DLSS 3.5 vs FSR 3.0: che la sfida all'ultimo frame abbia inizio

La battaglia per il primato nel segmento delle schede grafiche non passa solamente dalla vendita di hardware. Negli ultimi anni, infatti, la lotta si è spostata sul campo del software e delle tecnologie, con l'introduzione di sistemi di upsampling come DLSS e FSR che incrementano le prestazioni in termini di framerate a fronte di un consumo di risorse ridotto e senza intaccare irrimediabilmente la qualità generale o, anzi, migliorandola in alcuni casi.

Nelle ultime settimane NVIDIA e AMD hanno presentato le nuove versioni dei propri gioielli, il DLSS 3.5 per la casa verde e l'FSR 3 per la casa rossa, promettendo un ulteriore balzo in avanti in termini di prestazioni e qualità. Sebbene gli approcci adottati dai due colossi della grafica siano completamente diversi, la struttura dei due sistemi e l'obiettivo finale sono i medesimi: migliorare l'esperienza di gioco per l'utente finale. Chi vincerà la sfida all'ultimo FPS?

Da DLSS a DLSS 3.5

Prima di cominciare con la disamina delle due tecnologie e di confrontarne - per quanto possibile - affinità e divergenze, è bene fare chiarezza sulla nomenclatura delle varie versioni e sulla loro evoluzione, in particolare sul versante del DLSS.

Il DLSS di NVIDIA - nella sua prima versione - ha introdotto un sistema di upsampling basato sull'intelligenza artificiale e che necessità di hardware dedicato per funzionare, i cosiddetti Tensor Core integrati a partire dalle RTX Serie 20, e che limita quindi la sua compatibilità alle schede video della gamma GeForce RTX.
Con il DLSS 2, NVIDIA ha ulteriormente affinato le tecniche di machine learning, migliorando le prestazioni e incrementando notevolmente la qualità finale della resa visiva, grazie all'introduzione del TAAU (temporal anti-aliasing upsampling). Per saperne di più, abbiamo affrontato l'argomento in maniera maggiormente dettagliata nel nostro speciale sull'evoluzione del DLSS.
Il DLSS 3, invece, ha portato in dote una serie di novità, a partire dal nome. Con questa nuova versione, infatti, DLSS più che un singolo strumento diventa un vero e proprio contenitore di tecnologie, non necessariamente legate all'upscaling.

Tra queste, la più interessante è sicuramente Frame Generation, in grado di generare fotogrammi attraverso un algoritmo di intelligenza artificiale con un costo molto ridotto in termini di degradazione della qualità dell'immagine.
La tecnologia di Frame Generation del DLSS 3 è purtroppo un'esclusiva delle RTX Serie 40, in quanto necessita di hardware dedicato per funzionare. La "magia" dei fotogrammi generati dall'IA, quindi, non è disponibile su RTX Serie 20 e RTX Serie 30.

L'ultima evoluzione in ordine cronologico si chiama DLSS 3.5 e introduce la tecnologia di Ray Reconstruction. Non parliamo di un ulteriore miglioramento a carico del Frame Generation ma di un nuovo algoritmo pensato apposta per migliorare le immagini che contengono effetti grafici basati sul Ray Tracing.
Il DLSS 3.5 si concentra specificamente nel migliorare la resa nelle zone dell'immagine interessate dagli effetti di luce generati con il Ray Tracing facendo le veci dei denoiser (di cui abbiamo parlato più nello specifico nel nostro approfondimento su DLSS 3.5 e Ray Reconstruction).

Nonostante le schede video NVIDIA a partire dalle RTX Serie 20 siano dotate di hardware ottimizzato per accelerare il lavoro dei denoiser alla base degli effetti in Ray Tracing, infatti, questi sono così pesanti che è ancora necessario scendere a compromessi per non distruggere le prestazioni complessive, soprattutto in termini di fluidità.

