تک پدیا: فناوری FidelityFX Super Resolution یا FSR چیست و چگونه کار می‌کند؟

فناوری FidelityFX Super Resolution یا FSR به تازگی به صورت رسمی منتشر شده تا نه تنها علاقه مندان به مباحث فنی، هیجان رقابت آن با فناوری DLSS شرکت انویدیا را تجربه کنند، بلکه به انتظار نسبتاً طولانی طرفداران AMD و این فناوری پایان دهد. با این که FSR هنوز در مراحل و قدم‌های اولیه انتشار خود قرار دارد و برای مشاهده پتانسیل‌های واقعی آن باید مدتی را منتظر بمانیم، اما این دلیل نمی‌شود که از راهکارهای AMD برای راه‌اندازی و اجرای این فناوری غافل بمانیم و درباره آن سخن نگوییم.

پیش از این در لیون تک به بررسی FSR و مقایسه آن با DLSS پرداخته‌ایم اما شاید هیچگاه به نحوه کار و ماهیت اصلی این فناوری اشاره‌ای نکرده‌ایم. علاوه بر این، در اوایل سال حتی به بررسی کامل مجموعه فناوری FidelityFX از شرکت AMD پرداختیم و تمام ویژگی‌ها و قابلیت‌های تأیید شده آن را معرفی کردیم اما با توجه به این که اطلاعاتمان از FidelityFX Super Resolution (جزئی از مجموعه FidelityFX) کامل نبود و نحوه کار آن را به شکل دقیق نمی‌دانستیم، به ارائه توضیحات کلی درباره آن بسنده کردیم. حالا اینجا هستیم تا کار نیمه‌کاره را به اتمام برسانیم و شما را با چیستی FidelityFX Super Resolution و نحوه کار آن آشنا نماییم. با ما در ادامه همراه باشید.

FidelityFX Super Resolution چیست؟

FidelityFX Super Resolution یا FSR یک فناوری شبیه به فناوری Deep Learning Super Sampling یا DLSS شرکت انویدیا است. مانند DLSS، فناوری FSR نیز سعی می‌کند با ویژگی تصویر بازسازی شده (Image Reconstruction)، بازی‌ها را با تقاضای کمتر اجرا نماید. بدین صورت که بازی‌ها در واقع با رزولوشن کمتری رندر می‌شوند اما طوری به نظر می‌رسند که گویی رزولوشن بالاتر و البته تقاضای سخت افزاری کمتری دارند. به عنوان مثال، یک موتور گرافیکی، بازی را با رزولوشن 1080p رندر می‌کند اما زمانی که FidelityFX Super Resolution وارد کار می شود، به کمک راه حل‌های AMD کاری می‌کند که تصویر با رزولوشن 1440p یا هر عددی بالاتر از 1080p به نظر برسد.

این مواردی بود که پیش از این توضیح داده بودیم. طبق اطلاعات گذشته، می‌دانستیم که AMD برخلاف انویدیا برای بازسازی تصویر از هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی استفاده نمی‌کند. در روش انویدیا، DLSS به کمک اسکن فریم‌های ثابت بسیار با کیفیت (16K) می‌تواند با اطلاعات فوق‌العاده‌ای که به دست می‌آورد، با کمک هوش مصنوعی به کیفیت تصویر و عملکرد بی‌نظیری در بازی‌ها دست یابد. با این حال، AMD برای تحقق اهداف خود، راه‌ متفاوتی در پیش گرفته است.

همچنین می‌دانستیم که AMD برخلاف انویدیا به سراغ راهکاری آزاد و باز برای FSR رفته است. تمام برنامه و فناوری FidelityFX روی بسیاری از نسل‌های پردازنده‌های گرافیکی AMD و حتی انویدیا (از معماری‌های Polaris و Pascal به بعد) کار می‌کند! این بدان معنی است که سازگاری این فناوری با نسل‌های قبلی کارت گرافیک های AMD وجود دارد. با این حال، هدف اصلی ای ام دی، کارت گرافیک‌های سری RX 6000 خود و البته کنسول‌های ایکس باکس سری ایکس و پلی استیشن 5 است.

