مقایسه فناوری های PSSR، XeSS، FSR و DLSS؛ کدام یک بهتر است؟

مدتی است که کیفیت بصری و روان بودن تجربه‌ی گیم‌پلی به دو عامل کلیدی وضوح تصویر و نرخ فریم وابسته است. با پیشرفت فناوری‌های گرافیکی (مخصوصاً با ظهور فناوری‌های ری تریسینگ و پث تریسینگ)، نیاز به نمایش تصاویر با جزئیات بالا و حرکت‌های نرم و بدون لگ بیش از پیش احساس می‌شود. در این میان، دو فناوری نوین به نام‌های سوپررزولوشن (SuperResolution) و تولید فریم (Frame Generation) نقش مهمی در ارتقا کیفیت بصری و عملکرد بازی‌ها ایفا می‌کنند.

فناوری PSSR شرکت سونی

فناوری PlayStation Spectral Super Resolution یا به اختصار PSSR، نوآوری کلیدی کنسول PlayStation 5 Pro به شمار می‌رود. این راهکار مبتنی بر هوش مصنوعی، تصاویر رندر شده در رزولوشن پایین را به سطوح بالاتر ارتقا می‌دهد و نرخ فریم پایدار را حفظ می‌کند؛ در نتیجه بازیکنان تجربه‌ای روان با جزئیات بصری غنی‌تر به دست می‌آورند. PSSR نه تنها قدرت پردازشی کنسول را به طور محسوس افزایش می‌دهد، بلکه الگویی تازه برای فناوری‌های ارتقای تصویر در کل صنعت بازی ارائه می‌کند.

سونی در همکاری نزدیک با AMD، فناوری PSSR را بر پایه معماری RDNA 2 توسعه داد و آن را در سپتامبر ۲۰۲۴ همراه با معرفی رسمی PlayStation 5 Pro رونمایی کرد. مارک سرنی، معمار ارشد سیستم‌های PlayStation، این فناوری را ابزاری توصیف کرد که هر پیکسل را به صورت جداگانه تحلیل می‌کند و جزئیات فوق‌العاده دقیق به تصویر می‌افزاید. این رویکرد مستقیماً از پیشرفت‌های هوش مصنوعی در پلتفرم PC الهام گرفته و برای نخستین بار ارتقای تصویر مبتنی بر یادگیری ماشین را به کنسول‌های خانگی آورد. گزارش‌های Digital Foundry نشان می‌دهند که این فناوری با وجود قرار داشتن در شرایط نسخه اولیه، پتانسیل بهبود مداوم دارد؛ سونی داده‌های آموزشی را از کل اکوسیستم PlayStation جمع‌آوری می‌کند تا مدل‌های شبکه عصبی را بهینه‌تر سازد.

فناوری PSSR با بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، فریم‌های رندر شده در رزولوشن پایین را به 4K و حتی بالاتر ارتقا می‌دهد. فرآیند شامل تحلیل فریم‌های متوالی، بردارهای حرکت و داده‌های عمق میدان است؛ شبکه عصبی سپس پیکسل‌های ازدست‌رفته را پیش‌بینی و بازسازی می‌کند. برخلاف روش‌های سنتی مانند bilinear یا bicubic interpolation، ابزار PSSR از اطلاعات زمانی (temporal data) استفاده می‌کند تا پدیده‌هایی نظیر گوستینگ (Ghosting) و شیمرینگ (shimmering) به حداقل برسند. در حالت Performance، این فناوری رزولوشن داخلی 1080p یا پایین‌تر را به خروجی 4K تبدیل می‌کند و نرخ فریم را تا ۱۲۰ فریم افزایش می‌دهد. اجرای PSSR بر روی گرافیک سفارشی AMD با ۶۷ درصد واحد محاسباتی بیشتر نسبت به PS5 پایه صورت می‌گیرد و از دستورات WMMA برای تسریع عملیات ماتریسی هوش مصنوعی بهره می‌برد.

مقایسه فناوری های PSSR، FSR، DLSS و XeSS

فناوری انویدیا DLSS (Deep Learning Super Sampling)

DLSS فناوری اختصاصی انویدیا است که از هوش مصنوعی برای بازسازی تصویر استفاده می‌کند. این تکنولوژی تنها روی کارت‌های گرافیک سری RTX (سری ۲۰، ۳۰، ۴۰ و ۵۰) کار می‌کند زیرا به هسته‌های سخت‌افزاری خاصی به نام Tensor Cores نیاز دارد.

