Radeon Super Resolution против FSR, NIS и DLSS: сравнение методов апскейлинга

⇡#God of War

В переиздании God of War для персональных компьютеров черта, отделяющая видеокарты с достаточной для комфортной игры производительностью от тех, которые не обеспечивают фреймрейт выше 60 FPS, проходит между Radeon RX 6600 XT и GeForce RTX 3060 с одной стороны и GeForce RTX 3050 с другой. К счастью, DLSS в щадящем режиме Quality достаточно, чтобы решить проблемы RTX 3050. Старым видеокартам, напротив, требуется агрессивное масштабирование FSR с коэффициентом Performance, и то границу 60 FPS удалось преодолеть только самой мощной из них — Radeon RX 5500 XT, что, откровенно говоря, разочаровывает, когда речь идет о такой сравнительно нетребовательной игре, как God of War. Все дело в том, что она очень вяло реагирует на переход к большим коэффициентам масштабирования (по крайней мере с целевым разрешением 1080p) — еще одно свидетельство того, что не во всех играх апскейлинг одинаково эффективен.

При разрешении 1440p в число современных видеокарт, которым может быть полезно масштабирование кадров, вместе с GeForce RTX 3050 попал Radeon RX 6600 XT. Впрочем, Radeon RX 6600 XT не дотянул до 60 FPS всего двух кадров в секунду, а в режиме FSR Quality его быстродействие вплотную приближается к 80 FPS. Напротив, GeForce RTX 3050 в силу того, что God of War плохо реагирует на большие коэффициенты масштабирования, достигает необходимой производительности лишь с настройкой DLSS Performance. В случае с более слабыми видеокартами апскейлинг в God of War на максималках уже бессилен. Также обратите внимание на то, что FSR не дает GeForce RTX 3050 и RTX 3060 никаких ощутимых преимуществ в быстродействии по сравнению с DLSS.

При рендеринге в целевом разрешении 4К наконец-то возникла хоть какая-то практически ощутимая разница в частоте смены кадров при различных коэффициентах масштабирования DLSS и FSR. Благодаря этому GeForce RTX 3060 поднялся со скромных 39 FPS почти до 60 FPS в режиме DLSS Balanced, а Radeon RX 6600 XT — в режиме FSR Balanced. Правда в очередной раз заметим, что при больших коэффициентах масштабирования FSR — вовсе не бесплатное решение с точки зрения производительности, как показали тесты при использовании встроенного в драйвер алгоритма RSR.

⇡#Horizon Zero Dawn

Рассмотрим данные бенчмарков в последней из тестовых игр. Horizon Zero Dawn — проект далеко не новый и по современным стандартам совсем нетребовательный к железу. Так, любые видеокарты с поддержкой DLSS, включая GeForce RTX 3050, вполне могут обойтись без «костылей» при разрешении 1080p, хотя пресловутый RTX 3050 за счет масштабирования приобретает запас кадровой частоты сверх необходимых 60 FPS. В свою очередь, FSR понадобится только устаревшим видеокартам уровня Radeon RX 5500 XT и ниже. Сам Radeon RX 5500 достигает комфортного фреймрейта с настройкой FSR Quality, GeForce GTX 1060 — FSR Balanced, и наконец, Radeon RX 580 нуждается в FSR с коэффициентом Performance, что при целевом разрешении 1080p означает серьезный удар по качеству изображения.

В режиме 1440p владельцам GeForce RTX 3050 все-таки понадобится DLSS — достаточно установить коэффициент Balanced, хотя FSR позволяет этой же видеокарте достигнуть фреймрейта 60 FPS уже с настройкой Quality. Другой ускоритель, который нуждается в апскейлинге при разрешении 1440p, чтобы выйти на уровень 60 FPS, — это Radeon RX 5500 XT, но такой слабой видеокарте необходим агрессивный апскейлинг с коэффициентом масштабирования Performance. Еще более старым устройствам — Radeon RX 580 и GeForce GTX 1060 — комфортная частота смены кадров, увы, не светит даже при использовании FSR Performance.

