AMD FSR 技术分析:画面帧数都不错,但不如引擎自带的?

未来游戏研究所 Lv9
游民原创作者
楼主 2021-06-23 12:47 0条回复
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(本文章为视频转抄版,视频原作者Digital Foundry,动态画面效果与评测请前往视频页观看)

AMD的FidelityFX超分辨率终于面世,而我们也有幸提前测试了一大把游戏,"AMD的FSR相比原生分辨率画面如何?性能表现又如何?FSR对比虚幻引擎4中时间性上采样那样的技术如何?"本期视频中我将对这些问题一一解答,但先请让我讲解一下AMD FSR在概念上的运作原理:FidelityFX超分辨率是一项单帧空间性图像增强技术,其会像FXAA或是MLAA那样寻找边缘,并智能的将这些边缘处理为分辨率更高的画面。其效果比那些所谓双线性过滤傻兮兮的上采样器更好,从以下这一渲染通道的图表中可以看到,FSR是在抗锯齿完成之后再插入其中,并且只能在当前帧上运作。

反之FSR将自身限制于当前帧信息内,使得在游戏中抗锯齿技术这样的特征会遗留下来,也就是说如果一个游戏像《神陨》一样使用的是TAA,那么开启FSR后仍会留下原生TAA所有的特征,像是鬼影之类的。FSR不会代替抗锯齿,这也就与像是英伟达的DLSS这样的图像增强技术不同了,同时因为FSR是在单帧空间性的运作,这意味着其增强最终图像所能用到的信息可能就更少。

FSR的渲染管道图

DLSS的原理图

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我们来看看第一个例子《神陨》,以原生4K来运行这款游戏,由于这款游戏的纹理质量极高,画面非常的清晰,在原生分辨率下有着大量的纹理细节。人物的毛发上以及背景中的摇摆的植被中,都可以看到大量的原生清晰感,这款游戏细节相当丰富。

接下来我们切换至FSR极高质量模式下,其内部分辨率为1662P。如果你有注意地面纹理,人物毛发以及背景植被这样的高质细节部分的话,你可能就发现了相较之前的原生分辨率画面有了些不同的地方。此处的地面可以看出纹理细节的不同,说明了FSR其实是寻找边缘的单帧算法,因此该表面内部细节在我看来要更接近于其内部分辨率16620P下的观感。

左为FSR极高质量模式 右为原生4K

再来看看毛发,可以看到因FSR仅使用单帧信息而引起的后果,电子游戏中的毛发是由不断在帧之间移动的小细节组成的,有时其区别甚至是亚像素级的,这一高频细节意味着低分辨率无法将其还原。而在《神陨》中也正是如此,毛发细节相比原生分辨率更少,游戏中的植被质量也是如此。

左为FSR极高质量模式 右为原生4K

左为FSR极高质量模式 右为原生4K

FSR极高质量模式在有一点上相比原生做的也很出色,而那就是不透明几何物件的边缘,像是背景中的这些锁链与岩壁。如果不去注意这些材质表面上的细节,可以看到它们至少在模型边缘上处理的与原生非常一致。

左为FSR极高质量模式 右为原生4K

以上也就是最高质量的FSR模式,接下来我们再来看看更低的几个模式吧。先从质量模式开始,其内部分辨率为1440P,然后是1270P的平衡模式,以及最后1080P的性能模式。随着我一个一个往下讲这些模式,我之前提到的细节变少现象,像是纹理细节,毛发锯齿,以及植被的清晰感质量也随之下降,而这也很合理。但边缘质量下降的程度远不如细节方面严重,像是之前提到的岩壁与锁链的边缘,不同的模式之间并没有太大的区别。相比之下,这些下面的树叶和树枝就有着明显的降级。