نکته: پیش از این که مطلب را ادامه دهید، لازم است توضیح دهیم که برای شناخت کلی و تقریباً سطحی مجموعه فناوری FidelityFX، حتماً به سراغ تک پدیای بررسی کامل مجموعه فناوری FidelityFX بروید.

FidelityFX Super Resolution چگونه کار می‌کند؟

اما تمام این اطلاعات را از قبل در اختیار داشتیم. اطلاعات جدید زمانی خود را به ما نشان می‌دهند که FSR را زیر ذره بین تست و آزمایش بیاوریم و راهکار و روش AMD برای ارتقا و بازسازی تصویر در بازی‌های ویدیویی را بررسی کنیم. خوشبختانه AMD درباره فناوری FidelityFX Super Resolution، بی‌پرده و آزادانه صحبت کرده و ژورنالیست‌های حوزه بازی‌های ویدیویی را به صورت کامل از نحوه کار آن مطلع ساخته است. این شرکت حتی قصد دارد به زودی FSR را به صورت کاملاً متن باز (Open Source) در اختیار کاربران قرار دهد و گیمرها همین حالا هم توانسته‌اند آن را در بازی‌های قدیمی، مانند GTA 5 به کار بگیرند! علاوه بر این، فناوری FSR به صورت کلی، پیچیده و مانند DLSS، روشی بنیادین به حساب نمی‌آید؛ بنابراین، درک نوع کارکرد آن برای کاربران عادی نیز ساده‌ است.

بیایید شروع کنیم! FidelityFX Super Resolution یک تکنیک ارتقای کیفیت تصویر است و این کار را تنها با استفاده از اطلاعات یک فریم خاص انجام می‌دهد. این تکنیک سبب می‌شود تا لبه‌ عناصر (مدل‌های سه بعدی) موجود در تصویر، حالت واقعی و طبیعی داشته باشند. این موضوع به نظرتان آشنا می‌آید؟ حدستان درست است! FSR به نوعی کاملاً شبیه به یک تکنیک Anti Aliasing (یکی از فناوری‌ها و تکنیک‌های گرافیک سه‌بعدی که رزولوشن اجرایی و رزولوشن عناصر موجود در صحنه، مثل بافت‌ها را همتراز می‌سازد) کار می‌کند و بیشتر سمت نوع FXAA یا MLAA گرایش دارد. با افزایش کیفیت و وضوح خطوط اطراف هر جسم یا مدل سه‌بعدی داخل صحنه، نهایتاً تصویر با کیفیت‌تر و زیبا‌تری را شاهد هستیم. همانطور که در تصویر مشاهده می‌کنید، FSR زمانی روی فریم اعمال می‌شود که از مرحله Anti Aliasing و Tone Mapping گذشته و دقیقاً پیش از تکنیک‌های پسا پردازشی مانند Film Grain و Chromatic Aberration قرار می‌گیرد.

همانطور که پیشتر گفته شد، FSR تمام کار خود را در یک فریم انجام می‌دهد و برخلاف تکنیک‌های Upscaling و چکربورد،‌ از فریم قبلی، بعدی یا اطلاعاتی مربوط به اشکال هندسی موجود در صحنه کمک نمی‌گیرد. البته بد نیست اشاره کنیم که FSR با توجه به نوع Anti Aliasing بازی خود را سازگار و به شکل متناسبی ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، زمانی که یک بازی از TAA استفاده کند، FSR خصوصیات و ویژگی‌های آن را شناسایی کرده و نسبت به آن عمل می‌کند. برخلاف تکنیک‌های دیگر ارتقا و بازسازی تصویر (مانند DLSS)، تکنیک FSR به هیچ عنوان جایگزین Anti Aliasing نمی‌شود. به زبان ساده، FSR به مانند یک فیلتر تصویر معمولی است که ظاهر تمیز‌تر و واضح‌تری به لبه‌های هر مدل سه بعدی قرار گرفته در بازی می‌دهد.

