Der schnellste Weg zu mehr FPS – AMD FidelityFX Super Resolution

Caseking Team25. Apr, 2022 - 10 min Lesezeit

Update vom 11.01.2022: Die Gerüchteküche sollte Recht behalten – AMD Radeon Super Resolution, das FidelityFX Super Resolution ablöst, kommt. Das Feature wird dabei direkt in die AMD Software: Adrenalin Edition integriert. Zudem dürfen wir uns auf Features wie AMD Link und AMD Privacy View freuen. Dazu bietet Team Red eine kurze Sneak Peak im nachfolgenden Video.

Update vom 31.12.2021: Derzeit brodelt die Gerüchteküche rund um die CES 2022 und AMDs Fidelity FX Super Resolution. Angeblich wird Team Red die AMD Radeon Super Resolution (RSR) vorstellen, die zwar weiterhin auf dem FSR 1.0-Algorithmus basiert, aber von nun an über die Radeon Treiber-Software laufen soll. 

Der Vorteil: Die Implementierung in die Pipeline entfällt (siehe weiter unten). Dadurch müssen Spieleentwickler RSR nicht mehr erst in ihr Game einbauen. Im Umkehrschluss wird Radeon Super Resolution in jedem Spiel funktionieren, solange es den Fullscreen-Modus unterstützt – soweit die Theorie in der Gerüchteküche.

Allzu lange werden wir uns nicht mehr gedulden müssen. Am 04.01.2022 um 16:00 Uhr MEZ wird AMD seine Keynote abhalten und unsere Vorfreude auf die neuesten Technik-Trends des Jahres 2022 anfeuern.

FidelityFX Super Resolution

Mit FidelityFX Super Resolution (FSR) hat AMD im Juni 2021 eine vielversprechende Technologie veröffentlicht, mit der Games auf heimischen Rechnern flüssiger laufen sollen.

Die Idee dahinter ist so einfach wie genial: indem die GPU das Spiel effektiv in einer niedrigen Auflösung berechnet, muss die Grafikkarte weniger Leistung erbringen und kostbare Ressourcen können anderweitig eingesetzt werden. 

Im zweiten Schritt wird das Bild effizient hochskaliert. Da bei einer Skalierung unweigerlich Bilddetails verloren gehen, verwendet AMD eine Nachschärfung, um ebendiese wiederherzustellen.

Team Red verspricht, dass Spiele dadurch nicht nur mit mehr FPS laufen, sondern die Bildqualität gegenüber einer nativen Auflösung nur marginal einbüßen soll.

Bis zu 2x mehr Leistung mit Fidelity FX Super Resolution

Der Leistungszuwachs wiederum soll dabei so groß ausfallen, dass Spiele mit bis zu 2-mal mehr Bildern pro Sekunde laufen sollen. Und das Beste: Dieser enorme Leistungszuwachs gelingt auch ohne die Anschaffung neuer Hardware! Insbesondere in Zeiten globaler Chipknappheit dürfte solch ein Feature für viele zum Heilsbringer erkoren werden.

Um eine möglichst schnelle Adaption von FidelityFX Super Resolution bei Entwicklern und Publishern zu erzielen, wurde FSR als Open Source veröffentlicht. Neben einer schnellen Verbreitung dürfte dieser Schritt zusätzlich Flexibilität und Innovationsreichtum zugutekommen.

(Bild: AMD)

FidelityFX Super Resolution für (fast) alle!

AMDs FidelityFX Super Resolution lässt sich ohne Umwege auf fast jeder GPU der letzten fünf Jahre aktivieren. Konkret bedeutet das, dass AMDs Technologie mit GPUs ab der RX 400er-Serie sowie ab 2017 veröffentlichten Ryzen-APUs kompatibel ist. 

Team Red geht hier aber noch einen Schritt weiter: FidelityFX Super Resolution soll ebenfalls auf NVIDIAs Pixelbeschleunigern voll funktionsfähig sein, sofern es vom Entwickler im Spiel implementiert wird.

So auch auf der laut Steam-Hardware- und Softwareumfrage am meisten genutzten GPU der Welt: der GTX 1060. Um FSR in einem Spiel zu aktivieren, reicht es, ein Häkchen im Grafikeinstellungsmenü eines jeweiligen Games zu setzen.

