach langer Vorbereitungszeit. FSR kombiniert eine fortschrittliche Kantenerkennung mit einem Schärfefilter, wie er aus Radeon Contrast Adaptive Sharpening bekannt ist. Das soll Bilder so weit aufhübschen, dass anspruchsvolle Spiele in verringerter Auflösung gerendert und anschließend auf die Bildschirmauflösung hochskaliert werden können. Damit sollen auch langsamere Grafikkarten aus der älteren Mittelklasse dann für flüssiges Spielvergnügen in optisch anspruchsvollen Titeln ausreichen.

AMDs FSR konkurriert mit Nvidias Deep Learning Supersampling (DLSS), arbeitet anders als dieses jedoch als Computeshader-Programm auf den normalen Shader-Rechenkernen der Grafikprozessoren. Daher ist FSR auch mit älteren Grafikkarten und integrierter Grafik kompatibel, ja sogar mit GeForce-Grafikkarten, auch wenn AMD für letztere keinen Support übernimmt.

Eine ausführlichere Betrachtung inklusive Leistungs- und Qualitätsanalyse von FSR lesen Sie in einer der kommenden Ausgaben von c't.

Das bringt FSR

Für eine erste kurze Leistungsbetrachtung mit AMDs mobiler Radeon RX 6800M im Asus-Notebook ROG Strix G15 haben wir das Survial-Spiel "The Riftbreaker" ausgesucht, welches mit nativer Full-HD-Auflösung und maximalen Details üppige 239 Bilder pro Sekunde im GPU-Benchmark erreichte. Mit Raytracing-Effekten (Schatten und Umgebungsverschattung) sanken die fps auf knapp 150.

FSR ehöhte die Bildrate im Balanced-Modus nahezu auf den Ausgangswert, konnte die Extra-Last durch Raytracing hier also quasi ausgleichen. Mit Ultra-Quality schaffte das System 189 fps, Quality erreichte 214 fps und der Performance-Modus gar 255 Bilder pro Sekunde – letzterer ließ das Bild allerdings schon recht verwaschen erscheinen.

AMD misst mit der schnelleren Desktop-Grafikkarte Radeon RX 6800 XT folgende Werte in Ultra-HD-Auflösung:

Breiter Zielgruppe: Radeon RX 400, integrierte Grafik und sogar GeForce

Der Support geht zurück bis zur Radeon-RX-400-Reihe und umfasst auch alle Ryzen-Prozessoren mit integrierter Grafik. Es braucht also keine der brandneuen Grafikkarten mit Raytracing-Hardware oder gar Tensor-Kernen, die derzeit sowieso nur zu überhöhten Preisen erhältlich sind.

Das dürfte AMDs Kalkül gewesen sein, da eine große FSR-Zielgruppe es auch für die Entwickler attraktiver macht, FSR in ihre Spiele zu integrieren. Denn auch wenn AMD den Quellcode bald via GPUOpen frei zugänglich machen will, ist dennoch ein Spiele-Patch für FSR nötig. AMD arbeitet dafür auch mit verschiedenen Entwicklern zusammen. Den Anfang machen die Spiele "Anno 1800", "Godfall", "Riftbreaker", "Evil Genius 2", "Terminator Restance", "Kingshunt" und "22nd Century Racing Series". Für genaue Termine verweist AMD auf die jeweiligen Entwickler.

Bald folgen sollen unter anderem "Far Cry 6", "Resident Evil: Village", "DOTA 2", "Baldur's Gate III", "Landwirtschaftssimulator 22", "Myst", "Vampire: The Masquerade Blood Hunt" und "Edge of Eternity".

Darüber hinaus seien, so AMD, auch eine Vielzahl von Studios und Publishern mit im FSR-Boot, darunter EA mit der Frostbite-Engine, Unity, Valve, Gearbox, Ubisoft, Larian Studios, Avalanche/Warner Bros. und bekannte Partner von AMD wie Nixxes/Crystal Dynamics, Rebellion oder Oxide.

Auf AMDs Webseite können Spieler auch selbst Vorschläge machen, welche Spiele mit FSR ausgestattet werden sollen. AMD wird dann auf die Entwickler zugehen.

So funktioniert FSR

FSR soll mit seiner Kombination aus Kantenerkennung und Schärfefilter Spielegrafik aufhübschen. So weit, so gut. Der Hintergrund ist allerdings, dass viele Grafikkarten – speziell ältere – nicht schnell genug sind, um moderne Spiele in vollen Details bei Full HD, WQHD oder Ultra-HD-Auflösung flüssig darzustellen.

Die beiden erwähnten FSR-Schritte Kantenerkennung und Schärfefilter sind dabei nur die finale Stufe, das eigentliche Herzstück von FSR ist der Upscaler. Das Spiel wird zunächst in verringerter Auflösung gerendert –- wieviel weniger, hängt von den Stufen Ultra Quality, Quality, Balanced und Performance sowie der gewünschten Ausgabeauflösung ab:

Fidelity FX Super Resolution	Achsenauflösung	Renderauflösung für WQHD	Renderauflösung für Ultra HD	Renderauflösung für Full HD
Performance	50 % (1/2,0)	1280 x 720	1920 x 1080	960 x 540
Balanced	59 % (1/1,7)	1506 x 847	2259 x 1270	1129 x 635
Quality	66 % (1/1,5)	1706 x 960	2560 x 1440	1280 x 720
Ultra Quality	77% (1/1,3)	1970 x 1108	2954 x 1662	1477 x 831

[Update, 22.06.2021, 17:15 Uhr:] Spalte Full HD hinzugefügt.[/Update]

FSR senkt also primär die Auflösung, um die Bildrate zu steigern. Durch Kantenerkennung und den Schärfefilter versucht AMD den zwangsweisen Verlust an Bildqualität auszugleichen, was zumindest in den Einstellungen Quality und Ultra Quality nach erster Inaugenscheinnahme gut funktioniert.

FSR wird im Spiel nach dem Tone-Mapping und Anti-Aliasing angewandt, ist also mit beiden Techniken grundsätzlich kompatibel. AMD nutzt FP16-Genauigkeit, was einerseits genug Reserven für HDR-Bildqualität hat, andererseits auf modernen Radeon-Grafikeinheiten sehr schnell läuft. Noch niedrigere Präzisionen wie INT8 oder INT4, welches im Machine-Learning-Sektor häufig verwendet wird, kommen nicht zum Einsatz.

Eine Integration als reiner Post-Processing-Shader wäre zwar theoretisch möglich, zeige aber keine optimalen Ergebnisse, denn für Schärfungsergebnisse ohne Artefakte braucht es etwas Feintuning, das je nach Inhalt des Spiels variieren kann. Ist der Grafikstil zum Beispiel eher comichaft mit wenigen feinen Details innerhalb einfarbiger Flächen, braucht man nicht so aufwendige Filterkernel für winzige Strukturen. Besonders detaillierte Oberflächenstrukturen hingegen können sowohl aufwendigere Filterung im Kernel des Compute-Shaders erfordern, als auch die Verschiebung des MipMap-Bias nötig machen, damit im Vergleich zur nativen Auflösung weniger Details verloren gehen.

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(csp)