AMD ha introdotto una nuova tecnologia chiamata FidelityFX Super Resolution (FSR). Da molti vista come la risposta al DLSS (Deep Learning Super Sampling) di Nvidia, ha un obiettivo simile ma lo raggiunge in modo diverso: nessuna rete neurale, ma algoritmi che permettono di fare un upscaling ottenendo quindi maggiori prestazioni senza degradare troppo il dettaglio rispetto a quello nativo. La tecnologia, a differenza del DLSS, è agnostica: funziona quindi sia sulle GPU AMD che su quelle Nvidia.
Insieme al ray tracing, introdotto sul finire del 2018, Nvidia ha presentato una tecnologia chiamata Deep Learning Super Sampling (DLSS) che, affidandosi al lavoro svolto precedentemente da una rete neurale, permette ai possessori di schede GeForce RTX di giocare con una qualità grafica elevata, non dissimile nei casi migliori dall'immagine standard, ma con prestazioni superiori a quelle native: in questo modo anche schede video non eccessivamente potenti possono raggiungere un frame rate migliore e/o attivare un livello di dettaglio più alto - ray tracing incluso - o impostare una risoluzione maggiore.
AMD ci ha messo molto più tempo di Nvidia ad abbracciare il ray tracing, tecnologia che l'azienda ha fatto propria solo con le GPU Radeon RX 6000 basate su architettura RDNA 2 introdotte sul mercato nell'ultima parte del 2020. Come abbiamo visto nelle recensioni delle nuove proposte AMD uscite negli ultimi mesi, le nuove Radeon hanno prestazioni inferiori sul fronte del ray tracing rispetto alle proposte Ampere di Nvidia, ragione per cui in molti si chiedevano quando AMD avrebbe proposto qualcosa di simile al DLSS.
Il tempo è finalmente giunto, ma attenzione, seppur il fine di FidelityFX Super Resolution sia fondamentalmente simile al DLSS, non stiamo parlando di due tecnologie identiche: gli approcci sono decisamente diversi.
Il DLSS di Nvidia è una tecnologia usa la potenza del deep learning e dell'IA per aumentare il frame rate preservando la qualità d'immagine. Con il DLSS è possibile avere migliori prestazioni e di conseguenza incrementare la qualità grafica oppure salire di risoluzione. Questo è il frutto di un lavoro "a monte", con una rete neurale profonda (chiamata convolutional autoencoder) allenata con decine di migliaia di immagini ad alta risoluzione (16K), renderizzate offline su un supercomputer a frame rate molto bassi e a 64 sample per pixel.
Grazie a questo addestramento lunghissimo, la rete è in grado di prendere come input immagini a minore risoluzione, ad esempio a 1080p, e costruire immagini finali ad alta risoluzione (ad esempio 4K). Al fine di generare un'immagine da 8,2 milioni di pixel, ossia in 4K, partendo da una con 2 milioni di pixel (1080p), l'algoritmo alla base del DLSS deve predire i 6,2 milioni di pixel mancanti e per farlo si affida a quattro differenti input:
La rete neurale prende il frame a bassa risoluzione, i vettori di movimento e il precedente frame a risoluzione elevata per determinare, su una base "pixel per pixel", come generare l'immagine corrente ad alta risoluzione. Tenendo conto dei motion vector e del frame precedente ad alta risoluzione, il DLSS può tracciare gli oggetti da un'immagine alla successiva, fornendo così stabilità nel movimento e riducendo flickering (sfarfallio) e artefatti come il popping, ossia texture che appaiono brevemente a schermo e fuori contesto. Tutto questo processo è chiamato "temporal feedback" e permette quello che viene detto temporal supersampling.
Il modello di IA così ottenuto viene poi fornito tramite i driver da Nvidia alle schede video GeForce RTX, le quali usano i Tensor core per "spacchettarlo" e applicarlo ad altissima velocità, restituendo il risultato finale che abbiamo visto in questi oltre due anni: riuscire a gestire un carico 3D molto intenso e una rete di deep learning avanzata simultaneamente, in tempo reale.