با در نظر گرفتن این تفاسیر، به این نتیجه می‌رسیم که FSR به شکل بسیار ساده‌ای روی بازی اعمال می‌شود و با افزایش کیفیت لبه‌ها، تصویر واضح‌تری را به ما ارائه می‌دهد. اما آیا راهکار و روش AMD، نتیجه راضی کننده و مطلوبی برای رقابت با دیگر تکنیک‌های Upscale و بازسازی تصویر به ما ارائه می‌دهد؟ با ما همراه باشید تا پاسخ دقیق این سوال را دریافت کنید.

تأثیر بصری FSR

حالا که درک خوبی از چیستی و نحوه کار فناوری FSR به دست آوردیم، بیایید عملکرد و تأثیر بصری واقعی آن را درون یک بازی ویدیویی بررسی کنیم. برای شروع، به سراغ بازی Godfall می‌رویم که نه تنها از نظر بصری زیباست، بلکه سازندگان آن به صورت خاص روی سخت افزار شرکت AMD تمرکز دارند. در واقع Godfall یکی از اولین عناوینی بود که از FSR پشتیبانی کرد. Godfall با رزولوشن 4K Native و بافت‌های با کیفیت خود، بسیار زیبا به نظر می‌رسد و شفافیت‌ تار موی شخصیت اصلی و عناصر طبیعی‌ (مانند درخت و شاخ و برگ‌ها) موجود در صحنه، آن را زیباتر نیز ساخته است. اما بیایید آن را با حالت Ultra Quality FSR زیر نظر بگیریم. در این حالت، بازی به صورت Native با رزولوشن 1662p رندر می‌شود. با مقایسه دقیق این حالت و حالت 4K Native، ممکن است متوجه کاهش وضوح تصویر، مخصوصاً روی سطح بافت‌ها شوید.

از آنجایی که FSR تنها یک فریم را اختیار کرده، لبه عناصر موجود در آن را بهبود می‌دهد و عملاً کاری به اطلاعات روی سطح بافت ندارد، به راحتی جزئیات قرار گرفته روی سطح بافت زمین، برگ‌ها و مدل‌های سه بعدی را تا حدودی از دست می‌دهیم. به بیان دیگر، FSR در حالت Ultra Quality کیفیت لبه‌ها را تا حدودی همگام با کیفیت 4K Native حفظ می‌کند اما سطح داخلی مدل‌ها، دقیقاً با همان رزولوشن نیتیو 1662p نمایش داده می‌شوند. این وضعیت برای حالت‌های دیگر FSR، یعنی Quality ،Balanced و Performance نیز وجود دارد که به ترتیب سعی می‌کنند رزولوشن‌های 1440p و 1296p و 1080p را شبیه سازی کند اما هر چه رزولوشن داخلی پایین‌تر می‌آید، FSR کار سخت‌تری برای نگه‌ داشتن کیفیت تصویر، حتی کیفیت لبه‌ها در پیش دارد.

این شرایط و نتایج بصری در تمام بازی‌هایی که هم‌اکنون از FSR پشتیبانی می‌کنند، صادق است و نحوه کار ثابت و بدون تغییری از این فناوری را نشان می‌دهد. با این حال، FSR در یک بازی، آن هم Terminator Resistance، رفتار و نوع کارکرد متفاوتی را از خود نشان می‌دهد. با مقایسه‌ حالت‌های مختلف FSR در این بازی، تقریباً هیچ تغییری نسبت به حالت 4K Native مشاهده نمی‌شود! دلیل رخ دادن چنین اتفاقی می‌تواند موارد مختلفی باشد اما یکی از اصلی‌ترین دلایل این است که Terminator Resistance عنوانی با جزئیات سطح بافت اندک، کنتراست بسیار بالا و صحنه‌های غالباً تاریک است. علاوه بر این، Terminator Resistance به طرز اغراق آمیزی از تکنیک‌های بصری Post Processing یا پسا پردازش استفاده می‌کند که اهمیت میزان رزولوشن را تا حدی کمرنگ می‌سازد. این شاید تنها نمونه‌ای باشد که FSR درخشان ظاهر می‌شود و با کاهش حداقلی کیفیت تصویر، تنها سطح عملکرد بازی را افزایش می‌دهد.

