IntelのXeSSとAMD FSRをテストしたが、結果は明らかだ

AMDのFidelityFX Super Resolution（FSR）とIntelのXe Super Sampling（XeSS）は、PCゲームで最もよく見られるアップスケーリングオプションの2つです。その理由は単純で、どちらも最高クラスのグラフィックカードであればどれでも動作するからです。しかし、どちらを選ぶかは簡単ではありません。同じグラフィックカード、同じゲームであっても、画質とパフォーマンスには大きな違いがあります。

AMD FSRとIntel XeSSを数ヶ月にわたり様々なゲームでテストしてきましたが、いよいよ両者を徹底的に比較する時が来ました。どちらが優れているかという単純な答えを求めているなら、ここでは答えを見つけることはできません。しかし、FSRとXeSSの微妙な違いや、この2つのアップスケーリング機能について知っておくべきことを掘り下げていきます。

AMD FSRとIntel XeSS：その仕組み

FSRとXeSSは同じ目的を達成しますが、その方法は全く異なります。XeSSとFSRの本質はどちらもアップスケーリングツールです。ゲームをまず低い解像度でレンダリングし、その後、アルゴリズムを用いてモニターの解像度に合わせてアップスケーリングすることで、パフォーマンスを向上させます。例えば、4Kでゲームをプレイしている場合でも、XeSSやFSRを使用すれば、グラフィックカードは1080pに必要なピクセルのみをレンダリングすれば済みます。残りのディテールはこれらのツールが補完します。

AMDは複雑なアルゴリズムでこれにアプローチしています。グラフィックカード自体でアップスケーリングを行うのではなく、ゲーム内で処理されます。そのため、FSRはどのグラフィックカードでも使用できます。NVIDIAのディープラーニング・スーパーサンプリング（DLSS）などはAIで同様の目的を達成しますが、動作させるにはNVIDIA RTX GPUに専用のAIアクセラレーターが必要です。

FSRの現在のバージョン（FSR 2.xまたはFSR 3.x）は、基本的にテンポラル・アンチエイリアシング（TAA）の一種です。重要なのはFSRの時間的側面で、前のフレームを考慮して将来のフレームのディテールを生成します。ゲームエンジンから複数の入力を受け取った後、FSRはこれらのディテールをシステムにフィードバックすることで、FSR 1よりも優れた画質を実現します。

XeSSも同様の仕組みで動作しますが、IntelはAIを活用しています。FSRと同様に、XeSSはゲームエンジンからモーターベクトルなどの詳細情報を取得し、それらを以前のフレームの詳細情報と組み合わせてアップスケーリングを実行します。ただし、XeSSは詳細情報を静的アルゴリズムに入力するのではなく、AIモデルに入力します。

XeSSはDLSSのように専用のハードウェアを必要とすると思われるかもしれませんが、そうではありません。Intelは幅広いGPUに対応するために、AIモデルに基本的に2つのパスを構築しました。Arc A770やA750などのIntel GPUを使用している場合、XeSSはこれらのグラフィックカードに搭載された専用のXMXコアを活用してAIモデルを実行します。その他のGPUの場合、XeSSは代わりに一般的なDP4a命令を使用します。

XeSSは基本的にアクセスできるハードウェアをすべて使用するため、2つの異なるパスのどちらかを選択することはできません。ただし、2つのパスにはいくつかの違いがあります。全体的に見ると、DP4a命令を使用するパスの方がパフォーマンスと画質がわずかに劣ります。

AMD FSR vs. Intel XeSS: スケーリングモード

FSRとXeSSはどちらも、ゲームのレンダリング解像度を決定する複数のパフォーマンスモードを備えています。より要求の厳しいパフォーマンスモード、つまり低い解像度でレンダリングするモードでは、パフォーマンスは最大限に向上しますが、画質への影響も最大になります。多くの場合、求めるパフォーマンスを確保しつつ、最高画質モードを選択することをお勧めします。

