Intel XeSS – czym jest? Jak działa? Test wydajności

Intel XeSS – nowa technika upscalingu opartego na AI

Intel nie próżnował na konferencji Intel Architecture Day 2021. Karty graficzne Intel ARC dla graczy to nie wszystko, czym mógł pochwalić się zespół „niebieskich”. Warto bowiem wspomnieć o funkcji, którą wykorzystuje pierwsza generacja nowych GPU o nazwie kodowej Alchemist (i nie tylko). Mowa o Intel XeSS (Xe Super Sampling), czyli bazującej na sztucznej inteligencji (AI) technice skalowania obrazu w grach, która zadebiutowała jeszcze przed oficjalnym debiutem kart graficznych Intel ARC.

Autorskiej technice upscalingu „niebieskich” jest bliżej do NVIDIA DLSS niż AMD FidelityFX Super Resolution. Z prozaicznego powodu: wykorzystuje ona sprzętowe jednostki Matrix Engines (XMX), które odpowiadają za głębokie uczenie (ang. deep learning), na podobieństwo wspomaganego przez rdzenie Tensor rozwiązania „zielonych”.

Intel XeSS napędzane przez sieć neuronową uczy się, by coraz lepiej rekonstruować obraz. Jest to technika tzw. skalowania czasowego nie tylko opartego na wektorach ruchu, ale także uwzględniającego historię poprzednich klatek. Dane te zostaną przetworzone przez instrukcje XMX, zanim dojdzie do postprocessingu. Teoretycznie przekłada się to pozytywnie na jakość i przejrzystość obrazu w ruchu (o tym, czy jest tak w praktyce, przekonasz się w moim teście XeSS).

Intel XeSS jest dostępne w dwóch wersjach: XMX (ang. Xe Matrix Extensions) i DP4a. Różnią się one czasem renderowania klatek (ogólnie jest on dłuższy niż w tradycyjnych metodach rekonstrukcji obrazu), wpływem na wydajność i kompatybilnością z kartami graficznymi.

Możliwości Intel XeSS – jaki jest wzrost wydajności w grach?

Według firmy Intel aktywowanie opcji Intel XeSS w grach przynosi nawet dwukrotny wzrost wydajności przy jakości obrazu zbliżonej do natywnej rozdzielczości.

Potwierdza to opublikowane demo oparte na silniku Unreal Engine 5. W 4K XeSS udało się uzyskać dwa razy wyższą wydajność niż w natywnym 4K. Takie wyniki oferuje jednak tylko rozwiązanie wykorzystujące sprzętowe jednostki XMX. One są wbudowane jedynie w kartach graficznych Intel ARC opartych na architekturze Xe-HPG (Alchemist i kolejne generacje). Natomiast XeSS w wersji DP4a to tryb niższej wydajności, więc różnice nie są przynajmniej w teorii tak znaczące.

Intel ujawnił nieco więcej szczegółów na konferencji w ramach wydarzenia Game Developers Conference 2022. Różnice w wydajności nie są zależne tylko od modelu GPU i rozdzielczości, ale też trybu jakości. Wynoszą one od 20% do nawet 153%! Można zacierać ręce, zwłaszcza jeśli odbywa się to małym kosztem jakości obrazu.

Test wydajności Intel XeSS w Shadow of the Tomb Raider

Jednak powyższe to tylko teoria i materiały marketingowe, które trzeba zweryfikować. Postanowiłem na własnej skórze przekonać się, o jakim wzroście mowa na karcie graficznej MSI GeForce RTX 3070 Ti Gaming X Trio. Jedną z pierwszych gier, które otrzymały aktualizację z Intel XeSS, to Shadow of the Tomb Raider. Zobacz wyników moich testów na platformie AM4 z procesorem AMD Ryzen 5600 i pamięciami DDR4 3200 MHz w rozdzielczości 1440p i ustawieniach ultra:

AMD Ryzen 5 5600

★★★★★★ (1015)

Gniazdo procesora: Socket AM4

Taktowanie: 3.5 GHz

Liczba rdzeni: 6 rdzeni

Cache: 35 MB

579,00 zł

Wyniki mogą Cię zaskoczyć, bo Intel XeSS, tak jak DLSS, wygładza również krawędzie, więc w trybie Ultra jakość wydajność jest na miarę ustawień z wygładzaniem SMAAT2x (połączenie TAA i SMAA), a w Jakość na miarę natywnej rozdzielczości bez AA. W gorszych wydaniach antyaliasingu wydajność jest nawet wyższa niż w najwyższym trybie jakości Intel XeSS.

