AMD FidelityFX Super Resolution im Test: große FPS-Gewinne, aber die Bildqualität leidet

Was kann der Upscaler?

AMDs FidelityFX Super Resolution ist endlich da und wir konnten es mit einer Reihe von Titeln testen. Die Idee ist ziemlich einfach: die Leistung drastisch zu erhöhen und gleichzeitig die Auswirkungen auf die Bildqualität zu minimieren. Die Fragen, die wir uns stellten, waren also einfach: Wie funktioniert FSR eigentlich? Wie sieht es im Vergleich zu Bildern mit nativer Auflösung aus? Und wie schneidet es im Vergleich zu Top-End-Lösungen für das temporale Upscaling ab, wie z. B. der hervorragenden Technik in der Unreal Engine 4? Diese Fragen können wir heute beantworten, aber wir können keine Vergleiche zu Nvidias DLSS anbieten: Es ist einfach kein Testmaterial verfügbar.

Wie funktioniert FSR also eigentlich? AMD hat sich im Vorfeld der Markteinführung gegenüber Journalisten sehr offen gezeigt. FSR ist im Wesentlichen eine Einzelbildtechnik zur Bildverbesserung, die nach Kanten sucht und diese intelligent in einem höher aufgelösten Raster darstellt. Treppenefekte und Flimmern vom Standard-Upscalern sind die schlimmsten Upscaling-Artefakte und FSR zielt darauf ab, diese umfassend zu beseitigen. Allerdings muss der Upscaler nur mit dem Standardbild arbeiten - er erhält keine zusätzlichen Informationen aus früheren Frames, ebenso wenig werden bestimmte Puffer isoliert oder mit einer höheren Auflösung gerendert. Standardmäßig übernimmt er auch die Anti-Aliasing-Lösung, die gerade im Einsatz ist - typischerweise TAA. FSR ersetzt also nicht TAA und kann dessen Schwächen nicht verbessern. Das Fehlen einer zeitlichen Komponente bedeutet, dass Details auf der Oberfläche - das Bild "innerhalb" der Kanten - keine weiteren Informationen erhalten und daher weniger deutlich aufgelöst werden. AMD verwendet hier seine kontrastadaptiven Techniken, wie sie in CAS zu sehen sind, aber dies kann keine zusätzlichen Details auflösen.

Unser FSR-Video-Review - wir empfehlen, dass ihr es auf einem Bildschirm anschaut, dessen Auflösung so hoch wie möglich ist.

Mit diesen Informationen im Hinterkopf habe ich mir zunächst Godfall angeschaut - eines der wichtigsten Spiele in AMDs FSR-Pressematerialien. Bei nativem 4K gibt es ein sehr scharfes Bild und hochauflösende Texturdetails auf dem Boden und beim Blattwerk sowie bei den Haaren der Charaktere. FSR in Ultra-Qualität läuft intern stattdessen mit 1662p, und selbst mit der besten FSR-Option im Spiel ist die Präsentation definitiv nicht ganz dieselbe. FSR ist eine Einzelbildtechnik, die nach Kanten sucht, sodass Oberflächendetails meines Erachtens ähnlich aufgelöst werden wie bei der internen 1662p-Auflösung. Bereiche des Bildes, die aus Subpixel-Details bestehen - wie zum Beispiel Haarsträhnen - zeigen ebenfalls sichtbare Unterschiede. Dies ist unvermeidlich, wenn man ein Bild mit geringerer Auflösung hochskaliert, das keine Temporal Accumulation aufweist. Ein Bereich, der meiner Meinung nach im Vergleich zur nativen Qualität im Ultra-Qualitätsmodus sehr gut abschneidet, sind die Kanten von geometrischen Objekten. Wenn wir uns die Kanten und nicht die Oberflächendetails ansehen, können wir hier ein sehr ähnliches Niveau der Kantenauflösung zwischen den beiden erkennen. Das ist die große Stärke von FSR.