نحوه عملکرد Super Resolution

DLSS یک شبکه عصبی عمیق (Deep Neural Network) است. این شبکه روی هزاران تصویر با کیفیت بسیار بالا (16K) آموزش دیده است.

• کارت گرافیک فریم را با وضوح پایین (مثلاً 1080p) رندر می‌کند.
• DLSS از اطلاعات فریم‌های قبلی (Temporal Feedback) و بردارهای حرکتی (Motion Vectors) استفاده می‌کند.
• هوش مصنوعی پیکسل‌های گم‌شده را حدس می‌زند و تصویر را به 4K تبدیل می‌کند.
• فناوری Ray Reconstruction: با کمک آموزش شبکه‌ی هوش مصنوعی توسط هسته های AI موجود در کارت های گرافیک RTX، عملیات Denoising (حذف و پاک‌سازی هرگونه ناهنجاری یا نویز) را در ری تریسینگ با کیفیت بسیار بالاتر از نمونه های قبلی انجام می‌دهد. در نسخه های قبلی DLSS، انعکاس ها با رزولوشن پایین تر نسبت به رزولوشن واقعی تصویر صورت می‌گرفت، اما در این نسخه، رزولوشن انعکاس با کیفیت و دقت متناسب با تصویر واقعی نمایش داده می‌شود که در نتیجه شاهد انعکاس هایی با کیفیت بسیار بالا می‌باشیم.

نحوه عملکرد Frame Generation – DLSS 3

این قابلیت (مخصوص سری RTX 40 و بالاتر) یک فریم کامل مصنوعی را بین دو فریم رندر شده توسط گرافیک قرار می‌دهد. این کار با استفاده از Optical Flow Accelerator انجام می‌شود که حرکت پیکسل‌ها را تحلیل کرده و فریم میانی را ایجاد می‌کند، که باعث می‌شود نرخ فریم عملاً دو برابر شود.

نحوه عملکرد Multi Frame Generation

فناوری Multi-Frame Generation در DLSS 4 با بهره‌گیری از مدل‌های هوش مصنوعی مبتنی بر Transformer، تا سه فریم مصنوعی بین دو فریم واقعی تولید می‌کند و نرخ فریم را تا هشت برابر بدون نیاز به رندر کامل توسط گرافیک افزایش می‌دهد. این فناوری با تحلیل دقیق حرکت و عمق صحنه، فریم‌های میانی را با کیفیت بالا بازسازی می‌کند و تجربه‌ای بسیار روان‌تر در بازی‌ها فراهم می‌سازد. DLSS 4 تنها روی کارت‌های گرافیک سری RTX 50 انویدیا قابل استفاده است، زیرا به نسل جدید Tensor Core و شتاب‌دهنده‌های نوری نیاز دارد.

فناوری مولتی فریم جن به لطف قابلیت Flip Metering و رفلکس ۲، درصورت دریافت فریم کمتر از ۳۰ نیز می‌تواند تصویر و تاخیر کاملاً قابل قبولی را ارائه دهد.

فناوری AMD FSR (FidelityFX Super Resolution)

FSR پاسخ شرکت AMD به DLSS است. برخلاف انویدیا، FSR (مخصوصاً تا نسخه ۳.۱) مبتنی بر هوش مصنوعی نیست، بلکه از الگوریتم‌های پیچیده ریاضی و دست‌نوشته برای ارتقای تصویر استفاده می‌کند. بزرگترین مزیت آن Open Source بودن و پشتیبانی از اکثر کارت‌های گرافیک (حتی انویدیا و اینتل) و کنسول‌ها است.

نحوه عملکرد (Super Resolution)

نسخه‌های جدید (FSR 2 و FSR 3) از روش Temporal Upscaling استفاده می‌کنند.

• مشابه DLSS، از داده‌های فریم‌های قبلی و بردارهای حرکتی استفاده می‌کند.
• به جای شبکه عصبی، از الگوریتم‌های Lanczos و فیلترهای Sharpening برای بازسازی لبه‌ها و بافت‌ها استفاده می‌کند. نکته: چون هسته AI ندارد، گاهی در تصاویر متحرک دچار لرزش (Shimmering) می‌شود.

