張飛打岳飛?淺談AMD FSR技術與DLSS的差異

2022-10-26

自 Nvidia 40 系列顯示卡的發布後,許多硬體玩家們最重視的一點就是:究竟老黃這次的產品將能不能夠再一次大幅度贏過目前最大的顯示卡競爭對手:超微(AMD)。而第三代深度學習超高取樣技術(DLSS 3)的發布,也被高階玩家們視為是能夠大幅提昇 4K/8K 高解析度偵數的黑科技,其中,有許多人最常拿來對比的就是 AMD 所推出的 FidelityFX Super Resolution (FSR) 技術。

在過去,Nvidia 顯示卡在模擬飛行上的效能表現,對比競爭對手而言,其壟斷優勢是有目共睹的。不過,除了微軟模擬飛行 MSFS 在即將到來的第十一版主要版本更新 SU11 中將納入 FSR 2 的支援以外,MSFS 的主要對手:X-Plane,也已經在最新的 12 代中,開放支援 AMD FSR。雖然就原理技術面上來說,以 FSR 拿來對比 DLSS 是不完全準確的,不過就容作者我向大家翻譯翻譯什麼是 AMD FidelityFX Super Resolution 吧!

AMD FSR 2.0 宣傳影片

FidelityFX Super Resolution,簡稱 FSR,是由 超微 AMD 所開發出的一個開源圖形運算的演算法,2021 年 6 月 21 日推出了 FSR 1.0,2022 年 5 月 12 日推出了第二代 FSR 2.0。而 FSR 能夠支援多平台作業系統包含 Windows、Mac、 Linux,以及 Xbox GDKX (GDK+Xbox Extensions),同時也不像 Nvidia DLSS 一樣僅能支援自家顯示卡,FSR 技術不管在 AMD 或是 Nvidia 顯示卡上都能使用。此外 FSR 技術也支援第四代虛幻遊戲引擎(Unreal Engine 4, UE4)。

至於FSR是怎麼增強畫面品質呢?

一開始的 FSR 1.0 技術,主要是針對畫面的邊緣進行銳利度上的調整,使得畫面視覺上清晰度增加,官網說明如下:

FSR 主要依靠自適應邊緣空間放大取樣(Edge-Adaptive Spatial Upsampling, EASU)及強力對自適應比度銳利化(Robust Contrast-Adaptive Sharpening, RCAS)達到結果,並且有相關色彩空間轉換(color space conversions)、圖像抖動(dithering)及色調對應(tone mapping)的輔助應用到整個渲染器流水線(render pipeline)處理上。進一步達成不依靠過去影像畫面及物件動作向量,使抗鋸齒畫面將其放大顯示至螢幕解析度效能的成果;同時利用邊緣偵測演算法,偵測邊緣像素格後重新建置更高解析度的畫格。

FSR 1.0 技術支援了DirectX 12、DirectX 11 及 Vulkan 三個圖形繪製API 的應用,並且將設定上分為Ultra Quality、Quality、Balanced和Performance四種模式,讓玩家能夠根據使用環境與硬體設備進行調整。

FSR 2.0,則在架構上與演算法上與 1.0 版本有著本質上的不同,可以說是整套打掉重練

AMD 在 FSR 2.0 技術上,採用時間軸上的資料進行演算,亦即使用前幾個畫面資料為輸入,相比 1.0 技術而言,演算量更大。另外 2.0 版也新增了三種資訊:深度、顏色、速度至演算緩衝區中,以便加入到後續演算來達到更好的品質。

根據官方說明,FSR 2.0 能夠取代時間性抗鋸齒(Temporal Anti-Aliasing, TAA)功能,與前代不同之處在於:1.0版的演算輸入為經抗鋸齒後的畫面,而 2.0 版則是先進行 FSR 演算再執行抗鋸齒計算。

許多人最納悶的一點:那這些計算到底是差在哪?根據 AMD 在 GDC 2022 上的展示,實際顯像架構如下圖所示。


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因此,嚴格上來說,FSR 真正該拿來比較的是 Nvidia Image Scaling (NIS)。從 NV 官方資料來看,可說一個技術,各自表述。

而諸多玩家們朗朗上口的:深度學習超級取樣(Deep Learning Super Sampling, DLSS)技術,與 FSR 最大的差異在於前者的演算法中,加入了深度學習(Deep Learning)模型,也就是所謂的人工智慧(AI),並利用其進行加速運算,並且在繪圖處理晶片(GPU)的設計上,根據演算法的需求進行了最佳化設計。

不過大多數的玩家大概不會怎麼在意兩種技術到底差在哪,對玩家來說,畫面與偵數的表現是最重要的,就讓我們來看看實際上應用兩項技術的對比影片差別吧。

在這部影片中,進行了 FSR 1.0 以及 DLSS 的比較,可以看出 FSR 1.0 單純只引入已抗鋸齒後畫面,進行放大解析度及強化邊緣演算法;至於 DLSS 則能夠針對長時間處於靜態畫面或微幅移動部分的邊緣處理。

而下一部影片則是以 FSR 2.0 做為選手對比 DLSS 2.4 版,對比下來,在大動作的人物移動下,其邊緣處理上就容易模糊化。

以上就是本次有關 AMD FSR 技術的淺談,作者已盡量搜尋原文及相關技術研討會資料,並加上自己對於技術上的理解後的一些心得,也歡迎各方先進進一步指教與討論。


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