Einen Überblick über sämtliche FSR-kompatible GPUs bietet die nachfolgende Grafik: 

AAA-Gaming für Unterwegs

Im Laufe der besagten Keynote führte AMD weiter aus, dass Grafikchips mit RDNA2-Architektur auch in Smartphones von Samsung und ausgewählten Automobilen von Tesla zum Einsatz kommen werden. Dies dürfte den Innovationsreichtum von FSR zusätzlich begünstigen und soll AAA-Gaming im Auto ermöglichen.

Auch die Current-Gen-Konsolen, also Xbox Series S und X, unterstützen FidelityFX Super Resolution. Mit dem Arcarde Shooter Arcadegeddon fand die Technik zudem nun auch auf der PlayStation 5 Einzug.

FSR wurde im Juni 2021 von AMD veröffentlicht. Die Technik steckt also zum Zeitpunkt dieses Blogeintrags (September 2021) noch in den Kinderschuhen und die Zahl der unterstützenden Spiele ist ebenfalls noch recht überschaubar. 

Breiter Support

Es haben jedoch bereits über 40 Entwicklerstudios und Publisher angekündigt, FSR in ihren Spielen und Engines unterstützen zu wollen. Dazu zählen etwa Branchengiganten wie Valve, Ubisoft, Electronic Arts, Koch Media und Capcom.

Spiele wie Anno 1800, Deathloop und Far Cry 6 unterstützen FSR bereits, Blockbuster wie Call of Duty: Vanguard und das PS5-exklusive Forspoken sollen folgen. Im nachfolgenden eine Liste vieler FSR kompatiblen Spiele und solcher, die noch folgen.

Games, die FidelityFX Super Resolution bereits unterstützen (stand 25.04.2022)

Games, die FidelityFX Super Resolution in Zukunft unterstützen werden

Nichtsdestotrotz soll dieser Artikel bereits einen ersten Eindruck vermitteln, mit welchen Leistungsgewinnen bzw. Bildqualitätsverlusten Gamer rechnen dürfen. Im Zuge dessen wird im nachfolgenden von AMD bereitgestelltes Material bezüglich Leistung und Qualität von FidelityFX Super Resolution verwendet.

FSR in vier Qualitätsstufen

Im für PS5 und PC erschienenen Godfall erzielt eine AMD Radeon RX 6800 XT in 4K, epischen Detaileinstellungen sowie aktiviertem Raytracing 49 FPS. Mit aktiviertem FSR im Ultra-Quality-Modus sind 78 FPS möglich. Das ist eine Steigerung von 59 %!

Insgesamt bietet FSR verschiedene Modi, die die Auflösung in verschiedenen Stufen berechnen. Dies führt zu mehr Bildern pro Sekunde bei proportional sinkender Bildqualität. 

• Der Ultra-Quality-Modus bietet die beste Bildqualität. Hier wird die intern berechnete Auflösung um den Faktor 1,3 hochskaliert, also lediglich 77 % der nativen Auflösung berechnet. Bei einer Wiedergabeauflösung von 4K (3.840 x 2.160 Pixel) werden so effektiv nur 2.954 x 1.662 Pixel berechnet.

• Der Quality-Modus berechnet 4K-Auflösungen nativ in 1440p – also Faktor 1,5 und 67 % der tatsächlichen Auflösung. 

• Der Balanced-Modus soll, wie der Name bereits anmutet, ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Performance herstellen. Eine 4K-Auflösung wird auf 2.259 x 1.270 Pixel (59 % von 4K) reduziert, um dann um den Faktor 1,7 hochskaliert zu werden.

• Das Schlusslicht bildet der Performance-Modus. Eine 4K-Auflösung wird hier nur in Full HD, das heißt 1.920 x 1.080p, gerendert. 

FSR in Action – Benchmarks

Das Aufbau- und Survival-Spiel The Riftbreaker: In 4K mit maximalen Details und aktiviertem Raytracing schafft die Radeon RX 6800 XT ordentliche 92 FPS. Im Ultra-Quality-Modus (77 % von 4K) steigen die FPS bereits auf 138 an.