نحوه عملکرد Frame Generation و AFMF

AMD در FSR 3 قابلیت Fluid Motion Frames را معرفی کرد. این تکنیک نیز فریم‌های میانی تولید می‌کند اما برخلاف DLSS که متکی به سخت‌افزار خاص است، بصورت نرم‌افزاری (Compute Shader) اجرا می‌شود و روی طیف وسیعی از کارت‌ها کار می‌کند.

نحوه عملکرد FSR 4 و ارتقای فناوری‌های دیگر به استفاده از هوش مصنوعی

فناوری AMD FidelityFX Super Resolution 4 (FSR 4)، به عنوان نسل پیشرفته‌ای از فناوری‌های سوپررزولوشن و تولید فریم شرکت AMD، بر پایه الگوریتم‌های یادگیری ماشین (ML) طراحی شده و با بهره‌گیری از معماری RDNA 4، کیفیت تصویر را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد؛ این فناوری با پردازش داده‌های بازی‌های مرجع بر روی گرافیک‌های AMD Instinct، پایداری زمانی را افزایش می‌دهد، جزئیات بافت‌ها را حفظ می‌کند، پدیده‌های گوستینگ و اعوجاج یا نویز را کاهش می‌دهد و نرخ فریم را بدون افت کیفیت قابل توجه تا دو برابر یا بیشتر ارتقا می‌دهد، در حالی که با ویژگی‌هایی مانند Frame Generation و Anti-Lag 2 ترکیب می‌شود تا تجربه بازی روان‌تری ارائه دهد. فناوری‌های دیگر AMD مانند FSR Redstone، که بخشی از SDK FidelityFX 2.0 است، بر پایه ML عمل می‌کنند و با تمرکز بر بهینه‌سازی‌های پیشرفته‌تر مانند سوپررزولوشن مبتنی بر هوش مصنوعی و پشتیبانی از رزولوشن‌های بالا (مانند 4K)، عملکرد را در بازی‌های آینده بهبود می‌بخشند.

فناوری Intel XeSS (Xe Super Sampling)

اینتل با XeSS راه میانه‌ای را انتخاب کرده است. این فناوری دو حالت عملکرد مبتنی بر هوش مصنوعی (برای کارت‌های Intel Arc) و دیگری الگوریتمی (برای سایر کارت‌ها) دارد.

نحوه عملکرد

• حالت XMX (مخصوص Intel Arc): از موتورهای ماتریسی XMX در کارت‌های اینتل استفاده می‌کند تا مشابه DLSS، پردازش هوش مصنوعی سنگین انجام دهد. کیفیت در این حالت بسیار نزدیک به DLSS است.
• حالت DP4a (سایر کارت‌ها): اگر کارت گرافیک شما اینتل نباشد، XeSS از دستورالعمل DP4a استفاده می‌کند که یک مدل ساده‌تر است. کیفیت کمی پایین‌تر می‌آید اما همچنان از FSR 1 بهتر عمل می‌کند.

نحوه عملکرد Frame Generation

فناوری Frame Generation در XeSS (XeSS-FG) با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، فریم‌های جدیدی را بین فریم‌های واقعی بازی تولید می‌کند تا نرخ فریم را افزایش دهد بدون اینکه بار اضافی به گرافیک وارد شود. این فناوری ابتدا فریم‌ها را با وضوح پایین‌تر رندر کرده، سپس با استفاده از یادگیری ماشین آن‌ها را به وضوح بالاتر ارتقا می‌دهد و فریم‌های میانی را نیز تولید می‌کند. XeSS-FG از سخت‌افزار اختصاصی اینتل مانند XMX یا DP4a بهره می‌برد و با APIهایی مانند DirectX 11/12 و Vulkan سازگار است. این فناوری تجربه‌ای روان‌تر و سریع‌تر در بازی‌ها فراهم می‌کند و رقیبی برای DLSS 3 انویدیا و FSR 3 شرکت AMD محسوب می‌شود.