Il DLSS è oggi alla seconda generazione, grazie alla quale Nvidia è riuscita a migliorare la qualità d'immagine, garantire uno scaling migliore tra GPU e risoluzioni, implementare diverse modalità qualitative ma soprattutto creare una singola rete per tutti i giochi. Il primo DLSS richiedeva infatti l'allenamento della rete per ogni nuovo titolo, mentre il DLSS 2.0 sfrutta contenuto non specifico che permette di creare una rete più generalizzata che funziona tra i diversi titoli. Questo significa, di conseguenza, una diffusione più rapida del DLSS, come abbiamo visto negli ultimi mesi.
Abbiamo detto che le GPU AMD basate su architettura RDNA 2 supportano il ray tracing, e per questo hanno un'unità apposita per Compute Unit chiamata RA, ossia Ray Accelerator. Le GPU di AMD sono tuttavia prive di unità analoghe ai Tensor core, e già questo è un sintomo del funzionamento diverso delle due tecnologie. FidelityFX Super Resolution, in breve FSR, usa tecnologie di upscaling spaziali avanzate in modo da garantire il miglioramento delle prestazioni preservando una qualità d'immagine elevata.
FSR, come tutte le soluzioni di upscaling, riduce la risoluzione di rendering effettiva per migliorare le prestazioni in modo rilevante. Non richiede dati temporali o un "addestramento" per ogni gioco, ma semplicemente aumenta la risoluzione di un'immagine renderizzata a minore risoluzione in modo da portarla alla risoluzione target, il tutto mentre un algoritmo migliora la qualità finale fino a ottenerne una molto simile alla risoluzione nativa. Nella seguente immagine potete vedere dove l'azione di FSR si colloca nella pipeline grafica:
Il processo di upscaling implica che l'algoritmo di ricostruzione FSR analizzi l'immagine sorgente alla risoluzione di input con AA applicato e poi la ricrei alla risoluzione finale più elevata. Un successivo passaggio di sharpening migliora ulteriormente la qualità d'immagine rendendo le texture più dettagliate.
Entrambi i passaggi avvengono in un solo step nella pipeline grafica del gioco, dopo che l'AA è stato applicato e prima che venga aggiunta l'interfaccia utente del gioco alla schermata. Questa integrazione nella pipeline grafica è, secondo AMD, uno dei motivi per cui FSR è facilmente integrabile nei videogiochi.
Il risultato è un'immagine a "super risoluzione" con bordi di qualità molto elevata e un dettaglio dei pixel evidente se raffrontata con il point upscaling o quello bilineare - secondo AMD l'FSR a impostazione Ultra Quality è indistinguibile dalla risoluzione nativa se l'immagine non è zoomata, ma "vista" da distanze normali.
Insomma, come avete capito, Super Resolution e DLSS condividono intento e risultati finali ma non il modo in cui raggiungono l'obiettivo. Detto questo, approfondiamo le impostazioni qualitative di Super Resolution.
Con FidelityFX Super Resolution è possibile scegliere tra quattro modalità di qualità che permettono di bilanciare a piacimento il rapporto tra dettaglio dell'immagine e prestazioni. Se volete guadagnare qualcosa sul fronte prestazionale ma preservare una qualità d'immagine molto simile all'immagine nativa, allora dovreste selezionare Ultra Quality.
Leggermente meno dettaglio e un po' di prestazioni in più? Ecco l'impostazione Quality. La modalità Balanced è secondo AMD il compromesso tra prestazioni e dettaglio, mentre Performance impatta visibilmente sulla qualità d'immagine e migliora drasticamente le prestazioni, tanto che AMD consiglia di attivarla solo quando ottenere prestazioni in più è assolutamente critico, quindi fondamentalmente quando la GPU non riesce a garantire prestazioni giocabili.
Per capire meglio come funzionano le quattro modalità con le risoluzioni di gioco come il 4K e il 1440P, ecco una tabella che mostra il fattore di scaling e la risoluzione di input di ogni modalità:
Approfondiremo più avanti nell'articolo l'impatto sulla qualità d'immagine di FSR e delle varie modalità con un focus su Godfall.