Der Quality-Modus (67 %) ermöglicht eine Steigerung auf 169 FPS. Im Balanced-Modus (59 %) schafft die GPU bereits 200 FPS. Der Performance-Modus (50 % von 4K) macht bis zu 243 FPS möglich.

(Bild: AMD)

Terminator Resistance: Mit FSR im Ultra-Quality-Modus schafft die betagte GTX 1060 in 1440p 69 FPS. Bei nativer Bildberechnung wären es lediglich 51 FPS.

Das wirklich beeindruckende hierbei: im Ultra-Quality-Modus in 1440p werden lediglich 1.970 x 1.108 gegenüber 1.920 x 1.080 (Full HD) berechnet. Dennoch ist das Bild gegenüber nativem Full HD deutlich schärfer, wie das Schild mit dem Schriftzug “LOOTERS WILL BE SHOT” verdeutlicht. 

Flüssiges Gaming auch auf betagter Hardware

Interessant ist dieses Feature für User, die sich nicht von ihrer alten Hardware, wie der im Jahr 2017 veröffentlichten Radeon RX 580, trennen möchten. Selbst diese schafft in Godfall in der Voreinstellung FSR Performance-Modus in Full HD bei epischen Details den Sprung von 48 auf 69 FPS.

So lässt sie die von vielen Gamern als magische Grenze empfundenen 60 FPS hinter sich. Eine RX 6900 XT würde in 4K, epischen Detaileinstellungen und aktiviertem Raytracing erstaunliche 156 gegenüber 64 FPS in nativem 4K schaffen. So sieht flüssiges Gaming aus! 

(Bild: AMD)

FSR in Action – Bildqualität

Die vier verschiedenen Qualitätsstufen

Die Bildqualität des Ultra-Quality-Modus unterscheidet sich nur marginal von einer nativen 4K-Auflösung. Unterschiede lassen sich so generell nur in Standbildern und bei genauem Vergleich zwischen nativer und skaliertem Bild feststellen. Der Modus verspricht einen zusätzlichen FPS-Boost, ohne wirklich Kompromisse dafür eingehen zu müssen.

Der Quality-Modus: Leichte Unterschiede lassen sich bei der Bildqualität feststellen, die Grafik wirkt etwas verwaschener. Nichtsdestotrotz liefert der Modus einen ordentlichen Performance-Sprung und der Verlust an Bildqualität dürfte für die meisten gut verschmerzbar sein. Insgesamt kommt die Bildqualität einer nativen 4K-Auflösung nahe.

Im Balanced-Modus macht sich die niedrigere interne Auflösung bereits stärker bemerkbar.  Die Bildqualität wirkt gegenüber der nativen Auflösung verwaschen, allerdings ist der damit verbundene Leistungszuwachs enorm. Ideal für User, die Titel unbedingt in hohen FPS spielen oder ungern auf hohe Details verzichten möchten. 

Der Name des vierten Modus ist Programm: der Performance-Modus. Hier wird die Bildqualität vernachlässigt, um Games überhaupt spielbar zu machen. Insbesondere für User betagter Hardware wie einer RX 580 oder GTX 1060 kann der Performance-Modus daher wahre Wunder bewirken.

Variierende Qualität

Insgesamt ist die Qualität von FSR abhängig vom jeweiligen Spiel. So machen sich Unterschiede in der Bildqualität mal deutlicher, mal weniger bemerkbar. Dies hängt auch von der Qualität des implementierten Anti-Aliasing der Spiele ab. 

Wer sich einen tiefer gehenden Einblick in die optischen Qualitätsunterschiede zwischen den verschiedenen FidelityFX Super Resolution-Modi verschaffen möchte, dem sei der Artikel von Digital Foundry an dieser Stelle sehr empfohlen. 

Funktionsweise von FSR

Im Kern ist AMDs FSR ein “spatial upscaler”. Konkret wird die Auflösung des Spiels, etwa im Balanced-Modus effektiv nur in 1.560 x 847 statt 2.560 x 1.440 Pixeln berechnet. Die GPU muss somit weniger Leistung aufwenden, woraus sich der Leistungsgewinn ergibt. 

