XeSS kontra DLSS - udany debiut technologii Intela. Test Digital Foundry

Karty graficzne Arc od Intela debiutują wkrótce na całym świecie, a Digital Foundry otrzymało dostęp do XeSS, czyli obiecującej technologii skalowania grafiki, bazującej na uczeniu maszynowym. Nasz test opiera się na obrazach przygotowanych do wcześniejszego porównania AMD FSR 2.0 oraz DLSS. Zasugerowaliśmy Intelowi, że chcielibyśmy dodać do zestawienia także ich rozwiązanie, a w odpowiedzi dostaliśmy topowe GPU tej firmy - Arc A770.

XeSS jest ekscytującą perspektywą. System można określić jako przedstawiciela drugiej generacji skalowania. Pierwsza linia - skalowanie szachownicowe, DLSS 1.0 i przeróżne temporalne rozwiązania - osiągały różne rezultaty. Druga generacja - DLSS 2.x, FSR 2.x, TSR od Epic Games - starają się rekonstruować obraz z ćwiartki rozdzielczości. W przypadku 4K celem jest uzyskanie obrazu nie od odróżnienia od natywnego, ale przy renderowaniu tylko 1080p. XeSS dołącza właśnie do tego drugiego zestawienia.

Technologia wykorzystuje informacje z obecnej i poprzednich klatek obrazu. Dane są dołączane lub odrzucane na bazie algorytmów uczenia maszynowego, napędzanych przez GPU. W przypadku kart Arc mowa o jednostkach obliczeniowych o nazwie XMX (mnożenie matrycy) w rdzeniach Xe. A770 to największy układ w rodzinie Intela, z 32 rdzeniami Xe. XMX obsługuje dane równolegle i w formacie int8, co zapewnia dużą szybkość obliczeń. XeSS będzie dostępne także na innych urządzeniach, gdzie będzie jednak działać inaczej. W takich przypadkach wykorzystywany jest „standardowy” (mniej zaawansowany) model uczenia maszynowego. Na procesorach Intela za proces odpowie zintegrowany układ graficznych, a na innych CPU - Shader Model 6.4 w DirectX 12. Nic nie stoi więc na przeszkodzie, by włączyć XeSS na karcie RTX od Nvidii, ale w takich warunkach DLSS wygeneruje z pewnością lepsze efekty, dzięki dostępowi do rdzeni sprzętowych. „Standardowy” model może też przełożyć się na kompromisy w sferze jakości w porównaniu z modelem XMX na kartach Arc. Różnice w działaniu poza sprzętem Intela postaramy się zbadać w przyszłości.

Exclusive - Intel XeSS ML Upscaling - The Digital Foundry Tech Review - XeSS vs DLSS vs Native!

Choć XeSS ma własny koszt wydajności - nawet przy użyciu rdzeni XMX - to nadal jest on mniejszy niż renderowanie obrazu w natywnej rozdzielczości. Większość testów wykonaliśmy przy użyciu specjalnej wersji Shadow of the Tomb Raider, gdzie integrację technologii przygotował sam Intel. Testując obraz w 4K, tryb wydajności XeSS zwiększył wydajność o 88 procent, tryb zbalansowany - o 66 proc., tryb jakości - o 47 proc., a tryb ultra - o 23 proc. „Oszczędzona” wydajność w porównaniu z natywnym renderowaniem 4K zależy od obciążenia w danej scenie. W Shadow of the Tomb Raider na maksymalnych ustawieniach, XeSS oferuje rozsądne wzrosty w trybach wydajności i balansu.

Jeśli zmniejszymy docelową rozdzielczość, karta graficzna będzie mniej obciążona, więc korzyści będą mniejsze. Dla przykładu, w 1440p na tych samych ustawieniach tryb wydajności zwiększa wydajność „tylko” o 52 proc. Im wyższe obciążenie, tym większe korzyści. Wbudowany w 3D Mark test XeSS z masą śledzonych promieni i odbić w 4K to aż 177 proc. większa wydajność niż natywne renderowanie. W skrócie: im bardziej interesująca scena, tym bardziej przyda się XeSS.