Non solo il funzionamento, ma anche la compatibilità è un elemento che separa FSR dal DLSS di Nvidia. Quest'ultima tecnologia gira infatti solo sulle GPU Turing e Ampere, ossia sulle schede video GeForce RTX 2000 e 3000 con unità Tensor core, mentre FSR è una tecnologia agnostica, ossia può girare sia sulle GPU di AMD che su quelle di Nvidia, e stiamo parlando anche di prodotti di vecchia data o di CPU AMD con grafica integrata. Ecco l'elenco delle GPU supportate da FSR:
Il fatto che FSR giri sulle GPU Nvidia, apre la porta a un possibile supporto anche sulle future schede video Intel e al suo arrivo anche sulle console (come fatto intuire da Microsoft).
L'integrazione di FSR richiede un lavoro minimo da parte degli sviluppatori, ma c'è comunque qualcosa da fare, quindi la "partenza" è lenta - non che per ray tracing e DLSS sia andata diversamente se dobbiamo essere sinceri. Si parte con il supporto immediato da parte di 7 giochi:
Vedremo FSR anche su questi giochi di futura uscita:
Il supporto dell'industria dei videogiochi è massiccio (oltre 40 studios, anche se per ora manca Epic Games), quindi aspettatevi nuovi annunci in futuro, soprattutto da dopo metà luglio quando la tecnologia sarà a disposizione degli sviluppatori su GPUOpen.com. Per quanto riguarda le API supportate, AMD fa sapere che FSR è compatibile con i titoli DirectX 11, 12 e Vulkan.
Per testare le diverse modalità di FidelityFX Super Resolution abbiamo preso due schede nuove (RTX 3080 Ti e RX 6800 XT) e due schede vecchie (GTX 1080 e RX 580). I driver usati sono i 466.77 di Nvidia e i 21.6.1 forniti da AMD per questa prova. Abbiamo svolto anzitutto dei test in 4K, la risoluzione migliore oggigiorno, gestibile nella maggior parte dei giochi dalle schede di punta attuali ma allo stesso tempo probante per le schede più vecchie. Partiamo da Godfall.
Tenendo il valore di ogni scheda all'impostazione "4K FSR OFF" come riferimento del 100%, osserviamo come la RTX 3080 Ti veda migliorare le sue prestazioni del 135% con l'impostazione Ultra Quality, per poi salire al 155% in modalità Quality, al 176% con quella Balanced e infine il 196% con quella Performance.
La GTX 1080 è la scheda che beneficia maggiormente dell'FSR, arrivando a un +252% in modalità Performance, mentre le altre schede AMD si fermano a un +221% (RX 6800 XT) e a un +228% (RX 580). Passando a The Riftbreaker, la scheda che guadagna più prestazioni è in questo caso la RX 580, con un balzo del 211% dalla modalità nativa all'FSR Performance. La GTX 1080 si ferma al 194% mentre le due schede moderne intorno al 65%.
Anno 1800 è il titolo che sembra beneficiare maggiormente di FSR tra quelli testati, con un frame rate che sale in modalità Performance del 220% con le due schede più recenti, dove la RTX 3080 Ti passa da 71 a 155 fps e la RX 6800 XT da 59 a 130 fps. Miglioramenti percentualmente ancora maggiori per quanto riguarda le soluzioni più vecchie, con un frame rate che nel caso della GTX 1080 passa da 28 a 67 fps, restituendo quindi una giocabilità prima assente.
Sin qui abbiamo visto i miglioramenti in 4K, ma cosa succede all'altro estremo, ossia alla più popolare risoluzione 1080p? Partiamo da Anno 1800. Abbiamo limitato i test alle due schede più datate riscontrando miglioramenti fino al 180% dal rendering nativo alla modalità Performance.
Passando a Godfall, vediamo un boost fino al 45-50% dal rendering nativo alla modalità Performance, ma si guadagna un 20% circa passando da FSR OFF a Ultra Quality.
Infine abbiamo preso le due schede più recenti, attivato il ray tracing, riportato la risoluzione al 4K e svolto i test alle diverse modalità di FSR. Qui vediamo la Radeon RX 6800 XT più che raddoppiare il proprio frame rate, arrivando alle 2,4 volte indicate da AMD per la modalità Performance. Da notare comunque come anche Ultra Quality restituisca un netto aumento prestazionale del 40-45% a seconda della scheda.
