AMD FidelityFX超解像の画質を調査

AMDは本日、新しい21.6.1ドライバーと共にFidelityFX Super Resolutionを一般公開し、ここ数日、アーリーアクセスでテストを行ってきました。DLSSに代わるTeam Redのソリューションとして期待されていましたが、すべてのGPUに対応しているため、多くの人がより優れたユニバーサル・アップスケーリングおよびエンハンスメント・ソリューションを期待していました。FSRは、低解像度でレンダリングしてからアップスケールすることでパフォーマンスを向上させるという約束を果たし、我々が投入したすべての最新GPUで動作しましたが、直接的なパフォーマンスの向上以上に議論すべきことがあります。具体的には、FSRがDLSS 2.0に対抗できるかどうか、画質に注目してみたいと思います。

まず、このアルゴリズムの概要を説明します。低解像度のコンテンツをアップスケーリングしてから、シャープネスフィルターを適用することは、かなり以前から行われてきたことです。初期のブルーレイプレーヤーやハイビジョンテレビでは、720x480のDVDコンテンツを「エンハンス」していましたし、最近の4Kプレーヤーでは1080pのコンテンツにも同じことができます。シャープネスの量にもよりますが、結果は良好なものから「おっと、やりすぎだな」というもの、さらにはすべてのエッジにハローが見られるものまで様々です。AMDのFSRは、少なくとも高品質の設定では、「良好」に近い結果になる傾向があります。

FSRアルゴリズムには2つの要素があります。まず、高解像度へのアップスケーリングパスを実行し、エッジ検出コンポーネントにより、バイキュービックフィルタリングよりも優れた結果を得ることが目標となります。次に、シャープネスフィルターを適用しますが、これは基本的にAMDの既存のCAS（Contrast Aware Sharpening）に基づいています。ネイティブ解像度でのCASは、ほとんどの場合、非常によく見えますし、比較的軽量です。ですから、空間的なアップスケーリングとCASの組み合わせは、無理をしない限り、まずまずの結果が得られるはずです。

FSRのスケーリングファクタとレゾリューション

重要なのはスケーリングファクターですが、これは両方の次元に適用されることを覚えておく必要があります。1.3倍のアップスケーリングでは、レンダリングするピクセル数が23％減るだけでなく、41％減ることになります。パフォーマンスモードでは、アップスケーリングとシャープネスフィルターを適用する前に、25％のピクセルをレンダリングするだけで済むので、ほとんどのゲームでパフォーマンスが大幅に向上します。

ウルトラクオリティでは、FSRは（ゲームがサポートしている場合はCASなしの）ネイティブレンダリングにかなり近く、クオリティモードでもオリジナルにかなり近い印象を受けます。しかし、当然のことながら、アップスケーリングを行えば行うほど、アーティファクトが目立ちます。「バランス」と「パフォーマンス」のプリセットは、間違いなく妥協の産物です。

それでは、FSRとDLSSの画質比較に移りますが、ここでは順番を入れ替えて推理ゲームを行います（最後に答えを書いておきます）。現時点でFSRを搭載しているゲームは5本（「Anno 1800」「Godfall」「Kingshunt」「Riftbreaker」「Terminator: Resistance」）。「22nd Century Racing Series」と「Evel Genius 2」の2つのゲームでは、本日中にFSRパッチが提供される予定です。これら7つのゲーム以外にも、AMDはFSRのサポートを「間もなく」受ける予定のゲームを12本挙げています。「Far Cry 6」、「Resident Evil Village」、「Forspoken」、「MYST」、「Dota 2」、「Necromunda Hired Gun」、「Baldur's Gate」、「Swordsman」、「Farming Simulator 22」、「Astergos」、「Vampire the Masquerade: Blood Hunt」、「Edge of Eternity」です。これらの中にはまだ発売されていないものもありますが、「Far Cry 6」では発売時にFSRが有効になっていることを期待します。

AMDはまた、45以上のゲームで1つ以上のFidelityFX要素が有効になっていると述べます。これは、現在DLSSが搭載されている55本以上のゲームに若干及ばず、もちろんFidelityFXが搭載されているゲームの多くは、今はFSRを使用していません。しかし、時間の経過とともに、特に「PlayStation 5」や「Xbox Series S/X」に搭載されているAMDハードウェアを考慮すると、より多くのゲームがFSRを採用するようになるはずです。しかし、どのように見えるのでしょうか？

FidelityFXの超解像画質

注：これらは高解像度のディスプレイでフルクオリティーで見ることをお勧めします。スマートフォンでもほぼ同じように見えると思います。どのような設定を使用したかの「答え」は記事の最後にありますが、ごまかす前に画像を見てみてください。

ゴッドフォールでは、FSR Ultra Qualityがおすすめしやすいです。ディテールがわずかに失われますが、動きの中ではその違いに気づくことはないでしょう。また、UIオーバーレイをターゲット解像度（スクリーンショットでは4K）で適用することで、テキストをシャープに保つことができます。品質モードでは、柔らかさが目立ってきますが、バランスモードとパフォーマンスモードは簡単に見分けることができます。ネイティブレンダリングにFidelityFX CAS（AMDがオフにすることを推奨する）を加えたものを含む2セットの画像を用意しました。