Konkurencja nie oferuje trybu ultra, więc w poniższej tabeli dodajemy go osobno. DLSS kończy się na trybie jakości, skalując z natywnego 1440p do 4K. XeSS idzie nieco dalej, z opcją zaczynającą od 1656p. Jak można się domyślić, im większy obraz początkowy, tym lepsze rezultaty końcowe.

Jak testujemy? Tekst ma ograniczone możliwości w przekazaniu opinii na temat jakości obrazu, więc rekomendujemy rzut oka na wideo powyżej oraz na screeny poniżej. Staramy się porównywać jasne sceny, bez efektu rozmycia, z ustawieniami ostrości na maksimum. Problem w tym, że XeSS nie ma ustawień ostrości. Uczenie maszynowe zapewnia po prostu rezultat, który uważa za najlepszy, choć to może zmienić się w przyszłości. Zazwyczaj staramy się też włączać 4K w trybie wydajności, 1440p w trybie zbalansowanym oraz 1080p w trybie jakości. Zazwyczaj, im niższa rozdzielczość końcowa, tym więcej danych potrzeba do rekonstrukcji.

Zaczynamy od statycznych screenów, gdzie spodziewamy się identycznych rezultatów od wszystkich metod skalowania. Następnie czas na sceny, gdzie technologie temporalne zazwyczaj mają problemy: migotanie najmniejszych detali oraz prążki moiré, a także kłopoty z roślinami i włosami oraz z przezroczystością wody i niektórych efektów cząsteczkowych. Testujemy też wpływ post-processingu (jak głębia ostrości). W przypadku Shadow of the Tomb Raider sprawdziliśmy też ray tracing. RT jest wyzwaniem, ponieważ liczba śledzonych promieni rośnie wraz z rozdzielczością natywną.

Ważny jest też ruch. Badane technologie skalowania bazują na informacjach z poprzednich klatek, „wstrzykiwanych” do aktualnej ramki obrazu. Szybkie ruchy kamerą, animacje na ekranie czy nagłe odkrycie jakiegoś zakrytego wcześniej detalu (choćby przez przesunięcie postaci) zmniejszają pulę informacji dostępną w algorytmach.

Uruchom narzędzie porównawcze

Obrazy są warte tysiąca słów. Kusząc się o podsumowanie tekstowe, można zauważyć, że Intel już przy pierwszym podejściu dostarcza technologię dorównującą DLSS i innym rywalom, wyprzedzając jakością natywną rozdzielczość z wygładzaniem TAA. To jednak nie koniec pracy. Linie moiré to bez wątpienia najbardziej wyraźny problem. Nawet DLSS nie jest kompletnie wolny od tego efektu, ale XeSS częściej wyświetla prążkowane artefakty. To bez wątpienia największa różnica między XeSS, DLSS i natywnym renderowaniem.

Jeśli mowa o przezroczystości, różnice między DLSS i XeSS są małe, a technologia Intela jest nieco bardziej rozmyta w tym aspekcie - choć wpływ mogą mieć ustawienia ostrości. Woda to kolejna znaczą różnica, choć podejrzewamy, że winna jest bardziej implementacja w konkretnej grze. W rozdzielczości natywnej i na DLSS woda wypada dobrze, lecz na XeSS jest przeciwnie - widać drganie, zwiększające się wraz z rozdzielczością docelową. Obecnie artefakty są dość wyraźne i odciągają uwagę, zwłaszcza że dotyczą także wszystkich innych obiektów znajdujących się w wodzie, gdy ruszamy kamerą. DLSS ma własne problemy z wodą, ale drganie w XeSS jest gorsze.

Efekty cząsteczkowe także mogą być wyzwaniem, ale XeSS i DLSS radzą sobie dobrze. Gorzej jest z włosami, które na rozwiązaniu Intela odstają od algorytmów Nvidii i rozdzielczości natywnej. Z drugiej strony, cienie w ray tracingu w Shadow of the Tomb Raider wyglądają najlepiej właśnie bez żadnego skalowania, ponieważ XeSS i DLSS bazują na mniejszym obrazie, gdzie promieni jest po prostu mniej. Obie technologie skalowania wypadają podobnie w RT, choć okazjonalnie niektóre krawędzie cieni w XeSS nieco się ruszają, czego nie widać po stronie DLSS.