برای جمع بندی بحث تأثیر FSR روی کیفیت و وضوح تصویر، بیایید وضعیت کنونی این فناوری را در یک بند خلاصه کنیم:

با توجه به مشاهدات و بررسی‌های انجام شده، FSR تکنیکی است که تصاویر با رزولوشن پایین‌تر را به کیفیت لبه بالاتر تجهیز می‌کند اما جزئیات داخلی، لبه‌های نازک Transparent (مانند مو) و بعضاً لبه‌های متحرک، کاملاً به رزولوشن داخلی و Native تصویر وابسته هستند و همگام با آن‌ها تغییر می‌کنند. هر چه رزولوشن اصلی پایین‌تر بیاید، این موارد نیز کیفیت خود را از دست می‌دهند.

تأثیر عملکرد FSR

تاکنون درباره تأثیری که FSR می‌تواند روی کیفیت جلوه‌های بصری یک بازی ویدیویی بگذارد صحبت کردیم اما بیایید کمی درباره تأثیر عملکرد آن بگوییم. هر چه نباشد، تمام این فداکاری‌ها و از دست دادن کیفیت و شفافیت تصویر، به دلیل افزایش سطح عملکرد بازی‌ها انجام می‌شود.

خوشبختانه وضعیت FSR در زمینه افزایش سطح عملکرد، بهتر از وضعیت آن در زمینه حفظ کیفیت تصویر است. البته نتایج عملکرد ممکن است با توجه به کارت گرافیک، موتور گرافیکی، پشتیبانی سازندگان و نوع و میزان تقاضای صحنه متفاوت باشد اما بیایید این افزایش عملکرد را در یک نمونه مشابه بررسی کنیم. طبق تست‌های انجام شده توسط منبع تحلیلی دیجیتال فاندری در بازی Riftbreaker (رزولوشن 4K)، استفاده از حالت Ultra Quality میزان 42 درصد، استفاده از حالت Quality میزان 75 درصد، استفاده از حالت Balanced میزان 104 درصد و استفاده از حالت Performance میزان 145 درصد افزایش عملکرد (نرخ فریم یا FPS) را نسبت به رزولوشن 4K Native شاهد هستیم.

بدون شک افزایش عملکرد و اعداد و ارقامی که با یک کارت گرافیک RX 6800 XT و به لطف فناوری FSR به دست آمده، تأثیرگذار و فوق‌العاده است. این افزایش عملکرد، حتی شاید پا را از آخرین‌ نسخه‌های DLSS نیز فراتر بگذارد. با این حال، سوال مهم اینجاست که آیا این افزایش سطح عملکرد در بازی‌ها، ارزش از دست دادن جلوه‌های بصری به شکلی که پیشتر توضیح داده شد را دارد؟

اگر نظر من را بخواهید، استفاده از FSR حداقل در حال حاضر، تنها در حالت Ultra Quality منطقی محسوب می‌شود. فراتر از این حالت، کیفیت و رزولوشن بازی مورد نظر، کمی بیشتر از حد معقول کاهش می‌یابد و شاید ارزش قربانی کردن جلوه‌های بصری زیبای یک بازی را نداشته باشد. با این حال، حالت Ultra Quality می‌تواند با نزدیک نگه داشتن سطح جلوه‌های بصری به رزولوشن داخلی و اصلی (مثلاً 4K یا 1080p)، افزایش عملکرد خوب و قابل قبولی را نیز به شما ارائه نماید.

مقایسه با رقبا!

فناوری FidelityFX Super Resolution به صورت کلی یک تکنیک شبیه سازی تصویر قابل احترام و جالب است اما شاید وضعیت آن در حال حاضر، حرفه‌ای‌های عرصه فناوری‌های تصویری، بصری و گرافیکی را متقاعد و راضی نکند. این در صورتی است که اگر بخواهیم FidelityFX Super Resolution را با تکنیک‌های دیگرِ ارتقا و بهبود تصویر مقایسه کنیم، شرایط ناامیدکننده‌تر می‌شود!