Abbiamo provato sul campo il nuovo FidelityFX Super Revolution con il gioco Godfall, sviluppato da Counterplay Games su Unreal Engine 4 e prodotto da Gearbox Software. In Godfall, troviamo quattro impostazioni di FSR, ovvero Ultra Quality, Quality, Balanced e Performance, che sono più o meno aggressive sulla base del livello prestazionale che si intende raggiungere.
Vi mostriamo qui due screenshot, prima con FSR disabilitato e poi con FSR abilitato con opzione Performance, ovvero le condizioni in cui si verifica il maggiore degrado visivo, perché la risoluzione di partenza è la più bassa. Come potete notare, in queste condizioni è quasi impossibile scorgere delle differenze in 4K, mentre in 1080p vediamo un po' di perdita di dettaglio: il fermo immagine non rende del tutto giustizia al degrado qualitativo, ma in Full HD con impostazione Performance, si perde parecchia qualità, tanto da rendere l'opzione sconsigliabile. Per confrontare le immagini, vi consigliamo di aprirle con il tasto centrale in due schede differenti sul browser e passare tra le due tab. Il discorso cambia, ovviamente, realizzando opportuni zoom.
Come abbiamo già notato nel caso del DLSS di NVIDIA, anche con FSR il degrado qualitativo si nota soprattutto all'impostazione più aggressiva, Performance. Risultano evidenti gli effetti dell'applicazione di un metodo di upscaling, visto che l'immagine finale a Performance è meno definita, più sfocata e con un rapporto di contrasto meno efficace. Va comunque sottolineato come si tratti di un ingrandimento notevole rispetto all'immagine originale e che durante il gameplay, con immagini in rapido movimento, il tutto è molto meno esperibile.
Rispetto a DLSS, FSR sembra agire principalmente sulla definizione, mentre le scalettature sui bordi dei poligoni non sono così tanto evidenti. In entrambi i casi i rispettivi algoritmi svolgono un lavoro di ottimizzazione della qualità dell'immagine, nel caso di FSR allo scopo di sopperire al degrado qualitativo dovuto all'upscaling iniziale. Inoltre, va rimarcato come la riduzione del livello di qualità dell'immagine riguardi soprattutto l'impostazione Performance, mentre con le altre opzioni di FSR la qualità originale dell'immagine viene quasi interamente preservata. Abbiamo fatto i confronti anche in 1080p.
Per ovvie ragioni, abilitare FSR in 1080p è ben diverso che farlo in 4K, questo perché si parte da una risoluzione originale ben inferiore.
Anche se Nvidia finora non ha preso una posizione netta e diretta riguardo il FidelityFX Super Resolution, forse in attesa di vederlo sul campo, ha fatto trapelare il suo pensiero sull'approccio scelto da AMD. Nelle scorse ore, con un post sul proprio blog, Nvidia ha fatto intendere (e non poteva fare altrimenti) di ritenere il DLSS una tecnologia superiore "a diversi metodi alternativi di upscaling della risoluzione" per quanto concerne la qualità d'immagine.
Senza mai citare FSR, Nvidia ricorda che tramite il pannello di controllo dei propri driver è possibile applicare su tutti i giochi e con tutte le GPU GeForce RTX e GTX una soluzione di GPU scaling e sharpening chiamata Nvidia Image Sharpening (NIS).
NIS fa l'upscaling delle immagini facendo la media dei pixel vicini e poi usando un filtro di sharpening adattivo (uno shader) per migliorare i bordi e i contorni. "Rispetto al DLSS, l'algoritmo è non IA e non temporale, usa solo l'informazione corrente dall'immagine a bassa risoluzione renderizzata dal gioco come input".