Inside Intel Arc - What's Happening With GPUs, XeSS and Ray Tracing?

Co interesujące, w obszarach, gdzie spodziewaliśmy się największych wyzwań dla XeSS, technologia pokazuje dobre rezultaty w starciu z DLSS. Wspomniane, nagłe odsłanianie zakrytych detali to problem dla FSR 2.0 od AMD, ale w naszych testach nie zauważyliśmy tutaj różnicy między DLSS, XeSS i natywnym renderowaniem, co jest świetną informacją. Rozwiązanie Intela radzi sobie także z gwałtownymi ruchami blisko kamery, pokonując w ostrości obrazu nawet DLSS przy próbie ataków Lary.

Shadow of the Tomb Raider to doskonały test, dzięki wysokiej jakości, sporej liczbie detali, wsparciu dla ray tracingu i perspektywie trzeciej osoby. To ostatnie pozwala postaci zasłaniać detale, z czym - jak wspomniano wyżej - mogą być problemy. Po dokładnym przejrzeniu setek ujęć możemy wysnuć pewne ogóle wnioski na temat kondycji XeSS, przynajmniej w tej implementacji.

Po pierwsze, wzrosty wydajności jest świetny, ale nie jest niczym przełomowym na tle konkurencji. Naszym zdaniem niemal zawsze lepiej jest postawić na rekonstrukcję niż na natywne renderowanie, zwłaszcza że XeSS zadziała na wszystkich współczesnych kartach graficznych, bez względu na producenta. Jeśli mowa o jakości skalowanego obrazu, jesteśmy zadowoleni i nie zauważyliśmy większych kłopotów w problematycznych obszarach. Szybkie animacje są spójne i nie rozmywają się, odkrywanie detali nie generuje artefaktów, a efekty cząsteczkowe i przezroczyste elementy wyglądają dobrze, przynajmniej w trybie wydajności na 4K. Dość powiedzieć, że podczas testów musieliśmy nie raz sprawdzać, czy nie mylimy DLSS i XeSS.

God of War PC: AMD FSR 2.0 vs Nvidia DLSS Image/ Motion Quality Face-Off

Nie jest jednak idealnie, a największą bolączką pozostają prążki moiré, pokazujące się niemal za każdym razem, gdy oglądamy płaskie, powtarzające się detale. Deweloperzy powinni też przyjrzeć się „wibracjom” wody i obiektów w wodzie, lecz to - jak wspominaliśmy - raczej wina konkretnej implementacji w Shadow of the Tomb Raider, a nie słabość samego XeSS.

Nawet w obliczu tych błędów XeSS rysuje się na wielki sukces. Jak najlepsze technologie skalowania, wypada niekiedy lepiej niż natywne 4K - nawet w trybie wydajności, na bazie obrazu 1080p. W najbardziej wymagających sytuacjach rozwiązanie dorównuje DLSS, choć warto pamiętać, że mowa o nieco starszej wersji DLSS w Shadow of the Tomb Raider, więc w najnowszych tytułach może być inaczej. Nie można oczywiście zapominać także o fakcie, że mówimy o jednej grze - wspieranych tytułów będzie jednak więcej. Otrzymaliśmy dostęp także do The DioField Chronicle oraz wbudowanego testu XeSS w 3D Marku, gdzie generowany obraz także jest świetny.

Wkrótce dalsze testy XeSS, w tym kluczowe - jak się wydaje - działanie na innych kartach graficznych. Sprawdzaliśmy już Shadow of the Tomb Raider na RTX 3070 i technologia z pewnością działa, ale nie możemy doczekać się innych tytułów. Wsparcie powinno otrzymać Modern Warfare 2. Już gotowe są po podobno wtyczki do silników Unreal Engine oraz Unity, co powinno znacznie ułatwić prace deweloperom. Podsumowując, choć nasz test jest dogłębny, to historia XeSS dopiero się zaczyna.

Tłumaczenie: Daniel Kłosiński. Treść artykułu w języku polskim nie może być powielana i kopiowana w całości lub fragmentach bez zgody redakcji Eurogamer.pl.