تصور کنید بتوانید یک بازی را با رزولوشن ۴K و نرخ ۶۰ فریم بر ثانیه اجرا کنید، در حالی که کارت گرافیک شما در حالت عادی تنها قادر به اجرای آن در رزولوشن ۱۰۸۰p است. در این مقاله به مقایسه DLSS و FSR و XeSS می‌پردازیم: فناوری‌های بازسازی تصویر که دقیقاً با هدف حل چنین محدودیتی توسعه یافته‌اند. این فناوری‌ها با استفاده از هوش مصنوعی و الگوریتم‌های پیشرفته، تصویر را ابتدا با رزولوشن پایین‌تر رندر کرده و سپس آن را به رزولوشن بالاتر ارتقا می‌دهند. به این ترتیب، فشار واردشده به سخت‌افزار کاهش پیدا می‌کند و در عین حال می‌توان به نرخ فریم بالاتری دست یافت.
اما این فناوری‌ها تا چه اندازه می‌توانند کیفیت تصویر را حفظ کنند و کدام‌یک عملکرد بهتری دارد؟ آیا تصویر بازسازی‌شده می‌تواند از نظر کیفیت با رندر بومی (Native) رقابت کند؟ برای بررسی این موارد و پیدا کردن بهترین گزینه، در ادامه مقایسه DLSS و FSR و XeSS با گیم بلید همراه باشید.
آنچه در این مقاله می خوانید...
فناوری بازسازی تصویر (Image Upscaling) چیست؟
برای درک بهتر این فناوری‌ها، بهتر است ابتدا با یک مثال ساده شروع کنیم. فرض کنید قصد دارید یک نقاشی بزرگ و باکیفیت، برای مثال در ابعاد ۴K، ایجاد کنید. به جای اینکه تمام جزئیات را از ابتدا روی یک بوم بزرگ طراحی کنید، می‌توانید ابتدا یک طرح ساده‌تر و کوچک‌تر، مثلاً در ابعاد ۱۰۸۰p، ایجاد کرده و سپس با کمک یک ابزار هوشمند، آن را به اندازه بزرگ‌تر ارتقا دهید و جزئیات موردنیاز را به تصویر اضافه کنید. فناوری‌های بازسازی تصویر نیز تقریباً به همین شکل عمل می‌کنند.
بازسازی تصویر (Image Upscaling) فرآیندی است که در آن بازی، تصویر را با رزولوشنی پایین‌تر از رزولوشن هدف رندر می‌کند؛ برای مثال، به جای ۴K از ۱۰۸۰p استفاده می‌شود. سپس الگوریتم‌های پیشرفته، که می‌توانند مبتنی بر هوش مصنوعی یا محاسبات ریاضی باشند، تصویر رندرشده را به رزولوشن هدف ارتقا می‌دهند. نتیجه، تصویری است که می‌تواند از نظر کیفیت به رندر بومی (Native) نزدیک باشد، در حالی که فشار بسیار کمتری به سخت‌افزار وارد می‌شود.
در ادامه، به مهم‌ترین دلایل اهمیت ظهور و پیشرفت این فناوری پرداخته می‌شود:
دسترسی به کیفیت بالاتر با سخت‌افزار ضعیف‌تر: کاربران می‌توانند بازی‌ها را با رزولوشن‌هایی مانند ۴K اجرا کنند، حتی اگر کارت گرافیک آن‌ها توانایی رندر بومی در این رزولوشن را نداشته باشد.
افزایش طول عمر سخت‌افزار: کارت‌های گرافیک قدیمی‌تر نیز با استفاده از فناوری‌های بازسازی تصویر می‌توانند بسیاری از بازی‌های جدید را با کیفیت و نرخ فریم قابل قبول اجرا کنند.
کاهش مصرف انرژی و تولید حرارت: از آنجا که تصویر در رزولوشن پایین‌تری رندر می‌شود، فشار کاری روی کارت گرافیک کاهش پیدا می‌کند و در بسیاری از شرایط، مصرف انرژی و دمای سیستم نیز پایین‌تر می‌آید.