Miej też na uwadze, że testy przeprowadziłem jednak na RTX-ie 3070 Ti, a więc nie na dedykowanej karcie graficznej Intel ARC, która powinna zapewnić (znacznie?) lepsze wzrosty wydajności.

Poza tym to jest tylko jedna strona medalu. Kluczowa jest też jakość grafiki. Pora więc odpowiedzieć na pytanie, jak XeSS wpływa na jakość obrazu w grach.

Czy Intel XeSS wpływa na grafikę w grach?

Nie jest tajemnicą, że technika upskalowania, niezależnie, czy mowa o NVIDIA DLSS, czy AMD FidelityFX Super Resolution, wpływa na jakość obrazu w grach, zwykle negatywnie. Sam fakt, że Intel XeSS jest oparte na sztucznej inteligencji daje nadzieję, iż efekty są zbliżone do rozwiązania „zielonych”. Może nie od razu, bo na poprawę w jakości obrazu przy użyciu DLSS musieliśmy poczekać do wydania wersji 2.0, gdy została odpowiednio „wytrenowana”.

Intel opublikował krótkie demo, na którym można ocenić wstępnie grafikę po aktywacji XeSS. Pierwsze rezultaty wyglądają obiecująco i obraz stosunkowo niewiele traci na jakości względem natywnej rozdzielczości. Chociaż miej na uwadze, że to oficjalny, promujący technikę materiał wideo. Zapowiada się groźna konkurencja dla NVIDIA DLSS.

Tryby jakości Intel XeSS

Intel XeSS oferuje, podobnie jak NVIDIA DLSS, kilka trybów jakości, które przekładają się nie tylko na wygląd gry, ale także na wydajność. Intel potwierdził na marcowej konferencji w ramach GTC 2022 następujące ustawienia:

Ultra Quality – o ok. 20-30% wyższa wydajność względem natywnej rozdzielczości i współczynnik skalowania 1,3x (77% natywnej rozdzielczości)
Quality – o ok. 40-50% wyższa wydajność i współczynnik skalowania 1,5x (67% natywnej rozdzielczości)
Balanced – o ok. 60-80% wyższa wydajność i współczynnik skalowania 1,7x (59% natywnej rozdzielczości)
Performance – o ok. 80-120% wyższa wydajność i współczynnik skalowania 2,0x (50% natywnej rozdzielczości)
Ultra Performance – o ok. 100-150% wyższa wydajność i współczynnik skalowania 3,0x (33% natywnej rozdzielczości)

Generalnie rozdzielczość renderowana w poszczególnych trybach wygląda tak samo jak w AMD FSR 2.0. Intel pozostawił jednak Ultra Quality, które było dostępne w pierwszej wersji FidelityFX Super Resolution. Tryby jakościowe nie wpływają aż tak znacząco na grafikę w grach.

Intel dodał podczas GTC 2022, że ciągle udoskonala i walczy obecnie z m.in. ghostingiem i rozmywaniem obrazu, które są negatywnymi skutkami techniki czasowego skalowania. Wyeliminują lub przynajmniej zminimalizują je jednak specjalne, autorskie algorytmy. Efekt końcowy ma być lepszy od typowego skalowania czasowego i przestrzennego.

Intel XeSS. Porównanie jakości obrazu w Shadow of the Tomb Raider

Zapowiedzi zapowiedziami, przyszła pora na weryfikację. Jak tylko XeSS pojawiło się 27 września w Shadow of the Tomb Raider, nie omieszkałem sprawdzić działania techniki na żywo. Wyniki wydajności nie imponują, ale jak z grafiką?

xess i aa off w tomb raider — Wyłączone XeSS i wyłączone AA

xess off i smaa w tomb raider — Wyłączone XeSS i włączone SMAA

xess off i taa w tomb raider — Wyłączone XeSS i włączone TAA

xess off i smaat2x w tomb raider — Wyłączone XeSS i włączone SMAAT2x

xess quality w tomb raider — XeSS Jakość

intel xess balanced w tomb raider — XeSS Zbalansowany

xess performance w tomb raider — XeSS Wydajność

porównanie jakości obrazu xess w tomb raider

Jestem miło zaskoczony! W trybach jakościowych jest stosunkowo niewielki spadek ostrości obrazu. Owszem, jest dość niewielka utrata detali w elementach otoczenia, ale największym problemem XeSS wydaje się migotanie krawędzi. Pojawia się ono w każdym trybie jakości. Poza tym jednak technika potrafi lepiej wygładzić krawędzie w Shadow of the Tomb Raider niż większość trybów AA. Podobnie jak w DLSS, odradzam kategorycznie jedynie tryb wydajności, który zbyt mocno rozmywa cały obraz.