Как и большинство игр в наше время, Horizon Zero Dawn нуждается в достаточно мощном железе, если вы намереваетесь играть на экране с разрешением 4К при наивысших параметрах качества графики. Топовые видеокарты — GeForce RTX 3080 Ti и Radeon RX 6900 XT — сохраняют запас кадровой частоты сверх необходимых 60 FPS, а вот GeForce RTX 3060, Radeon RX 6600 XT и, разумеется, все более слабые модели опустились ниже отметки комфортного фреймрейта. К счастью для пользователей GeForce RTX 3060, при высоком целевом разрешении DLSS с коэффициентом Performance обеспечивает достаточно качественное масштабирование, а частота смены кадров в результате превосходит 60 FPS. Что касается GeForce RTX 3050, то даже отказ от DLSS в пользу FSR не приводит к необходимому росту быстродействия. А вот NIS — простейшая опция, доступная владельцам «зеленых» видеокарт — уже способна приблизить фреймрейт вплотную к линии 60 FPS. То же самое происходит с Radeon RX 6600 XT при сравнении FSR и RSR, хотя этой, более мощной, видеокарте уже вполне достаточно FSR Balanced. Наконец, Radeon RX 5500 XT, как всегда, осталась за бортом при целевом разрешении 4К, несмотря на все усилия алгоритмов масштабирования.

⇡#Выигрыш в производительности на различном железе

Обобщим полученные результаты таким образом, чтобы оценить рост частоты смены кадров, который обеспечивают различные средства масштабирования и настройки во всех четырех тестовых играх при трех целевых разрешениях экрана. Общая тенденция такова, что чем меньшей производительностью обладает GPU, тем больше пользы от апскейлинга. Например, результаты бенчмарков GeForce RTX 3080 Ti благодаря масштабированию увеличиваются на значение вплоть до 150 % от кадровой частоты в оригинальном разрешении, а у GeForce GTX 1060 — почти в 3,5 раза! В то же время наиболее сильный эффект возникает при высоких разрешениях экрана — 1440p или 4К, нежели в «народном» режиме 1080p.

Что касается видеокарт NVIDIA, то они обладают наиболее широкой совместимостью с существующими алгоритмами апскейлинга, поскольку ускорители AMD не поддерживают DLSS, и даже старым моделям GeForce открыт доступ к функции NVIDIA Image Scaling в панели управления драйвером. Следовательно, именно «зеленая» часть графиков лучше всего иллюстрирует, насколько эффективно с точки зрения производительности работают те или иные методы. Как видите, DLSS — это пусть и самое качественное, но в то же время наименее эффективное решение по сравнению с универсальным FSR: счет идет на десятки процентов FPS. Ну а последние капли фреймрейта из видеокарты NVIDIA способен выдавить NIS (заметим только, что в таблицах с NIS, а также аналогичной технологией RSR следует ориентироваться на максимальное значение при сравнении с другими алгоритмами, т. к. соответствующие тесты мы выполнили лишь при разрешении 4К).

В отношении «красного» железа справедливы точно такие же выводы, но есть нюанс: в определенных случаях FSR, доступный в настройках игры, работает далеко не так же быстро, как аналогичная технология RSR, активированная через настройки драйвера. Тем более обидно, что RSR в данный момент поддерживается лишь на ускорителях архитектуры RDNA, хотя устройства прошлых поколений больше нуждаются в дополнительных способах увеличить игровую производительность.

⇡#«Штраф» за масштабирование

Технологии апскейлинга кадров обычно рассматриваются в критериях роста быстродействия. О каких таких штрафах в данном случае может идти речь? Действительно, в итоге любой алгоритм масштабирования приводит к росту частоты смены кадров, но сопутствующие ему расчеты сами по себе используют часть ресурсов GPU. В первую очередь это относится к нейросети, которая лежит в основе DLSS, но и FSR, как мы увидим, не дается бесплатно.

