Aufgrund ihrer Eignung, selbst aus verhältnismäßig leistungsschwachen und alten Grafikkarten noch spielbare Frameraten herauszuholen, sind die Upscaling-Techniken wie AMD FidelityFX Super Resolution (“FSR”) und Nvidia Deep Learning Super Sampling (“DLSS”) aktuell sowohl bei den Spielern als auch Entwicklern in aller Munde. Doch wo genau liegen Gemeinsamkeiten und Unterschiede?
Die Redaktion von PC-WELT hat sich dem Thema Upscaling am Beispiel der neuesten Ableger AMD FSR 3.x und Nvidia DLSS 3.x einmal angenommen und erklärt diese nachfolgend im Detail.
Die Gemeinsamkeiten
Sowohl bei AMD FSR 3.x als auch bei Nvidia DLSS 3.x handelt es sich nach wie vor um eine “temporale” Upscaling-Technologie. AMD FSR 3.x geht auf AMD FSR 2.x zurück, während Nvidia DLSS 3.x im Kern bis zur ersten Generation zurückreicht. Die erste Generation von AMDs FSR hingegen war noch ein sogenanntes “Spatial-Upscaling”, welches gänzlich ohne temporale Komponente auskommen musste.
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Als temporale Upscaling-Technologien verwenden sowohl AMD FSR 3.x als auch Nvidia DLSS 3.x bilinearer und neuronaler Upscaling-Techniken, die es ermöglichen, das Bild von einer niedrigeren Auflösung auf eine höhere Auflösung “hoch zu skalieren”, wobei die Details sowie die Texturen mit der Hilfe von Algorithmen rekonstruiert werden.
Wenn Spiele auf höheren Auflösungen oder mit besserer Bildqualität ausgeführt werden, können die Hardwareanforderungen insbesondere an die Grafikkarte oft stark ansteigen. AMD FSR 3.x und Nvidia DLSS 3.x bietet eine Lösung, um Spiele auf niedrigeren Auflösungen auszuführen und dann die Bildqualität mithilfe von Upscaling-Techniken zu erhöhen, sodass sie auf dem Bildschirm besser aussehen und dennoch flüssig laufen. Das Ganze erfolgt in verschiedenen Voreinstellungen, sogenannten “Presets”, die sich wie folgt darstellen:
- Qualität (1,5x Upscaling):
- 1.280 × 720 Pixel resultieren in 1.920 × 1.080 Pixel
- 1.706 × 960 Pixel resultieren in 2.560 × 1.440 Pixel
- 2.560 × 1.440 Pixel resultiren in 3.840 × 2.160 Pixel
- Ausbalanciert (1,7x Upscaling):
- 1.129 × 720 Pixel resultieren in 1.920 × 1.080 Pixel
- 1.506 × 847 Pixel resultieren in 2.560 × 1.440 Pixel
- 2.259 × 1.270 Pixel resultiren in 3.840 × 2.160 Pixel
- Leistung (2,0x Upscaling):
- 960 × 540 Pixel resultieren in 1.920 × 1.080 Pixel
- 1.280 × 720 Pixel resultieren in 2.560 × 1.440 Pixel
- 1,920 × 1.080 Pixel resultiren in 3.840 × 2.160 Pixel
AMD hat hierzu eine offizielle Tabelle veröffentlicht, die sich zwar noch auf AMD FSR 2.x bezieht, aber auch für AMD FSR 3.x und Nvidia DLSS 3.x herangezogen werden kann. In der Praxis haben sich die Presets Qualität, Ausbalanciert und Leistung durchgesetzt, während Ultra-Leistung in der Regel mittlerweile nicht mehr in Spielen zum Einsatz kommt.
AMD
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Durch das temporale Upscaling beider Technologien, welches dem Upscaler ermöglicht auch auf die Informationen vorheriger Frames zurückgegriffen, müssen je nach Preset nur 50 bis 67 Prozent der späteren Zielauflösung berechnet werden. Damit sinken die Leistungsanforderungen an die Grafikkarte deutlich.
Beide Technologien müssen von den Entwicklerstudios in das jeweilige Spiel integriert werden und funktionieren nicht als reines Treiber-Feature, weshalb es sowohl Spiele gibt, die beide Upscaler unterstützen, als auch solche Titel, die lediglich AMD FSR 3.x oder Nvidia DLSS 3.x bieten.