Così luci, riflessi ed ombre calcolati in Ray Tracing vengono normalmente renderizzati ad una risoluzione più bassa di quella ottimale: il risparmio in termini di calcolo è ovvio, liberando risorse della GPU, ma si generano evidenti artefatti nelle zone interessate da questo "taglio dei pixel". Le informazioni (pixel) mancanti infatti, producono il cosiddetto "rumore" di fondo, che richiede l'intervento di uno o più denoiser per essere ridotto o eliminato. Il sistema introdotto con il DLSS 3.5 è più intelligente e innovativo, è ancora una volta basato sull'intelligenza artificiale, sapientemente allenata su un set di immagini cinque volte superiore rispetto al passato.
Rispetto ai denoiser tradizionali, questo riesce a riconoscere la natura dei pixel e sceglie il miglior metodo di ricostruzione spaziale o temporale a seconda del caso specifico, riducendo o eliminando il problema del rumore. Ray Reconstruction andrà anche ad agire sul lavoro di ricostruzione delle luci rendendo più preciso l'upscaling rispetto a quanto proposto dalle precedenti versioni del DLSS.

Questa nuova tecnica non si appoggia sull'hardware delle schede RTX Serie 40 e quindi alla tecnologia di Ray Reconstruction bastano i tensor core integrati a partire dalle RTX Serie 20 per funzionare, mentre Frame Generation continua a richiedere ancora oggi l'hardware di Ada Lovelace.

FidelityFX Super Resolution di AMD

Per rispondere al DLSS, AMD ha introdotto FidelityFX Super Resolution (FSR), la cui evoluzione in termini di capacità e feature si è rivelata davvero fulminea.
Introdotto come efficiente algoritmo di upscaling, non necessita di hardware specifico (come i tensor core di NVIDIA, ad esempio) e usa le risorse presenti nella GPU per effettuare i calcoli necessari. Questa caratteristica estende enormemente la sua compatibilità, che comprende quindi le schede grafiche AMD, i chip grafici di console come Xbox Series X e PS5 e persino le schede video del team verde.

Va specificato che FSR, pur essendo un'ottima tecnologia, non può competere con il DLSS in termini di qualità dell'immagine upscalata, proprio in virtù dell'utilizzo del Deep Learning e di hardware dedicato da parte di NVIDIA.

Con l'FSR 3, AMD va a sfidare la concorrenza sul fronte della generazione di frame con l'arrivo di Fluid Motion Frames, in questo caso però mantenendo aperta la compatibilità con tutte le GPU a partire dalla RX 5700, comprese quindi tutte le schede video AMD delle Serie RX 6000 e RX 7000. Sulla sponda verde, invece, la compatibilità è garantita per tutte le RTX, ma l'azienda consiglia di utilizzarlo dalla Serie 30 in poi.

Generazioni di generatori

Introdotta con le schede grafiche dotate di architettura Ada Lovelace e con l'arrivo contemporaneo del DLSS 3, la tecnologia Frame Generation di NVIDIA offre un aumento della fluidità dei giochi a fronte di piccoli compromessi in termini di qualità. Questo risultato, a tratti sorprendente, è stato raggiunto grazie all'ausilio di un hardware dedicato che fa leva sui famosi Tensor Core e sull'Optical Flow Accelerator, esclusivamente sulle schede video NVIDIA GeForce RTX Serie 40.

Gli aspetti negativi di questa funzionalità possono quindi riassumersi nel limitato numero di schede video compatibili e, a livello pratico, in un aumento della latenza (ovvero un certo ritardo tra input del giocatore e risposta del gioco) dovuto ai tempi necessari per i calcoli alla base della generazione dei frame mancanti, quest'ultimo aspetto risolto parzialmente dall'intervento di un'altra tecnologia dell'ecosistema DLSS, ovvero NVIDIA Reflex.

Sul versante opposto, la storia di FidelityFX Super Resolution ha avuto un'evoluzione interessante, anche se spesso nel segno della rincorsa. La prima versione di FSR, infatti, era un semplice upscaler spaziale con qualche importante lacuna qualitativa rispetto alla concorrenza. FSR 2 ha introdotto però un fattore temporale, utilizzando i vettori di movimento in maniera non dissimile dalla tecnologia di NVIDIA, riuscendo a colmare parzialmente il gap rispetto alla qualità dell'immagina.

AMD non aveva però ancora fornito una risposta al Frame Generation del DLSS 3, almeno fino all'annuncio di FSR 3, avvenuto durante il lancio delle Radeon RX 7900. Dopo un'estenuante attesa, durante la Gamescom di Colonia 2023 AMD ha presentato la tecnologia Fluid Motion Frames, che promette risultati sorprendenti sia per quanto riguarda il numero di frame generati sia per la qualità proposta.