Das Fehlen einer zeitlichen Komponente bei FSR führt jedoch zu visuellen Ungereimtheiten. FSR betrachtet jeweils nur ein Einzelbild, sodass sich die Art und Weise, wie es Aspekte wie Schimmer auf stark reflektierenden Materialien oder dünne Objekte wie Vegetation oder Haare behandelt, pro Bild ändert, was zu spürbarem "Rauschen" in der Bewegung führt. Schaut euch also unbedingt die vielen Vergleichsaufnahmen auf dieser Seite an, aber am Ende ist es das Video, das demonstriert, wie sich das alles in der Bewegung auswirkt.

Der Ultra-Qualitätsmodus ist die höchste verfügbare Wiedergabetreue bei FSR und baut ein 4K-Bild aus einer internen Auflösung von 1662p neu auf. Darunter läuft der Qualitätsmodus intern mit 1440p, gefolgt von Balanced mit 1270p. Der Performance-Modus - der von AMD nur empfohlen wird, wenn es auf eine hohe Bildrate ankommt - arbeitet mit einer Basisauflösung von 1080p. Wenn wir die Qualitätsleiter nach unten steigen, werden alle Herausforderungen, die ich für FSR beschrieben habe, größer und viel deutlicher. Allerdings verschlechtert sich die glatte Darstellung einer Kante nicht so schnell wie die übrigen Aspekte der Bildqualität. Alle diese Beobachtungen beziehen sich auf 4K, wo FSR bei den Modi Ultra-Qualität und Qualität immer noch eine Menge an nativer Auflösung hat, die es für das Upscaling nutzen kann. Für Benutzer eines 1440p-Displays gibt es jedoch weniger interne Daten, mit denen es arbeiten kann, was bedeutet, dass die Nachteile der Technik deutlicher zu sehen sind - obwohl die Kantenglättung von FSR immer noch gut aussieht.

4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR Quality Mode4K AMD FSR Ultra Quality Mode4K Native
FSR im Ultra-Qualitätsmodus schlägt sich bei der Qualität der Kantenglättung am besten gegen eine native 4K-Präsentation, auch wenn die Texturdetails leiden.
1440p AMD FSR Performance Mode1440p AMD FSR Balanced Mode1440p AMD FSR Quality Mode1440p AMD FSR Ultra Quality Mode1440p Native
Bei 1440p zeigt sogar der Ultra-Qualitätsmodus deutliche Unterschiede bei der Bildqualität.
4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Quality Mode4K AMD FSR Ultra Quality Mode4K Native
Auch hier überzeugt der 4K-Ultra-Qualitätsmodus mit den Kanten, es gibt aber große Unterschiede bei den Texturetails.
1080p to 4K Simple Upscale4K AMD FSR Performance Mode (1080p internal)1080p to 4K TAA Upsample
FSR steht im Vergleich mit einfachem Upscaling gut da, aber TAA-Upsamplers zeigen deutlich mehr Details und Anti-Aliasing bei ähnlichen Performance-Kosten.

Das einzige Beispiel, bei dem FSR andere Charakteristika zeigt, ist ein anderer der mitgelieferten Titel, den wir zum Testen hatten: Terminator Resistance. Hier schneidet das Spiel selbst bei den niedrigeren FSR-Presets noch gut ab. Dafür gibt es mehrere Gründe: Zunächst einmal handelt es sich um ein sehr dunkles Spiel mit wenig Kontrast und geringen Texturdetails und -kontrasten. Das bedeutet, dass Oberflächenunterschiede mit FSR durch die Farbwahl des Spiels und seine Texturdetails stark abgemildert werden. Ein weiterer Grund ist, dass Terminator Resistance auch sehr stark nachbearbeitet ist - mit Bewegungsunschärfe, chromatischer Aberration und Tiefenschärfe. All das führt dazu, dass sich Bilder unterschiedlicher Auflösungen immer ähnlicher werden. Aber auch hier gilt: Dünne, transparente Details wie Haare oder Zäune schimmern bei Bewegung deutlich stärker als in der nativen Darstellung - und heben sich von den meisten anderen undurchsichtigen Kanten ab, bei denen der FSR-Algorithmus gut mithält.