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我在上面的《神陨》中所指出的图像质量区别,可以代表FSR整体上在我们测试的所有游戏中的效果。比如说在《银河破裂者》的CPU基准测试环节中,我将展示FSR极高质量与原生画面,可以看到FSR画面也显得不是那么锐利,如果你想知道为什么锐度会有区别,你可以放大观看这些纹理的质量区别。如果将FSR模式往下调,可以看到与《神陨》一样画面柔和度也随之下降,后处理特效Bloom以及其他方面使得画面显得更加朦胧。

左为FSR极高质量模式 右为原生4K

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有那么一个游戏的FSR有着非常不同的特征,而那就是《终结者:抵抗》,即便在较低质量的FSR模式下也很难看出来哪个是哪个。原因有很多个,主要是《终结者:抵抗》是一个非常暗对比度低的游戏,纹理细节质量也很低,这意味着FSR引起的内部材质区别被这款游戏中的色彩与纹理给中和了。同时《终结者:抵抗》的各种后处理特效也拉满了,像是什么动态模糊,色差,景深,所有这些方面使得游戏画面变得进一步模糊,从而不同分辨率之前的画面也更相似。FSR在这一游戏中做的很棒。

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基于这些游戏中的表现,可以说FSR这一概念应该是能够对低分辨率画面进行处理,使其能有着更好的非透明边缘质量的一项技术。但是材质表面细节,较小透明边缘或是移动的边缘都会有着更少的细节,以及更多的闪烁现象,游戏的原始内部分辨率所有的闪烁,以及细节变少的现象都会一一继承到FSR中。FSR在较暗低对比度且有着大量后处理特效游戏中效果最好,就像《终结者:抵抗》中那样。

以上讲的是输出分辨率为4K的时候,若是输出分辨率降低,FSR与原生之间的区别则会进一步的放大,因为这样FSR能够使用的单帧信息就更少了。我们再来回顾一下1440P下的《神陨》,与之前一样,极高质量模式下的纹理质量,毛发边缘质量,或是动态边缘都会"缩水",但在非透明大型物件边缘上FSR与原生之间则更加相似。

但Bloom却受到了影响,可以看到主角的盔甲上Bloom的大色块,在原生分辨率中是没有这一问题的。

随着FSR从极高质量下调到质量到平衡到性能,这些图像质量上的区别也会变得越来越大,这也就是FSR在1440P或是4K下的图像质量效果了。

随着模式下调"低码率"般的现象越来越明显

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FSR带来的帧数提升取决于游戏场景,你使用的显卡以及原始分辨率。在4K下FSR极高质量模式相比原生4K提升了42%,质量模式为75%,平衡模式为104%。在《银河破裂者》的GPU基准测试环节中的性能模式下RX 6800 XT提升了145%。帧数提升可以说是相当的大,但问题是相比起FSR引起的图像质量降级,这些提升真的值得吗?

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在我看来除4K分辨率下,FSR极高质量以外的模式造成的区别都太过头了,无法视为原生分辨率的合理替代品,除非你玩的是《终结者:抵抗》那样的游戏,其后处理特效,较暗的色彩使得不同的分辨率之间整体区别更小,4K下的极高质量模式就是最合适的了。

这一结论使得FSR处于的境地很尴尬,我喜欢FSR的走向,但我不完全认为其与原生分辨率渲染有可比性,相比其他图像增强技术也更是如此。像是以下左边的画面为《Kingshunt》在1080P下使用双线性过滤上采样至4K,右边是使用AMD的FSR性能模式将1080P分辨率上采样至4K。如果你再看看两者的内部材质纹理质量,或是移动人物质量和她身上的透明较小物件,可以看到右边的FSR与左边最基础的上采样都有着极其相似的画面效果。但如果你再看看上采样后的边缘质量,比如说树枝,树叶边缘或是树干上,FSR减轻了双线性上采样的典型现象。

我认为FSR设计出来就是为了这一点,其无法还原材质表面质量或是处理锯齿现象,而是能够辨别不同的边缘,从而不像一个简单的上采样器那样糊在一起,也就是说FSR效果要比标准双线性好。