بهبود اجرای بازی‌های سنگین: بازی‌هایی که فشار زیادی به کارت گرافیک وارد می‌کنند، مانند Cyberpunk 2077 و Alan Wake 2، می‌توانند با استفاده از این فناوری‌ها نرخ فریم بالاتری ارائه دهند و تجربه روان‌تری را در اختیار بازیکنان قرار دهند.
Nvidia DLSS (Deep Learning Super Sampling)
DLSS نخستین بار در سال ۲۰۱۸ همراه با کارت‌های گرافیک سری RTX 20 معرفی شد. نسخه اولیه این فناوری، یعنی DLSS 1.0، عملکرد چندان مطلوبی نداشت و در بسیاری از موارد، کیفیت تصویر آن پایین‌تر از انتظار بود. با این حال، NVIDIA در نسخه‌های بعدی با استفاده از پیشرفت‌های یادگیری عمیق و بهبود الگوریتم‌های بازسازی تصویر، عملکرد DLSS را به شکل قابل توجهی ارتقا داد. امروزه DLSS یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های بازسازی تصویر در بازی‌های رایانه‌ای محسوب می‌شود.
DLSS با استفاده از شبکه‌های عصبی و هسته‌های Tensor موجود در کارت‌های گرافیک NVIDIA RTX، تصویر بازی را با رزولوشن پایین‌تر پردازش و سپس به رزولوشن هدف بازسازی می‌کند. این فرآیند به طور کلی در چند مرحله انجام می‌شود:
۱. بازی ابتدا صحنه را با رزولوشنی پایین‌تر از رزولوشن هدف رندر می‌کند.
۲. تصویر رندرشده به همراه اطلاعاتی مانند داده‌های حرکتی (Motion Vectors) و فریم‌های قبلی در اختیار سیستم بازسازی تصویر قرار می‌گیرد.
۳. شبکه عصبی آموزش‌دیده DLSS این اطلاعات را تحلیل کرده و با استفاده از الگوهای یادگرفته‌شده، جزئیات تصویر را بازسازی می‌کند و آن را به رزولوشن هدف ارتقا می‌دهد.
۴. در نهایت، تصویری با کیفیت بالاتر و نزدیک به رندر بومی (Native) تولید می‌شود، در حالی که هزینه پردازشی آن نسبت به رندر مستقیم در رزولوشن هدف کمتر است.
AMD FSR (FidelityFX Super Resolution)
AMD در واکنش به فناوری DLSS، فناوری FSR را در ژوئن ۲۰۲۱ معرفی کرد. برخلاف DLSS، این فناوری به سخت‌افزار اختصاصی وابسته نیست و به صورت نرم‌افزاری عمل می‌کند. همین ویژگی باعث شد FSR با طیف گسترده‌ای از کارت‌های گرافیک سازگار باشد و در مدت کوتاهی مورد توجه کاربران قرار بگیرد. نسخه اولیه، یعنی FSR 1.0، کیفیت تصویر قابل قبولی ارائه می‌داد، اما نسخه‌های بعدی با تغییرات و پیشرفت‌های قابل توجهی همراه شدند و کیفیت بازسازی تصویر را به شکل محسوسی بهبود دادند.
FSR در نسخه‌های اولیه خود عمدتاً از الگوریتم‌های ارتقای فضایی (Spatial Upscaling) و بازسازی لبه‌ها (Edge Reconstruction) استفاده می‌کرد. برخلاف DLSS که به شبکه‌های عصبی و اطلاعات حرکتی وابسته است، این روش در ابتدا بیشتر بر پردازش اطلاعات موجود در همان فریم تمرکز داشت و برای بازسازی تصویر به فریم‌های قبلی یا بعدی نیاز نداشت.
فرآیند بازسازی تصویر در FSR به طور کلی شامل مراحل زیر است:
۱. بازی ابتدا صحنه را با رزولوشنی پایین‌تر از رزولوشن هدف رندر می‌کند.
۲. FSR تصویر رندرشده را با استفاده از الگوریتم‌های ریاضی و پردازش تصویر به رزولوشن بالاتر ارتقا می‌دهد.
۳. در این فرآیند، لبه‌ها و جزئیات موجود در تصویر شناسایی و بازسازی می‌شوند تا نتیجه نهایی وضوح و کیفیت بیشتری داشته باشد.