Sowohl AMD FSR 3.x als auch DLSS 3.x besitzen eine sogenannte Zwischenbildberechnung, welche die Framerate nahezu verdoppeln kann. AMD nennt dieses Feature Fluid Motion Frames (“FMF”), Nvidia bezeichnet es als Frame Generation (“FG”). Diese Funktionen sind ausschließlich in FSR 3.x und DLSS 3.x enthalten.
Sowohl AMD FSR 3.x als auch Nvidia DLSS 3.x haben somit das folgende Featureset gemein:
- Temporales Upscaling mittels Super Sampling
- Zwischenbildberechnung mittels Frame Interpolation
- Qualitätsvorsteistellungen (“Presets”) mit 1,5 bis 2,0x Auflösung
Außerdem bieten beide Technologien einen nativen Anti-Aliasing-Modus, welcher bei AMD als Native Mode bezeichnet wird, während Nvidia diesen Deep Learning Anti Aliasing (“DLAA”) getauft hat. Beide Modi wenden den Algorithmus von FSR 3.x respektive DLSS 3.x zur Kantenglättung auf die native Auflösung an, verzichten dabei aber gänzlich auf ein Upscaling des Bildmaterials.
Die Unterschiede
So groß die Gemeinsamkeiten von AMD FSR 3.x und Nvidia DLSS 3.x auch sein mögen, die Unterschiede sind teilweise gewaltig: Während AMD FSR 3.x als offener Standard quasi alle Grafikkarten und somit auf Fremdfabrikate von Nvidia und Intel unterstützt, handelt es sich bei Nvidia DLSS 3.x um einen proprietären Standard. Nvidias Upscaling-Technologie setzt eine Grafikkarte der hauseigenen Serie GeForce RTX aus den letzten drei Generationen voraus.
Nvidia DLSS 3.x läuft auf den folgenden Grafikkarten:
- Nvidia GeForce RTX 2000 (“Turing”)
- Nvidia GeForce RTX 3000 (“Ampere”)
- Nvidia GeForce RTX 4000 (“Ada Lovelace”)
Auch bei AMD FSR 3.x gibt es Einschränkungen, diese betreffen aber lediglich die Zwischenbildberechnung mittels Fluid Motion Frames und den Native Mode, wie die offizielle FAQ des Herstellers verrät.
Anders als Nvidia DLSS 3.x läuft AMD FSR 3.x als freier Standard auf einer Vielzahl von Grafikkarten. Unterstützt werden gleich mehrere Generationen von AMD, Nvidia und Intel.
AMD FSR 3.x läuft auf den folgenden Grafikkarten:
- AMD Radeon RX 400 (“Polaris”)
- AMD Radeon RX 500 (“Polaris”)
- AMD Radeon RX 5000 (“Navi 10”)
- AMD Radeon RX 6000 (“Navi 20”)
- AMD Radeon RX 7000 (“Navi 30”)
- Nvidia GeForce GTX 1000 (“Pascal”)
- Nvidia GeForce RTX 2000 (“Turing”)
- Nvidia GeForce RTX 3000 (“Ampere”)
- Nvidia GeForce RTX 4000 (“Ada Lovelace”)
- Intel Arc A7, A5 und A3 (“Alchemist”)
Ein weiterer großer Unterschied ist das neurale Netzwerk, welches Nvidia DLSS bereits seit der 1. Generation ein KI-Komponente verleiht und auch für Nvidia DLSS 3.x zum Einsatz kommt.
Während AMD FSR 3.x nach wie vor ein reines temporales Upscaling ist, bezeichnet man Nvidia DLSS 3.x als temporales KI-Upscaling. Der Vorteil, den Nvidia DLSS 3.x aus den mit der Hilfe der KI trainierten Rohdaten für den Upscaling-Algorithmus zieht, beschränken sich nicht nur auf den Upscaler, sondern werden für viele der RTX-Features genutzt.
Die von tausenden von Supercomputern berechneten Trainingsdaten werden von dedizierten KI-Recheneinheiten, den sogenannten “Tensor Cores” sowie den “Optical Flow Accelerators” verarbeitet, was zu einer überlegenen Bildqualität führen soll.