左为双线性过滤1080→4K 右为FSR性能模式1080→4K

但大部分游戏都不会只支持个双线性上采样,比如说虚幻引擎4就自带时间性抗锯齿上采样器,因此我把使用这一技术来进行上采样的画面也放了进来,可以看看同样是1080P分辨率上采样至4K的效果如何。

虚幻引擎4 TAAU的渲染管道

可以看到时间性上采样(TAAU)在同样为1080P的内部分辨率下,生成了非常出色的视觉效果,像是镜头前这一移动的人物模型相比FSR而言反而保留了更多的较小透明细节,比如说她的王冠,裙子与毛发上。放大看看材质表面以及纹理,可以看到TAAU(时间性抗锯齿上采样)有着同样出色的画面效果。再看看比如说树干上的边缘,还可以发现TAAU相比FSR在边缘上处理的更好,因为其也对更高的4K网格进行了抗锯齿。

左为双线性过滤 中为FSR性能模式 右为TAAU

这一标准时间性上采样带来的优势使得FSR整体上没有什么说服力,看了以上的对比图你可能就纳闷了,既然TAAU画面比FSR好那么多那肯定帧数也更低吧?然而在这一场景下,TAAU相比FSR只需要高1%-2%的GPU使用率便能达到60帧。

左为双线性过滤 中为FSR性能模式 右为TAAU

左为TAAU-1080P 右为FSR极高质量模式-1080P

TAAU-4K

FSR极高质量模式-4K

随着以上这几组对比,这期文章就可以收尾了,在我看来FSR于4K分辨率下使用极高质量模式最有用,但除此以外的分辨率或是其他的FSR品质模式下的实用性便迅速下降了。

如果一个游戏不知为何仅支持最基本的上采样,那FSR效果确实是要更好,但别人凭什么非得只能有最基本的上采样呢?育碧的,虚幻的,卡普空的,Unity的,4A的,索尼的,微软的,SE的引擎等等等等,都已经支持自己的TAA上采样方案了,单就它们的根本运作原理而言,就已经超过FSR了。因此我很好奇一个游戏仅支持FSR,而不支持TAAU究竟目的何在,尤其考虑到如今TAAU不仅仅是主机,在PC上也越来越常见了。

《瑞奇与叮当:时空跳转》中的时间性插入 原始分辨率为1080P-1440P之间

《恶魔之魂:重制版》中的时间性上采样 原始分辨率为1440P

《地铁:离去》PC增强版中的TAA上采样 原始分辨率为1512P

就比如说PC版《神陨》不知为何就没有使用虚幻4的TAAU,哪怕在控制台打一段简单的代码就能开启TAAU了,他们却仍仅提供了FSR选项,考虑到画面,选择TAAU难道不是更好吗?

抛开刚才那一结论,目前的FSR还只是1.0版本,其限制于这一空间算法内,我想未来这一点也一定会改变,就像过往的同类图像增强技术一样。

小赠品:配置不够的你该如何让所有虚幻4游戏(包括上面提到的《神陨》)都支持TAAU,

举个例子《幸福工厂》的配置文件为

%localappdata%\FactoryGame\Saved\Config\WindowsNoEditor 中的Engine.ini,有的时候配置文件为游戏安装文件夹中的DefaultEngine.ini,打开该配置文件并在最下面加上以下这串代码。

[/Script/Engine.RendererSettings]r.TemporalAA.Upsampling=1r.ScreenPercentage=50

最后面的"50"按你的喜好而定,如果你的屏幕分辨率为1440P,50就等于将分辨率降至720P再用TAAU上采样回1440P。如果你的屏幕分辨率为1080P,67就等于将分辨率降至720P再用TAAU上采样回1080P。(将1080P,1440P,2160P 乘以 50%,67%等就是用来上采样的原始分辨率)。

修改于 2021-06-24 19:42
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