البته نسخه‌های جدیدتر FSR نسبت به نسل‌های اولیه پیشرفت قابل توجهی داشته‌اند و از اطلاعات بیشتری، از جمله داده‌های حرکتی (Motion Vectors)، برای بازسازی تصویر استفاده می‌کنند. این تغییرات باعث شده‌اند کیفیت خروجی FSR بهبود پیدا کند و فاصله آن با فناوری‌هایی مانند DLSS کاهش یابد.
Intel XeSS (Xe Super Sampling)
اینتل به عنوان یکی از تازه‌واردان بازار کارت‌های گرافیک اختصاصی و با معرفی سری Arc، در سال ۲۰۲۲ فناوری XeSS را ارائه کرد. این فناوری از نظر ساختار و عملکرد، شباهت بیشتری به DLSS دارد تا FSR؛ زیرا می‌تواند از هوش مصنوعی و سخت‌افزار اختصاصی برای بازسازی تصویر استفاده کند. با این حال، اینتل برای افزایش سازگاری، حالت دیگری را نیز در نظر گرفته است که امکان استفاده از XeSS روی کارت‌های گرافیک شرکت‌های دیگر را فراهم می‌کند.
XeSS به طور کلی از دو روش اصلی برای بازسازی تصویر استفاده می‌کند:
۱. حالت XMX (Xe Matrix Extensions): این حالت از هسته‌های ماتریسی اختصاصی موجود در کارت‌های گرافیک Intel Arc استفاده می‌کند و از نظر عملکرد، رویکردی مشابه DLSS دارد. در این روش، الگوریتم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی با استفاده از هسته‌های XMX تصویر را پردازش کرده و آن را به رزولوشن هدف ارتقا می‌دهند.
۲. حالت DP4a: این حالت برای کارت‌های گرافیک غیراینتل، از جمله محصولات NVIDIA و AMD، طراحی شده است و از دستورالعمل‌های DP4a برای انجام محاسبات موردنیاز استفاده می‌کند. کیفیت تصویر در این حالت ممکن است در برخی شرایط کمی پایین‌تر از حالت XMX باشد، اما همچنان می‌تواند نتیجه‌ای قابل قبول ارائه دهد و سازگاری XeSS را با سخت‌افزارهای مختلف افزایش می‌دهد.
حالت های مختلف عملکرد
در هر سه فناوری، چند حالت مختلف برای بازسازی تصویر در نظر گرفته شده است تا کاربر بتواند بر اساس نیاز خود بین کیفیت تصویر و نرخ فریم تعادل ایجاد کند. هرچه رزولوشن ورودی پایین‌تر باشد، فشار کمتری به کارت گرافیک وارد شده و در نتیجه نرخ فریم افزایش پیدا می‌کند؛ البته این موضوع ممکن است با کاهش کیفیت تصویر همراه باشد.
حالت Quality با استفاده از حدود ۶۷ درصد رزولوشن هدف، بالاترین کیفیت تصویر را ارائه می‌دهد و نتیجه آن معمولاً به رندر بومی (Native) نزدیک است. برای مثال، در خروجی ۴K، تصویر با رزولوشن حدود ۱۴۴۰p رندر می‌شود. این حالت معمولاً حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد افزایش FPS ایجاد می‌کند و برای کاربرانی مناسب است که کیفیت تصویر را در اولویت قرار می‌دهند.
حالت Balanced حدود ۵۸ درصد از رزولوشن هدف را استفاده می‌کند و میان کیفیت تصویر و عملکرد تعادل ایجاد می‌کند. این حالت می‌تواند حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد افزایش FPS به همراه داشته باشد و گزینه‌ای مناسب برای استفاده روزمره محسوب می‌شود.
حالت Performance تصویر را با حدود ۵۰ درصد رزولوشن هدف رندر می‌کند و تمرکز بیشتری بر افزایش نرخ فریم دارد. در این حالت، بسته به بازی و سخت‌افزار، امکان افزایش حدود ۶۰ تا ۷۰ درصدی FPS وجود دارد و برای بازی‌های سنگین گزینه مناسبی است.