Im nächsten Schritt wird das Bild auf die gewählte Ziel-Auflösung hochskaliert. Dazu wird ausschließlich das aktuelle Einzelbild (Frame) herangezogen. Der Algorithmus untersucht dabei die Kanten des Frames und errechnet so, wie umliegende Pixel aussehen müssen.

Pixel werden dabei um einen festgelegten Faktor hochskaliert. Diesen Prozess nennt AMD EASU (Edge-Adaptive Spatial Upsampling). 

Beim Skalieren gehen zwangsläufig Details verloren, die Bildqualität leidet also. Um dies möglichst auszugleichen, verwendet FSR im nächsten Schritt eine Nachschärfung. AMD betitelt diesen zweiten Schritt als RCAS (Robust Contrast-Adaptive Sharpening).

(Bild: AMD)

The Riftbreaker: In nativem 4K (3.840 x 2.160 Pixel) mit ultrahohen Details sowie aktiviertem Raytracing schafft die Radeon RX 6800 XT 92 FPS. FSR senkt nun die interne Auflösung auf 1440p (2.560 x 1.440 Pixel), wodurch 179 FPS erzielt werden. Der RCAS-Prozess, also die Nachschärfung kostet nur 10 FPS Leistung, die Bildqualität steigt dadurch aber signifikant.  

Auch für Hardcore-Gaming und eSports geeignet

Erfreulicherweise verursacht FSR nur einen geringen Input-Lag. Dieser ist insbesondere Hardcore-Gamern und eSportlern ein Dorn im Auge, da es für sie oft auf jede Millisekunde ankommt. 

(Bild: AMD)

Warum nicht einfach die Auflösung in Games reduzieren?

Wenn FSR im Endeffekt nur die interne Auflösung verringert, um die gewünschte Leistungssteigerung zu erzielen, wieso dann nicht einfach die Auflösung des Games reduzieren, um den gleichen Effekt zu erzielen? 

Ja, die Auflösung zu reduzieren geht in der Regel mit einem deutlichen Leistungszuwachs einher. Schnell wirkt dadurch aber die Bildqualität sehr verwaschen. Insbesondere dann, wenn die gewählte Auflösung unterhalb der nativen Monitorauflösung liegt. Um das Bild dennoch vollständig auszufüllen, muss die Grafikkarte oder der Monitor das Bild durch bilineares Upscaling hochskalieren. 

Diese Technik ist eine sehr simple Form des Upscaling und führt, wie bereits angeführt, zu einem verwaschen Bild. Details kommen so kaum zur Geltung. Die nachfolgende Grafik illustriert, dass das Bilinear Upscaling (2. von links) sowohl der nativen Auflösung als auch FSR in Kombination mit der Nachschärfung qualitativ deutlich unterlegen ist.

(Bild: AMD)

Alternativ ließe sich die Detailstufe des Spiels regulieren, um so flüssige Bildraten zu erzielen. Allerdings ist für manche Gamer eine hohe Detailstufe wichtiger als eine hohe Auflösung. Insbesondere dann, wenn man auf optische Schmankerl wie Raytracing nicht verzichten möchte. 

AMDs Antwort auf NVIDIAs Deep Learning Super Sampling?

Viele Gamer und Journalisten erwarteten von FSR, dass es AMDs Antwort auf NVIDIAs  DLSS ist. DLSS ist eine Technologie, mit der ein Videospiel, ähnlich wie bei FSR, in einer niedrigen Auflösung von der GPU berechnet. 

Im nächsten Schritt wird das Spiel mithilfe eines Neuralen Netzwerks und proprietärer Tensor-Kerne auf die gewünschte Ausgabe-Auflösung hochskaliert. DLSS verspricht somit einen signifikanten Leistungszuwachs von bis zu 70 % – je nach Game. 

Der Kniff: das Neurale Netzwerk in NVIDIAs Hauptquartier ist darauf trainiert, das Bild so effizient hochzuskalieren, dass das Endresultat einer nativen Auflösung in nichts nachsteht. Native Auflösungen werden mitunter qualitativ sogar übertroffen. Mittels Künstlicher Intelligenz wird also mehr Leistung bei gleicher Bildqualität erzielt (unseren ausführlichen Artikel zu DLSS findest du hier).