Insbesondere bei aktiviertem Raytracing kann Nvidia DLSS 3.x mit Ray Reconstruction seine Vorteile ausspielen, wie PC-WELT bereits in einem gesonderten Artikel dargelegt hat.
Mit DLSS 3.5 zieht ein neues Feature in das AI-Toolset, welches Ray Reconstruction genannt wird und die Raytracing-Bildqualität verbessert, indem der vormals von Hand optimierte Denoiser durch ein KI-Netzwerk ersetzt wird, das durch Supercomputer trainiert wurde.
Mit der Hilfe von Ray Reconstruction sollen automatisch Pixel mit einer höheren Qualität zwischen abgetasteten Strahlen entstehen, was sich insbesondere positiv auf die Bildqualität und Stabilität auswirkt. Am Beispiel von Cyberpunkt 2077 haben Nvidia und CD Projekt Red demonstriert, wie beeindruckend das aussehen kann.
https://youtu.be/oMCC9TgsCDY
Ein solches Feature besitzt AMD FSR 3.x schlicht und ergreifend nicht und hat damit sowohl im Hinblick auf Leistung als auch Bildqualität bei aktiviertem Echtzeit-Raytracing das Nachsehen.
Zusammenfassung
Die Unterschiede zwischen AMD FSR 3.x und Nvidia DLSS 3.x lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Unternehmen und Plattformen:
- AMD FSR ist eine Technologie von AMD und steht in erster Linie für Grafikkarten dieses Herstellers zur Verfügung, kann aber auch auf bestimmten Grafikkarten von Drittanbietern genutzt werden.
- Nvidia DLSS ist eine Technologie von Nvidia und erfordert eine Nvidia-Grafikkarte der Turing- oder Ampere-Architektur.
- Funktionsweise:
- FSR verwendet eine Kombination aus bilinearem Upscaling und maschinellem Lernen, um die Bildqualität zu verbessern. Es rekonstruiert Details und Texturen in einem Bild von niedrigerer Auflösung, um sie auf eine höhere Auflösung zu skalieren.
- DLSS basiert hauptsächlich auf maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz. Es verwendet neuronale Netzwerke, um Bilder in niedriger Auflösung in Bilder mit höherer Auflösung umzuwandeln und dabei Details und Texturen zu rekonstruieren.
- Verfügbarkeit:
- AMD FSR wurde entwickelt, um auf einer breiteren Palette von Hardware und in einer größeren Auswahl von Spielen zu funktionieren. Die Implementierung erfolgt in der Regel durch die Spieleentwickler selbst.
- Nvidia DLSS erfordert spezielle Unterstützung von Nvidia, sowohl auf der Hardware- als auch auf der Software-Seite. Dies bedeutet, dass Spieleentwickler spezielle Unterstützung für DLSS in ihre Spiele integrieren müssen.
- Qualität und Performance:
- Die Bildqualität und die Performance-Auswirkungen variieren je nach Einstellungen und Versionen von FSR und DLSS. Im Allgemeinen bieten höhere Qualitätsstufen eine bessere Bildqualität, erfordern jedoch auch mehr GPU-Leistung.
- Nvidia DLSS hat sich in Bezug auf Bildqualität und Leistungsoptimierung in vielen Fällen als führend erwiesen. Es kann Spiele auf niedrigeren Einstellungen in einer höheren Auflösung rendern, während FSR dazu neigt, etwas weniger Bildqualität zu bieten, ist aber breiter verfügbar.
- Plattformübergreifende Unterstützung:
- Während DLSS auf Nvidia-Grafikkarten beschränkt ist, bietet FSR eine breitere Kompatibilität und kann auch auf Hardware von Drittanbietern verwendet werden.
In den beiden nachfolgenden Video erklären AMD und Nvidia ihre aktuellen Upscaling-Technologien noch einmal im Detail.
https://youtu.be/zttHxmKFpm4
https://youtu.be/sGKCrcNsVzo
Spieler, die noch nicht wissen, welche Grafikkarte für die Verwendung von AMD FSR 3.x oder DLSS 3.x in Frage kommt, finden entsprechende Empfehlungen im großen Grafikkarten-Vergleich von PC-WELT:
- Grafikkarten-Vergleich 2023: Nvidia GeForce und AMD Radeon im Test