در نهایت، حالت Ultra Performance از حدود ۳۳ درصد رزولوشن هدف استفاده می‌کند و بیشترین افزایش عملکرد را به همراه دارد. این حالت در رزولوشن‌های پایین‌تر می‌تواند باعث افت محسوس کیفیت تصویر شود.
البته میزان افزایش FPS به عواملی مانند بازی، کارت گرافیک، رزولوشن خروجی و سایر تنظیمات گرافیکی بستگی دارد و اعداد ذکرشده تقریبی هستند.
| حالت | کیفیت | عملکرد |
|---|---|---|
| Quality | بیشترین | کمترین |
| Balanced | متوسط | متوسط |
| Performance | ضعیف | عالی |
| Ultra Performance | کمترین | بیشترین |
بهترین انتخاب برای هر بازیکن
اگر کارت گرافیک NVIDIA از سری RTX دارید، DLSS معمولاً بهترین انتخاب برای دستیابی به کیفیت تصویر بالا و افزایش نرخ فریم است. در کارت‌های سری RTX 40 نیز قابلیت Frame Generation در دسترس است که می‌تواند نرخ فریم را به شکل قابل توجهی افزایش دهد. اگر بازی موردنظر از DLSS پشتیبانی نکند، FSR می‌تواند گزینه جایگزین مناسبی باشد.
اگر از کارت گرافیک AMD استفاده می‌کنید، FSR انتخاب پیشنهادی است؛ به‌خصوص نسخه‌های جدیدتر مانند FSR 3 که قابلیت تولید فریم را نیز ارائه می‌دهند. این فناوری با کارت‌های AMD سازگاری خوبی دارد و در بسیاری از بازی‌ها عملکرد مناسبی ارائه می‌کند. البته برخی بازی‌ها از DLSS پشتیبانی می‌کنند اما این قابلیت روی کارت‌های AMD قابل استفاده نیست، بنابراین FSR در این شرایط گزینه مناسب‌تری خواهد بود.
برای دارندگان کارت‌های گرافیک Intel Arc، انتخاب اول XeSS در حالت XMX است. این فناوری با استفاده از هسته‌های XMX اختصاصی، می‌تواند کیفیت تصویر و عملکرد مناسبی ارائه دهد. در صورتی که بازی از XeSS پشتیبانی نکند، FSR گزینه جایگزین مناسبی خواهد بود.
اگر کارت گرافیک قدیمی یا میان‌رده از هر برندی دارید، FSR معمولاً بهترین گزینه است؛ زیرا به سخت‌افزار اختصاصی نیاز ندارد و با طیف گسترده‌ای از کارت‌های گرافیک سازگار است. در چنین شرایطی، انتخاب حالت‌های Performance یا Ultra Performance می‌تواند نرخ فریم بالاتری ارائه دهد، هرچند استفاده از آن‌ها ممکن است کیفیت تصویر را کاهش دهد.
در نهایت، اگر اولویت شما بالاترین کیفیت تصویر است، به‌ویژه در بازی‌های داستانی، حالت Quality را انتخاب کنید تا از جلوه‌های بصری بازی با بهترین کیفیت ممکن لذت ببرید. اگر عملکرد و نرخ فریم برایتان اهمیت بیشتری دارد، به‌خصوص در بازی‌های رقابتی، حالت Performance و در صورت نیاز Ultra Performance گزینه‌های مناسب‌تری هستند. همچنین، اگر به دنبال تعادل میان کیفیت تصویر و عملکرد هستید، حالت Balanced می‌تواند بهترین انتخاب باشد.
مزایای مشترک فناوری‌های بازسازی تصویر
افزایش FPS: مهم‌ترین مزیت این فناوری‌ها، افزایش نرخ فریم و اجرای روان‌تر بازی‌ها بدون نیاز به ارتقای سخت‌افزار است.
دسترسی به رزولوشن بالاتر: امکان اجرای بازی‌ها در رزولوشن‌هایی مانند ۱۴۴۰p و ۴K، حتی در سیستم‌هایی که توان رندر بومی این رزولوشن‌ها را ندارند.