نحوه عملکرد Multi Frame Generation

فناوری Multi-Frame Generation در XeSS 3 با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، چندین فریم مصنوعی بین فریم‌های واقعی تولید می‌کند تا نرخ فریم بازی‌ها را تا چهار برابر افزایش دهد، بدون اینکه بار اضافی به گرافیک وارد شود. این فناوری با تحلیل حرکت، عمق و بردارهای نوری، فریم‌های میانی را با دقت بالا بازسازی می‌کند و تجربه‌ای روان‌تر و سریع‌تر ارائه می‌دهد. برخلاف برخی رقبا، XeSS 3 روی تمام کارت‌های گرافیک Arc اینتل قابل استفاده است و نیاز به سخت‌افزار خاص یا جدید ندارد.

جدول و مقایسه فنی و تصویری فناوری‌های PSSR، XeSS، FSR و DLSS

نکته در مورد PSSR: سونی ممکن است از Frame Generation موجود در FSR 3 در کنار PSSR استفاده کند، اما هسته اصلی PSSR فعلاً روی سوپررزولوشن متمرکز است.

پشتیبانی فناوری‌های سوپررزولوشن و تولید فریم سه فناوری محبوب DLSS (انویدیا)، FSR (AMD) و XeSS (اینتل) از کارت‌های گرافیک مختلف

فعال‌سازی فناوری های PSSR، FSR، XeSS و DLSS

جمع‌بندی و آینده فناوری‌های سوپر رزولوشن و فریم جنریشن

فناوری‌های DLSS ،PSSR ،FSR و XeSS تنها ابزارهای موجود برای ارتقا مقیاس و تولید فریم نیستند؛ شرکت اپل با MetalFX و کوالکام با Game Super Resolution (GSR) نیز این قابلیت‌ها را به گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و دستگاه‌های دیگر گسترش داده‌اند. علاوه بر این، برنامه‌های نرم‌افزاری مستقل مانند Lossless Scaling، فناوری‌های اختصاصی خود را برای بهبود عملکرد بازی‌ها و رندرینگ بدون نیاز به سخت‌افزار خاص ارائه می‌دهند.

فناوری DLSS همچنان پادشاه کیفیت است. اگر کارت گرافیک انویدیا RTX دارید، این فناوری همیشه اولویت اول شماست. ترکیب Upscaling و Frame Gen در نسخه ۳.۵ و بالاتر (Ray Reconstruction) بی‌رقیب است.

فناوری FSR قهرمان سازگاری است. اگر کاربر کنسول‌های قدیمی (PS5 عادی/Xbox) یا کارت‌های قدیمی‌تر هستید، FSR نجات‌بخش شماست. کیفیت آن در حالت Quality قابل قبول است اما در حالت Performance افت کیفیت محسوسی نسبت به DLSS دارد. البته، در نسخه ۴ FSR، فاصله کیفیت تصویر با DLSS به طور چشمگیری کاهش یافته است.

فناوری PSSR یک برگ برنده برای بازار کنسول است. این فناوری فاصله بین کیفیت تصویر پی‌سی (با DLSS) و کنسول را تا حدود زیادی از بین می‌برد. بررسی‌های فنی نشان می‌دهد PSSR در حفظ جزئیات تصویر بسیار بهتر از FSR 3 عمل می‌کند.

فناوری XeSS گزینه‌ای عالی برای کسانی است که کارت انویدیا ندارند اما کیفیت بهتری نسبت به FSR 3 می‌خواهند. اگر بازی از XeSS پشتیبانی می‌کند و کارت شما RTX نیست، معمولاً XeSS تصویر نرم‌تر و بهتری نسبت به FSR ارائه می‌دهد.

فناوری‌های سوپررزولوشن و تولید فریم با تکیه بر هوش مصنوعی، آینده تجربه بازی را با افزایش نرخ فریم و وضوح تصویر بدون فشار مضاعف بر سخت‌افزار متحول می‌کنند. در کنار راهکارهای DLSS، PSSR، FSR و XeSS، مایکروسافت نیز در حال توسعه فناوری DirectSR است که احتمالاً در نسل بعدی ایکس‌باکس به‌کار گرفته می‌شود و امکان ارتقا تصویر را به‌صورت یکپارچه و مستقل از برند فراهم می‌سازد. این روند نویدبخش بازی‌هایی روان‌تر، باکیفیت‌تر و دسترسی گسترده‌تر برای کاربران خواهد بود.