上記でスケーリングの内訳が確認できます。これらの機能をサポートするすべてのゲームには、品質、バランス、パフォーマンスの3つのコアモードがあります。XeSSとFSRの両方でUltra Performanceモードはオプションで、XeSSではUltra Qualityモードもオプションです。XeSSの最新バージョンでは、IntelはFSRとは異なるスケーリング係数を使用していますが、特定の品質モードでは同じ名前が付けられていることに注意してください。以前の実装では、FSRのスケーリング係数と一致していました。

最近、AMDとIntelはそれぞれFSRとXeSSにネイティブアンチエイリアシングモードを追加しました。これらのモードでは、ゲームを低解像度でレンダリングするのではなく、ネイティブ解像度の画像に対してTAAを実行するアルゴリズムを使用します。このアンチエイリアシング方式は、各ツールに組み込まれているシャープニング機能と組み合わせることで、ゲームに組み込まれているアンチエイリアシングよりも優れた画像を生成するのが一般的です。

残念ながら、ネイティブアンチエイリアシングモードは広く利用可能ではありません。執筆時点では、AMDは少数のゲームにのみこの機能を搭載しており、Intelはどのゲームにもこの機能を追加していません。

AMD FSR vs. Intel XeSS: フレーム生成

アップスケーリング機能における最近のトレンドはフレーム生成、より正確にはフレーム補間です。AMDはFSR 3でフレーム補間を提供しています。アップスケーリングコンポーネントと同様に、これはどのGPUでも動作します。AMDは2つのフレームを取得し、それらの差分を比較します。そして、その差分をアルゴリズムに入力し、その間に挿入するフレームを生成します。

IntelはXeSSにまだフレーム生成機能を搭載していませんが、開発計画には入っていると思われます。AMDとNvidiaもそれぞれ独自のフレーム生成機能を持っているため、Intelも同様の機能を開発しているのではないかと推測されます。初期の研究論文によると、Intelはフレーム外挿を用いて、フレーム補間で発生していた遅延の問題を回避すると示唆されています。

AMD FSR vs. Intel XeSS: パフォーマンス

発売当初、IntelのXeSSはFSRよりもはるかに遅かったのですが、最近のアップデートで改善されました。2つのアップスケーリングツールはパフォーマンス面で非常に近い値を示しており、どちらも要求の厳しいゲームではフレームレートを大幅に向上させます。しかし、総合的にはFSRが依然として優位です。

ここでは、パフォーマンスモードと解像度がどのように相互作用するかを確認するため、 「Returnal」 と 「サイバーパンク2077」 の2つのゲームに限定してテストを行いまし た。また、Steamで最も人気のあるGPUであるだけでなく、ブランド固有の特別な扱いを受けないという理由から、RTX 3060 GPUを選択しました。さらに、テストしたXeSSバージョンでは、品質モードに以前の名称を使用しています。つまり、これらのテストでは、各品質モードのスケーリング係数はFSRとXeSSで同じです。

サイバーパンク2077を1080pでプレイすると 、  FSRが明らかにリードしていることがわかります。興味深いのは、2つのツールが画質モードに応じてどのように変化するかです。画質モードでは、XeSSは約15%の向上を示したのに対し、FSRは約20%の向上を示しました。より高度なパフォーマンスモードでは、XeSSは48%の向上を示したのに対し、FSRは58%を超える向上を示しました。このモードで1080pの解像度では、FSRの方がより優れたパフォーマンスを発揮します。

1440pでも同様です。FSRはパフォーマンスモードでより優れたパフォーマンスを発揮しますが、バランスモードと品質モードでは2つのアップスケーリングオプションの差は数フレーム以内です。ただし、ここでのパーセンテージは非常に興味深いものです。パフォーマンスモードでは、FSRはネイティブ解像度と比較して83%の向上をもたらしました。これは、1080pのような低い出力解像度では、一般的に高解像度よりもパフォーマンスの向上が少ないことを示唆しています。