ターミネーターのFSRをウルトラ画質で。抵抗では、純粋なネイティブレンダリングよりも実際に良く見えるかもしれません。スクリーンショットでは、岩場が異なるレベルのテッセレーションを使用しているように見えるというちょっとした異常がありますが、それ以外の画像では、スクリーンキャプチャーの間で動的に変化する大量のスモークや照明効果はありません。しかし、画像の中には、銃身の先端のように、明らかにアーティファクトが見られる部分がいくつかあります。

今回はDLSS 2.0の「クオリティ」「バランス」「パフォーマンス」の各モードを使用し、さらにお楽しみとして「ウルトラパフォーマンス」の9倍アップスケーリングモードも加えました。ただし、これは8Kでのゲームなどを想定したものです。

サイバーパンクですぐにわかるのは、人の動きや視界の動き、さらには煙などのダイナミックなエフェクトです。完全なA/B比較は少し難しくなりますが、特に床を見れば、いくつかの違いを見つけることができます（また、様々な画像でどの設定が使用されたかを判断するのが非常に簡単になりますが、まあいいでしょう）。2枚目の画像の格子は、ウルトラパフォーマンスモードでは非常に見苦しく、動きの中では、設定に関わらず非DLSSに比べて見劣りしますが、これはエッジケースと言えるでしょう。超画質モードでのDLSSの見栄えの良さには驚かされますが、これはスクリーンショットを撮るために静止しているという時間的な再構築がDLSSを輝かせているということでもあります。

FidelityFX Super ResolutionとDLSSの違いについて

ここからは、FSRとDLSSの主な違いについて説明します。FSRが空間的なアップスケーリングを行うのに対し、DLSSはニューラルネットワークに複数の入力を与えます。FSRが使用するソース画像の他に、DLSSはモーションベクトル、前のフレームからの時間的フィードバック、トレーニングアルゴリズムの結果（16K画像を「Ground Truth」ターゲットとして使用）を受け取ります。DLSSでは多くの計算が行われており、プレイ可能な結果を得るためにはNvidiaのRTXカードのテンソルコアが必要になると言われます。DLSSは独自のアルゴリズムなので、それ以外のものでは試すことができません。

全体的に見て、ストレートな画質ではDLSSがリードしています。DLSSは2年以上先行しているため、現在実装されているゲームの数でもリードしていますが、DLSS1.0のゲームはDLSS2.0以降のゲームに比べて見劣りします。問題は、DLSS 2.0とFSRの両方に対応したゲームが（まだ？）ないため、画質の比較ができないことです。

しかし、FSRにはDLSSと比べていくつかの大きなメリットがあります。まず、最新のGPUで動作するため、インテルの統合グラフィックスでも動作する可能性があり、誰でも試すことができます。2つ目は、DLSSほどの演算処理を必要としないため、DLSSのゲームよりもはるかに高いフレームレートを実現できることです。基本的には、解像度を下げればそれに比例してフレームレートも下がります。

つまり、60fpsに少し届かないゲームをプレイしている場合、DLSSとFSRの両方を使えば、完全にスムーズな60fps以上の範囲に入ることができます。しかし、240Hzのディスプレイで120fpsのゲームをプレイしている場合、経験上、DLSSでは一般的にそこまでのスケーリングはできず、限界点となります。一方、FSRはより高いfpsへのスケーリングに抵抗がなく、画質の低下を気にしないのであれば、パフォーマンスモードで実行することでパフォーマンスが2倍以上になることもあります。（4Kではなく1080pで動作させた場合も同様です）。

最初の感想

すべてのFSRゲームのベンチマークを行う時間はありませんでしたが、複数のGPUで動作することを確認しました（ノートPCに搭載されたNvidia MX330 GPUでも動作しました）。また、上記のギャラリーに対する「解答」を知りたい方は、こちらをご覧ください。

ゴッドフォール（FSR）：1品質、2バランス、3オフ、4ウルトラ品質、5性能、6オフ＋CAS、7バランス、8性能、9オフ、10ウルトラ品質、11品質 ターミネーター レジスタンス（FSR）：1バランス、2ウルトラクオリティー、3パフォーマンス、4オフ、5クオリティー サイバーパンク2077」（DLSS）：1ウルトラ・パフォーマンス、2クオリティ、3オフ、4パフォーマンス、5バランス、6オフ、7バランス、8パフォーマンス、9クオリティ、10ウルトラ・パフォーマンス

これがAMDのスライドデッキの全文で、AMDが興味を持って行った独自の内部テストによるパフォーマンス結果が示されています。すべての数値を確認したわけではありませんが、少なくとも「ターミネーター」と「ゴッドフォール」は、確認したカードで同様のfpsを示します。

まだパフォーマンステストを行っており、近日中にアップデートを提供する予定です。ご期待ください。

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