Сравним производительность видеокарт в 4К с использованием апскейлинга и результаты тех же устройств в оригинальных режимах 1080p и 1440p — они как раз в точности соответствуют размеру исходного кадра при настройках масштабирования Performance и Quality независимо от избранного алгоритма. Получается, что DLSS тратит от 10 до 33 % потенциального фреймрейта, чтобы получить разрешение 4К из кадров меньшего размера, причем расход, как правило, больше всего в режиме Performance. FSR не является настолько требовательным решением и порой вообще дает чистый прирост частоты смены кадров без каких-либо затрат, превышающих погрешность измерения. А вот в иных случаях за применение FSR придется отдать вплоть до 19 % FPS. Это зависит от реализации алгоритма в конкретной игре: самый затратный FSR мы обнаружили в Baldur’s Gate 3, самый дешевый — в God of War.

Тем интереснее, что цена масштабирования есть даже у «прозрачных» алгоритмов, заложенных в драйверы, — вплоть до 14 % FPS у NIS и 8 % у RSR, опять-таки в зависимости от специфики определенных игр. Но, как ни крути, Radeon Super Resolution можно назвать самым универсальным и простым средством «умного» апскейлинга из существующих сегодня.

⇡#Выводы

Итак, теперь в распоряжении геймеров на ПК есть не только DLSS, а сразу четыре средства в той или иной степени качественного масштабирования кадров. Какое из них обеспечивает наилучший результат и самую высокую производительность? Думаем, что регулярные читатели 3DNews уже знают ответ на первую часть вопроса. Если игра и видеокарта поддерживают DLSS, то в большинстве случаев нет убедительных причин рассматривать иные варианты. Актуальная версия пространственно-временного апскейлинга NVIDIA на основе нейросети эффективно выполняет реконструкцию деталей, отсутствующих в кадре исходно низкого разрешения, и не создает грубых артефактов, типичных для других, менее изощренных решений.

Тем не менее DLSS — это ресурсоемкий алгоритм, который не зря нуждается в специализированном железе, и даже видеокарты GeForce RTX тратят заметную часть производительности на обслуживание нейросети. Кроме того, оказалось, что есть игры, которые плохо реагируют на увеличение коэффициентов масштабирования, и в результате DLSS порой все-таки недостаточно, чтобы полностью устранить нехватку фреймрейта и довести кадровую частоту до заветных 60 FPS. В таком случае даже пользователям «зеленых» ускорителей способна помочь универсальная технология FidelityFX Super Resolution, однако качество реализации FSR, в отличие от DLSS, сильно меняется от одной игры к другой.

Наконец, если игра не поддерживает ни DLSS, ни FSR, драйверы NVIDIA и AMD позволяют форсировать пространственное масштабирование с помощью опций NVIDIA Image Scaling или Radeon Super Resolution. Среди всех методов апскейлинга эти два — самые быстрые, но, как и следовало ожидать, наименее качественные, причем вовсе не в том аспекте, за который мы волновались больше всего. Оказывается, что NIS и RSR недурно справляются с масштабированием игрового пользовательского интерфейса. Главный недостаток обеих состоит в том, что фильтр постобработки, усиливающий четкость финального изображения за счет локального контраста, работает заметно хуже, чем в случае с интегрированным FSR. Все это компромиссные решения для тех ситуаций, когда игра не дружит ни с DLSS, ни с FSR, но, безусловно, хорошо, что они вообще существуют. В очередной раз пожалуемся лишь на то, что NIS совместим со старыми видеокартами NVIDIA вплоть до 900-й серии, а RSR работает только на ускорителях Radeon RX 5000 и RX 6000.

Впрочем, откровенно слабому железу пространственный апскейлинг все равно не поможет, потому что в любом случае придется ограничиться низким целевым разрешением, а в режимах 1080p и 1440p с большим коэффициентом масштабирования достойную картинку выдает только DLSS. Тем интереснее будет испытать на практике технологию FidelityFX Super Resolution грядущей версии 2.0, которая претендует уже на совершенно иной уровень качества.