کاهش فشار روی GPU: رندر تصویر در رزولوشن پایین‌تر باعث کاهش فشار پردازشی و در برخی شرایط، کاهش مصرف انرژی و حرارت می‌شود.
بهبود اجرای بازی‌های سنگین: این فناوری‌ها به‌خصوص در بازی‌های سنگین و عناوین مجهز به Ray Tracing، می‌توانند افت عملکرد را تا حد زیادی جبران کنند.
افزایش عمر مفید سخت‌افزار: کارت‌های گرافیک قدیمی‌تر نیز در صورت پشتیبانی، می‌توانند بازی‌های جدید را با عملکرد قابل قبول‌تری اجرا کنند.
معایب مشترک فناوری‌های بازسازی تصویر
کاهش کیفیت تصویر: در حالت‌هایی مانند Performance و Ultra Performance، ممکن است جزئیات تصویر کاهش یافته و تصویر کمی تار یا کم‌جزئیات شود.
آرتیفکت در صحنه‌های سریع: حرکت سریع دوربین یا اجسام می‌تواند باعث ایجاد تاری، لرزش یا سایر آرتیفکت‌های تصویری شود.
نیاز به پشتیبانی بازی: استفاده از این فناوری‌ها به پشتیبانی توسعه‌دهنده وابسته است و در تمام بازی‌ها در دسترس نیست.
افزایش تأخیر در Frame Generation: تولید فریم ممکن است کمی Input Lag ایجاد کند که در بازی‌های رقابتی اهمیت بیشتری دارد؛ البته فناوری‌هایی مانند NVIDIA Reflex می‌توانند این مشکل را کاهش دهند.
نیاز به تنظیم مناسب: انتخاب حالت مناسب بر اساس سخت‌افزار و بازی برای دستیابی به بهترین ترکیب کیفیت و عملکرد ضروری است
سخن پایانی
با پیشرفت هوش مصنوعی، فناوری‌های بازسازی تصویر نیز به سمت استفاده گسترده‌تر از شبکه‌های عصبی و یادگیری ماشین حرکت می‌کنند. نسل‌های آینده احتمالاً می‌توانند جزئیات تصویر را با دقت بیشتری بازسازی کرده و کیفیت بصری بازی‌ها را بهبود دهند.
از آنجا که NVIDIA، AMD و Intel همگی روی این فناوری‌ها سرمایه‌گذاری کرده‌اند، رقابت میان آن‌ها می‌تواند به بهبود کیفیت و نزدیک‌تر شدن عملکرد این فناوری‌ها منجر شود. همچنین متن‌باز بودن برخی از راهکارهای AMD و Intel می‌تواند به گسترش استفاده از این فناوری‌ها کمک کند.
در کنسول‌های نسل فعلی نیز فناوری‌هایی مانند FSR مورد استفاده قرار گرفته‌اند و انتظار می‌رود در نسل‌های آینده نقش بیشتری در افزایش کیفیت تصویر و نرخ فریم داشته باشند؛ بدون آنکه نیاز به ارتقای سخت‌افزار کنسول باشد.
همچنین توسعه‌دهندگان بازی‌ها به تدریج طراحی موتورهای گرافیکی خود را با این فناوری‌ها هماهنگ می‌کنند. در آینده ممکن است بازسازی تصویر به یکی از بخش‌های اصلی موتورهای گرافیکی تبدیل شود و نقش مهم‌تری در اجرای بازی‌های سنگین داشته باشد.
در واقع، با مقایسه DLSS و FSR و XeSS صرفاً رقابت این سه فناوری نشان داده نمی‌شود، بلکه رقابت میان آن‌ها به پیشرفت و توسعه هرچه بیشتر فناوری‌های بازسازی تصویر کمک می‌کند. هر سه فناوری با رویکردهای متفاوت، در مسیر ارائه کیفیت تصویر بالاتر و عملکرد بهتر حرکت می‌کنند و در نهایت، این رقابت به نفع کاربران و آینده صنعت بازی خواهد بود.