Als FSR am 22. Juni 2021 das Licht der Welt erblickte, wurde schnell klar, dass DLSS und FSR zwar in die gleiche Kerbe schlagen, aber gänzlich unterschiedlichen Philosophien folgen. 

Zwei unterschiedliche Philosophien

Während AMD bei FSR voll auf Open Source setzt, geht NVIDIA einen anderen Weg und bietet DLSS als Closed Source an. Dadurch kann Team Green sämtliche Änderungen kontrollieren und steuern, um hohe selbstauferlegte Qualitätsstandards aufrechtzuerhalten.

Auch in der Funktionsweise unterscheiden sich FSR und NVIDIA DLSS fundamental voneinander: NVIDIA setzt auf beeindruckende Technologien rund um Künstliche Intelligenz. AMD nutzt Upscaling (hochskalieren) und einen Schärfefilter um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Die Künstliche Intelligenz, die in NVIDIA DLSS zum Einsatz kommt, ist jedoch ein zweischneidiges Schwert: Dass DLSS 2.0 absolut Beeindruckendes auf den Bildschirm zaubert, ist unbestreitbar. Allerdings ist die Implementierung relativ aufwendig und das Neurale Netzwerk, das Rückgrat von DLSS, muss trainiert werden. 

FidelityFX Super Resolution auf der anderen Seite ist simplistischer, dafür aber auch umso schneller und einfacher in Game-Engines zu integrieren, da hierfür keine Motion-Vektoren wie für DLSS benötigt werden. 

FSR vs. DLSS – wer hat die Nase vorn?

Ist FSR nun besser, schlechter oder genauso gut wie NVIDIA DLSS? Diese Frage lässt sich nicht mit einem einfachen Ja oder Nein beantworten. Das ist aber auch nicht AMDs Anspruch. Während NVIDIA mit irrsinnig starker Technik auftrumpft, möchte AMD die Technik möglichst vielen Nutzern zur Verfügung stellen.

Der Leistungsgewinn von FidelityFX Super Resolution ist nicht von der Hand zu weisen und mitunter schlichtweg großartig. Die Bildqualität macht, zumindest in den Einstellungen Ultra-Quality und Quality, eine gute Figur und Unterschiede müssen zum Teil mit der Lupe gesucht werden. 

Besser haben als brauchen

Ein weiterer Pluspunkt: FSR ist auf fast allen GPUs verfügbar. Erst dadurch haben manche Gamer überhaupt die Möglichkeit, flüssige Bildraten auf den heimischen Monitor zu zaubern, denn eine Option zu haben ist immer besser als eine zu brauchen.

Hinsichtlich der Bildqualität kann FSR kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt (September 2021) nicht mit der Bildqualität von DLSS 2.0 gleichziehen. Zudem bietet FSR, anders als DLSS, keine Kantenglättung. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass die Bildqualität unter FSR stark von der integrierten Anti-Aliasing-Qualität des Spiels abhängt. 

Die Entwicklung steht erst am Anfang

Auf der anderen Seite darf nicht außer Acht gelassen werden, dass FidelityFX Super Resolution erst kürzlich veröffentlicht wurde, die Entwicklung steckt noch in den Kinderschuhen. Man darf also gespannt sein, wie sich FSR in Zukunft entwickeln wird. Dass AMD auf schnelle und großflächige Verbreitung setzt, dürfte den Innovationsreichtum beflügeln. 

Hier liegt ein Vergleich mit DLSS nahe: in der Version 1.0 war die Bildqualität unzureichend und von unschönen Artefakten geplagt. Bereits Version 2.0 machte vieles besser und das Feature ist mittlerweile kaum noch wegzudenken. Auch die Entwicklung von DLSS ist noch lange nicht abgeschlossen.

Wer auch immer letztlich die Nase vorn haben wird – eins ist klar: AMD und NVIDIA werden sich nichts schenken und eifrig ihre Technologien verbessern. Auch Intel hat bereits angekündigt, mit Xe SS in den Ring der KI-basierten Bildverbesserungstechnologien einzusteigen.

Konkurrenz belebt das Geschäft und so sind es letztlich wir, die Gamer, die davon profitieren. Dank Features wie FreeSync, SMART und FSR bietet AMD noch mehr Leistung für das mittlere Preissegment.