Basierend auf der anfänglichen Auswahl an Spielen kann die Effektivität von FSR also von Titel zu Titel variieren, aber basierend auf der Mehrheit der getesteten Titel und dem, was wir vernünftigerweise von dem Algorithmus erwarten können, hat AMD eine Technik geliefert, die trotz geringerer Auflösung einen Vorteil für die Qualität von dunklen Kanten haben kann, aber Oberflächendetails, dünne, transparente Kanten oder sich bewegende Kanten werden eine geringere Detailgenauigkeit haben - ähnlich wie die interne Auflösung, die das Bild ausmacht. Die besten Resultate scheint FSR bei dunkleren, kontrastarmen Inhalten mit einer Reihe von Nachbearbeitungseffekten zu erzielen.

Natürlich ist der größte Gewinn von FSR die Performance, die durch das Hochskalieren niedrigerer Auflösungen gewonnen wird. Und die Steigerungen sind hier sehr signifikant. Mit dem GPU-Benchmark von The Riftbreakers wurde im Ultra-Qualitätsmodus eine Steigerung von 42 Prozent erreicht, die im Qualitätsmodus auf 75 Prozent ansteigt. Mit dem Balanced-Preset verdoppelt sich die Leistung mit 104 Prozent nahezu, im Performance-Modus ist die Steigerung mit 145 Prozent enorm. Dies wurde mit einer RX 6800 XT in Kombination mit einem Core i9 10900K getestet, bei dem alle Kerne mit 5,0 GHz laufen. Aber denkt daran: FSR ist eine offene Technologie. Es sah genauso aus und lieferte ähnlich große Leistungsgewinne auf einer RTX 3080.

Das sind einige ziemlich große Leistungsgewinne - aber die Frage ist: sind sie es Wert angesichts der veränderten Bildqualität, die sich durch FSR ergibt? Meiner Meinung nach sind die Veränderungen in der Bildqualität, die FSR mit sich bringt, abgesehen vom Ultra-Qualitätsmodus bei 4K oder bei Inhalten wie Terminator Resistance, ein Schritt zu weit, um als echte Alternative zur nativen Auflösung in Frage zu kommen. FSR lässt mich an einem seltsamen Ort zurück - ich mag, wohin es geht, aber ich bin nicht völlig von seiner Qualität überzeugt und ein Grund dafür ergibt sich daraus, wenn man es mit anderen Möglichkeiten zur Verbesserung der Bildqualität vergleicht.

4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR QualityFSR Ultra Quality4K Native
Terminator Resistance betont keine hochfrequentierten Details und arbeitet in allen Modi gut mit FSR zusammen - obwohl Subpixel-Details, wie hier die Haare, bei Bewegungen kleinere Probleme verursachen können.
4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR QualityFSR Ultra Quality4K Native
Terminator Resistance betont keine hochfrequentierten Details und arbeitet in allen Modi gut mit FSR zusammen - obwohl der Zaun hier mehr Unschärfe aufweist und dies mit höherer Intensität tut, wenn ihr die Qualitätseinstellungen nach unten bewegt.
4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR QualityFSR Ultra Quality4K Native
Abgesehen von einer kleinen, allmählichen Zunahme der Unschärfe hält dieser Inhalt auch mit FSR gut stand.
4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR QualityFSR Ultra Quality4K Native
Die Oberflächendetails in The Riftbreakers verschwimmen im Vergleich zum Rendering in nativer Auflösung, aber die Kantenrekonstruktion ist gut.
4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR QualityFSR Ultra QualityNative 4K
Die Oberflächendetails in The Riftbreakers verschwimmen im Vergleich zum Rendering in nativer Auflösung, aber die Kantenrekonstruktion ist gut.
4K AMD FSR Performance Mode4K AMD FSR Balanced Mode4K AMD FSR QualityFSR Ultra QualityNative 4K
Die Oberflächendetails in The Riftbreakers verschwimmen im Vergleich zum Rendering in nativer Auflösung, aber die Kantenrekonstruktion ist gut.