Che cos'è quindi "Fluid Motion Frames"? Si tratta sostanzialmente di un generatore di fotogrammi sulla scia di quanto fatto da NVIDIA, ma basato su un algoritmo che ancora una volta non necessita di un hardware specifico e che usa le risorse più generiche della GPU per funzionare.
Analizzando i fotogrammi di un gioco, la GPU può "prevedere" l'aspetto di un frame intermedio e, dopo averlo creato, lo inserisce tra due frame consecutivi così da aumentare il numero di fotogrammi visualizzati. Questa tecnica di interpolazione rende la scena più fluida a un costo relativamente basso in termini di latenza e di risorse richieste, perlomeno sulla carta. Questi calcoli necessitano di tempo, parliamo ovviamente di millisecondi, ma che possono introdurre latenza.

Proprio come fatto da NVIDIA con Reflex, anche AMD ha intenzione di utilizzare il suo Radeon Anti-Lag per rimediare al problema. NVIDIA Reflex e Radeon Anti-Lag sono funzionalità incentrate sull'ottimizzazione del numero di fotogrammi bufferizzati dai giochi e pronti ad essere visualizzati sul display e sulla riduzione della pressione esercitata da questi sulla CPU.
Resta da capire in che modo e in quale misura il nuovo pacchetto di tecnologie targate AMD, che entreranno a far parte di HYPER-RX, ridurrà gli artefatti tipicamente legati a questi processi.

60 frame per tutti partendo da 30?

Che sia targata NVIDIA o AMD, la generazione di frame funziona al meglio in contesti specifici: più è alto il framerate d'origine e più funzionale e priva di artefatti risulterà la ricostruzione artificiale.
Per questo, Frame Generation e Fluid Motion Frames potranno raggiungere i risultati migliori in presenza di un framerate instabile o ballerino intorno ai 60 FPS o per aumentare il numero di frame ben al di sopra di tale soglia.

Al contrario, minore è il framerate di partenza e maggiori saranno artefatti grafici e la latenza: portare un gioco da 30 a 60 FPS dovrebbe causare qualche problema in termini di qualità dell'immagine e di latenza, poiché per generare fotogrammi intermedi la scheda avrà fisicamente meno informazioni su cui basarsi. A ogni modo, ne sapremo di più quando potremo provarlo con mano.

Questione di compatibilità: più frame anche su console?

Come abbiamo già accennato, poi, un'altra differenza tra Fluid Motion Frames di FSR 3 e Frame Generation del DLSS è nell'utilizzo di un hardware dedicato da parte di quest'ultimo, mentre la tecnologia di AMD è completamente basata sulla "semplice" matematica.
Questo significa che potenzialmente FSR 3 e Fluid Motion Frames potranno funzionare su qualsiasi GPU, a patto di disporre della giusta potenza di calcolo.

Sempre sul fronte della compatibilità, la natura "open source" della tecnologia di AMD potrebbe garantire una più facile implementazione rispetto a quella di NVIDIA. AMD sta lavorando per estendere il supporto di FSR 3 "in automatico" a tutti i giochi basati su DirectX 11 e 12, un po' come accade per l'upscaler "Radeon Super Resolution", che si accende direttamente dal software Adrenalin, mentre per implementare correttamente il DLSS nelle sue varie iterazioni è sempre necessario l'intervento degli sviluppatori sui singoli titoli per ottenere risultati eccellenti.

And the Winner is?

Allo stato attuale decretare un "vincitore" nel campo della Frame Generation non è possibile perché non abbiamo ancora testato con mano FSR 3.
È probabile che la soluzione di AMD sarà qualitativamente inferiore, per via della sua natura prettamente software, ma è anche vero che porterà la generazione di frame persino sulle schede NVIDIA non dotate dell'hardware dedicato necessario per il DLSS 3.

Vista l'annunciata compatibilità con Xbox Series X e quindi verosimilmente anche con PS5, FSR 3 potrebbe vedere un'adozione molto ampia e dare una mano agli sviluppatori nella loro ricerca della massima fluidità, un'eterna battaglia sulle console sempre a corto di risorse.
Come abbiamo detto però, avrà un ruolo più efficace nello stabilizzare giochi che già raggiungono i 60 FPS con qualche calo, più che per ottenere un raddoppio da 30 a 60 fps, lo scenario peggiore per gli algoritmi di frame generation.