4Kドライブを見れば、そのことがよく分かります。FSRとXeSSの優位性は変わらず、FSRは品質モード全体を通して安定したリードを維持しています。しかし、4Kのパフォーマンスモードでは、どちらのツールもネイティブ解像度のフレームレートの実質2倍になります。

サイバーパンク2077 は優れた基盤ですが、XeSSとFSRの実装品質は個々のゲームに依存します。Returnal は その好例です。1080pで見ると、Quality to PerformanceモードでFSRがXeSSを一貫してリードしていることがわかります。これは、XeSSやFSRなどのアップスケーリング機能が、ゲームと常に同じように作用するわけではないことを示しています。

1440pでは同様のスケーリングが見られますが、4Kでは大きな違いが見られます。XeSSは急激に低下する一方、FSRはパフォーマンスモードでネイティブフレームレートをほぼ2倍に高めるなど、大幅なパフォーマンス向上を維持しています。

ゲームで最高のパフォーマンスを引き出したいなら、FSRが最適な選択肢であることは間違いありません。ただし、次で詳しく説明しますが、FSRでは高いパフォーマンスを実現するために、画質がかなり犠牲になります。

AMD FSR vs. Intel XeSS: 画像品質

FSRやXeSSのようなアップスケーリングツールが直面する最大の課題の一つは、画質です。静止画を撮ってみると、どちらも非常に良好に見えます。IntelとAMDは、低解像度の画像を良好に再現するようにアルゴリズムを調整しています。問題は、これらのツールの時間的性質にあります。以前のデータを再利用すると、大量のアーティファクトが発生し、FSRではXeSSよりもはるかに顕著になります。

上の画像でReturnal で実際にその動作が確認できます 。中央の大きな青いビームにつながる壁を見てください。XeSSとFSRの両方で、この壁にかすかなちらつきが見られます。この不安定性は、時間軸アップスケーリングツールに共通する特徴です。FSRとXeSSの両方でこの現象は見られますが、XeSSではそれほど目立ちません。

一部のゲームでは、XeSS は全く不安定さの問題を抱えていません。その最も顕著な例はサイバーパンク 2077 です。歩道橋の下では、FSR がカメラの上下動に合わせて影を配置するのに苦労しているのに対し、XeSS はこうした細かいディテールを正確に処理しています。

同様に、  『Marvel's Spider-Man』では、  FSRが通常のTAA実装において、さらに不安定さを増す様子が見て取れます。スパイダーマンのスーツの近景ディテールでさえちらつきが見られ、遠くの木々などの背景ディテールはあちこちで飛び散っています。XeSSではこれらの問題は一切発生しません。

FSRでよくあるもう一つの問題はゴーストです。これは上のHorizo​​n Forbidden West で実際に確認することができます 。FSRでアーロイのイヤピースを見ると、脈動するたびに強いブルーム効果が見られます。これは、XeSSとネイティブ解像度で見られるものよりもはるかに強く、明るさと色が急激に変化したときにFSRがディテールをうまく表現できない例です。

FSRはXeSSよりも高速ですが、画質に関しては明確なトレードオフがあります。完璧なアップスケーリングツールはありませんが、特にパフォーマンスが要求されるモードでは、FSRはXeSSよりもはるかに不安定性とゴーストに悩まされます。

AMD FSR vs. Intel XeSS：結論

ますます多くのゲームでXeSSとFSRのどちらかを選択できるようになっていますが、どちらが正解というわけではありません。FSRは必要に応じてより高いピークパフォーマンスを提供しますが、その過程で画質が犠牲になります。一方、XeSSはパフォーマンスにばらつきがありますが、ネイティブ解像度に非常に近い画像を提供します。

どれを選ぶべきかは、どれだけの追加パフォーマンスが必要かによって異なります。高画質モードにこだわるなら、FSRが最適です。FSRはパフォーマンスが向上し、アーティファクトも目立ちにくくなります。しかし、より要求の厳しいパフォーマンスモードに切り替える場合は、XeSSに切り替えることをお勧めします。XeSSほど高速ではありませんが、数フレームを犠牲にしてでも全体的な画質を向上させる方が賢明です。