Ich habe das mit Kingshunt getestet, einem Unreal-Engine-4-Spiel. Ich habe native 1080p (mit so etwas wie einem einfachen, bilinearen Upscale auf 4K) mit AMD FSR im Performance-Modus verglichen, das ebenfalls mit einem internen 1080p-Framebuffer arbeitet. Wenn man sich die Oberflächendetails ansieht, gibt es keinen großen Unterschied und die Subpixel-Details skalieren nicht besonders gut. Die Kantendetails sind jedoch viel, viel besser. Darum geht es beim Design von FSR, nicht um die Qualität der Texturen oder Aliasing im engeren Sinne, sondern darum, Kanten zu erkennen und nicht blind dazwischen zu blenden wie ein einfacher Upscaler - es bewahrt eine Kante recht gut. FSR ist also besser als ein Standard-Upscaler. Die Sache ist die, dass Spiele nicht nur einfache Upscaler verwenden - die Unreal Engine 4 hat einen temporalen AA-Upscaler eingebaut. Dünne, transparente Details werden viel besser aufgelöst, während die Qualität von Oberflächen - Texturdetails - ebenfalls über den 1080p-Standard hinaus angehoben wird. Dies geschieht, weil TAAU (wie es genannt wird) frühere Frames in die 4K-Präsentation sampelt und so Details hinzufügt. Und standardmäßig ist die Kantenverbesserung ein Teil desselben Algorithmus.

Das ist die offensichtlichste Herausforderung für FSR - die bestehenden Lösungen auf dem Markt sind nicht perfekt, aber sie liefern weniger Probleme als FSR, während die Leistungsgewinne vergleichbar sind. FSR kostet fast das Gleiche wie TAAU in der Unreal Engine 4 und ich denke, dass die Lösung von Epic ein besseres Ergebnis liefert.

Am Ende habe ich das Gefühl, dass FSR bei 4K in seinem Ultra-Qualitätsmodus am nützlichsten ist, aber sein Nutzen fällt bei Auflösungen und Qualitätsmodi darunter schnell ab. Konzeptuell denke ich auch, dass FSR eine weniger konkurrenzfähige Position auf dem Markt der Bildverbesserungstechnologie hat. Wenn ein Spiel nur ein einfaches Upscaling bietet, wird FSR einen besseren Job machen, aber warum sollte ein Spiel nur ein einfaches Upscaling haben? Jede große Engine auf dem Markt - ob von Ubisoft, Epic, Capcom oder Square Enix - hat bereits irgendeine Form von TAA-Upscaling. Und weil sie aus mehr verfügbaren Daten akkumulieren und rekonstruieren, liefern sie im Vergleich zu einem Single-Frame-Spatial-Scaler bessere Ergebnisse. AMD hat gesagt, dass sich die Technologie weiterentwickeln wird, sodass wir vielleicht neue und verbesserte Techniken sehen werden - aber unterm Strich ist es so: Im Moment gibt es absolut keinen Zweifel daran, dass FSR gewaltige Leistungsgewinne liefern kann, aber je höher der Gewinn, desto höher die Einbußen in Bezug auf die Bildqualität.

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Über den Autor:

Alex Battaglia

Alex Battaglia

Video Producer, Digital Foundry

Ray-tracing radical, Turok technophile, Crysis cultist and motion-blur menace. When not doing Digital Foundry things, he can be found strolling through Berlin examining the city for rendering artefacts.

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