"Mentre la qualità dell'immagine risultante è spesso migliore rispetto alle tipiche opzioni di scaling della risoluzione del monitor o dei giochi, manca del dato temporale e delle aggiunte dell'IA per fornire un dettaglio a risoluzione nativa e una stabilità tra i frame costante". L'azienda ha pubblicato un video che confronta il rendering nativo, il DLSS e NIS:
Nel filmato si vede come il DLSS stabilizzi l'immagine rispetto a quella sottoposta ad upscaling e persino al rendering a risoluzione nativa. "Questi risultati sono raggiunti solo tramite una combinazione di vettori di movimento, feedback temporale e un avanzato algoritmo di IA".
Un secondo filmato mostra il progresso del DLSS nel corso del tempo: da una parte la prima implementazione della tecnologia in Control, che usava un algoritmo euristico, dall'altra il DLSS 2.0 basato sull'IA. Come si vede, il DLSS 2.0 cattura i dettagli più sottili e riesce a renderizzare meglio le pala rotante.
Che dire di FidelityFX Super Resolution? Fermo restando che un confronto diretto e corretto con il DLSS di Nvidia lo potremo fare solo quando avremo a disposizione un titolo con supporto a entrambe le tecnologie (come, ad esempio, Necromunda: Hired Gun), la tecnologia di AMD esce positivamente da questa prima analisi perché fa quel che dice, ossia migliora le prestazioni senza intaccare la qualità d'immagine pesantemente.
Questo è vero però per quasi tutte le modalità eccetto la Performance, dove effettivamente si nota un degrado visivo chiaro: bisogna soffermarsi per vederlo in 4K, difficilmente lo si scorge con un gameplay frenetico, mentre la situazione è diversa in Full HD, dove l'opzione Performance impatta in modo evidente. Certo, questo è solo un primo contatto, dobbiamo senza dubbio approfondire in futuro, ma neanche il DLSS era perfetto al lancio, ricordate?
Il DLSS 2.0 attuale ci sembra, ma per ora sottolineiamo si tratta semplicemente di un'impressione confrontando giochi diversi, migliore nel preservare la qualità dell'immagine anche alle modalità più sbilanciate verso le prestazioni. Forse, questo vantaggio è proprio frutto di tutto il lavoro fatto a monte da Nvidia e dalla sua rete neurale. La tecnologia esclusiva delle GeForce presenta inoltre meno fenomeni di sfarfallio e popping (molto evidenti in Full HD, meno in 4K) rispetto alla impostazione più spinta di Super Resolution.
La proposta di AMD ha tuttavia un vantaggio: è una soluzione agnostica che gira sia su Radeon che GeForce e anche su serie datate, cosa che non fa il DLSS. Siamo di fronte a due approcci diversi e sarà interessante tra qualche tempo capire se coesisteranno o se alla fine "ne resterà uno solo". Tra l'altro, tecnologie come queste aiutano molto anche negli eSports perché aumentano il frame rate e permettono di ridurre la latenza, consentendo di sfruttare appieno i monitor ad alto refresh rate.
Certo, Super Resolution sembra più ordinario e meno avveniristico del DLSS, ma ciò non significa che sia per questo deprecabile. Finalmente anche AMD ha una tecnologia analoga a quella di Nvidia, la quale può contare però di un vantaggio legato alla maggiore diffusione e sul fatto che il DLSS è supportato da motori e moltissimi titoli popolari. AMD dovrà spingere gli sviluppatori a implementare Super Resolution nei prossimi mesi e rapidamente se vorrà colmare il gap. Per ora diciamo "buona la prima", anche se indubbiamente c'è ancora molto lavoro da fare per migliorare la tecnologia.
Detto questo, salvo le modalità più sbilanciate verso le prestazioni, in gran parte dei casi il degrado qualitativo di entrambe le tecnologie offerte dai produttori di GPU rispetto alla risoluzione nativa è trascurabile, specie nel gameplay tradizionale dove non ci si sofferma su una mattonella del pavimento o il bordo di una finestra. Più evidente invece il miglioramento delle prestazioni, già a partire dalle modalità che preservano maggiormente la qualità visiva. Insomma, ben vengano due approcci diversi che si sfidano migliorandosi reciprocamente e soluzioni di questo genere che possono allungare la vita all'hardware: il giocatore vince sempre.
per me solo impostazione Ultra Quality
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