بیایید برای توضیح بهتر و کامل‌تر، از یک نمونه و مقایسه رو در رو استفاده کنیم. در بازی Kingshunt که از جمله عناوین پشتیبانی کننده FSR است، فناوری جدید AMD را با آپ اسکیلینگ ساده فیلتر دو خطی (Bilinear Filtering) و البته تکنیک پیشرفته Temporal Upsampling موتور گرافیکی آنریل انجین 4 مقایسه کرده‌ایم. با این که FSR در سطوح داخلی بافت‌ها، همتراز با آپ اسکیل فیلتر خطی پیش می‌رود اما با بهبود لبه مدل سه‌بعدی کاراکتر و اجسام موجود در صحنه، مجموعاً از Upscale معمولی بهتر عمل می‌کند. با این حال، زمانی که پای UE4 Temporal Upsampling به میان آید، همه چیز به نفع TU تغییر می‌کند.

زمانی که در شرایط برابر از تکنیک Temporal Upsampling موتور آنریل 4 استفاده می‌شود، تمام جزئیات موجود روی تاج یا لایه‌های شفاف لباس کاراکتر، در مقایسه با تصویر FSR به شدت واضح‌تر به چشم می‌آیند. TU حتی در زمینه کیفیت لبه‌ها نیز بهتر و دقیق‌تر از FSR عمل می‌کند.

اینجا احتمالاً سوال مهمی برای کاربران به وجود می‌آید؛ آیا با وجود تمام برتری‌های یک تکنیک ارتقای تصویر (مانند Temporal Upsampling) نسبت به FSR، تقاضای سخت افزاری و عملکرد آن‌ها در یک سطح قرار دارند؟ پاسخ این سوال، یک «بله» تقریبی است! در مقایسه انجام شده، میزان تقاضای فنی تکنیک آنریل 4 برای شبیه سازی رزولوشن 1080p به یک تصویر با رزولوشن 4K، همتراز با عملکرد و تقاضای FSR پیش می‌رود و تکنیک AMD تنها در برخی مواقع، عملکرد نسبتاً بهتری را ارائه می‌دهد.

FidelityFX Super Resolution؛ خوب یا بد؟

با در نظر گرفتن تمامی جوانب، به هیچ عنوان نمی‌توان فناوری FidelityFX Super Resolution شرکت AMD را بد و بی‌ارزش خواند. موضوع اینجاست که با تمام انتظاراتی که از FSR داشتیم، این فناوری نمی‌تواند ما را به صورت کامل راضی و متقاعد کرده و لبخند خرسندی را به لب‌هایمان بیاورد. افزایش سطح عملکرد بازی‌ها با FSR چشمگیر و عالی است اما زمانی که به کیفیت تصویر از دست رفته برای به دست آوردن آن سطح از عملکرد نگاه می‌کنیم، نسبت به استفاده از FSR دو دل می‌شویم؛ مخصوصاً اگر کارت گرافیک قدرتمند و گران قیمتی در اختیار داشته باشیم.

با تمام این تفاسیر، AMD FSR هنوز در مراحل ابتدایی توسعه و پیشرفت خود قرار دارد. فناوری DLSS نیز در روزهای اول عرضه، به نوعی ناامید کننده و ضعیف ظاهر شد اما با پیشرفت و پشتیبانی شرکت توسعه دهنده و استودیوهای بازی‌سازی از آن، به نمونه درخشان امروزی تبدیل شده است. امیدواریم با گذشت زمان، FidelityFX Super Resolution نیز چنین وضعیتی پیدا کرده و به رقیب سرسختی برای فناوری هوش مصنوعی انویدیا تبدیل شود. البته این احتمال نیز وجود دارد که با زیرساخت‌های عظیم انویدیا در زمینه AI و یادگیری ماشینی، امکان دارد FSR هیچگاه به تأثیرگذاری DLSS نرسد. تنها زمان همه چیز را به ما ثابت می‌کند!

نظر شما در مورد فناوری FidelityFX Super Resolution شرکت AMD و بررسی‌های انجام شده درباره آن چیست؟ آیا عملکرد بصری و فنی این فناوری را امیدوار کننده تلقی می‌کنید؟ نظرات خوب خود را درباره این قسمت از سری مطالب تک پدیا با ما به اشتراک بگذارید.