Intel XeSS – lista gier z obsługą techniki upscalingu

Podczas marcowej konferencji Intela poświęconej kartom graficznym Intel ARC Alchemist (przede wszystkim mobilnym) zapowiedziano pierwsze gry z obsługą techniki Intel XeSS. Poznaj pełną listę, która uwzględnia również tytuły, w których nie została jeszcze ona zaimplementowana:

Lista gier z XeSS

Lista gier będzie sukcesywnie się powiększać (na początek XeSS pojawiło się m.in. w The Diofield Chronicle i Shadow of the Tomb Raider). Intel współpracuje z takimi firmami, jak Techland, Ubisoft, 505 Games i Codemasters. Pracuje również nad wdrożeniem rozwiązania w popularnych silnikach: Unreal Engine i Unity. Co warto podkreślić, Intel XeSS działa zarówno z grami opartymi na DirectX 12, jak i API Vulkan. Musi być ona jednak zaimplementowana bezpośrednio w danym silniku, identycznie jak NVIDIA DLSS.

Czy Intel XeSS działa na kartach graficznych NVIDIA i AMD?

W odróżnieniu od NVIDIA DLSS, do aktywacji w grach Intel XeSS nie jest potrzebna karta graficzna Intel ARC. Funkcja działa nawet na iGPU „niebieskich” (Xe-LP), jak i sprzęcie konkurencji – NVIDIA GeForce i AMD Radeon. Jest to możliwe dzięki temu, że Intel XeSS używa zarówno instrukcji XMX Matrix Engine (Alchemist), jak i DP4a (pozostałe układy).

Instrukcje DP4a są szeroko obsługiwane przez inne układy graficzne – NVIDIA Pascal (seria GTX 1000) lub nowsze oraz AMD Vega 20 (np. Radeon VII) i Navi 2x (seria Radeon RX 6000) lub nowsze. Na temat kart AMD RDNA (RX 5000) pojawiają się sprzeczne doniesienia. W dokumentacji „czerwonych” nie pada żadna wzmianka o DP4a.

Niemniej jednak Intel XeSS nie jest tak uniwersalną opcją, jak AMD FidelityFX Super Resolution, które w zasadzie może działać na każdej karcie obsługującej co najmniej DirectX 11. Podsumowując, technika „niebieskich” teoretycznie działa na układach graficznych obsługujących Shader Model 6.4 lub wyższy (Intel rekomenduje karty wspierające SM 6.6) oraz instrukcje DP4a.

Kompatybilność kart graficznych z Intel XeSS

Intel Xe-HPG (Intel ARC) – tak (XMX), oficjalnie potwierdzone
Intel Xe-LP (zintegrowane UHD Graphics 730 lub nowsze) – tak (DP4a), oficjalnie potwierdzone
Starsze architektury Intela (np. Gen. 9) – nie
AMD Polaris (RX 400, 500) – nie
AMD Vega (np. Vega 56, 64) – nie
AMD Vega 20/7 nm (np. Radeon VII) – tak (DP4a)
AMD RDNA (RX 5000) – prawdopodobnie nie (?)
AMD RDNA 2 (RX 6000) – tak, oficjalnie potwierdzone (DP4a)
NVIDIA Pascal (GTX 1060 lub wyższe) – prawdopodobnie tak (DP4a)
NVIDIA Turing (GTX 1650, GTX 1660, RTX 2000) – tak, oficjalnie potwierdzone (DP4a)
NVIDIA Ampere (RTX 3000) – tak, oficjalnie potwierdzone (DP4a)
Starsze architektury NVIDIA – nie

Sprawdź ranking kart graficznych.

Premiera Intel XeSS – Intel odpowiada na NVIDIA DLSS i AMD FSR

Intel opublikował XeSS w wersji 1.0 (narzędzia SDK i biblioteki DLL) na platformie GitHub 27 września 2022 roku. Można to uznać za oficjalną premierę techniki rekonstrukcji obrazu, choć pojawiła się ona wcześniej w pojedynczych grach. Shadow of the Tomb Raider wcale nie było pierwszym tytułem z XeSS.

Intel współpracuje wybranymi producentami i wydawcami nad wdrażaniem techniki w grach, więc od teraz powinna pojawiać się w coraz większej liczbie gier (oby).

Ostatecznie Intel XeSS poprzedziło światowy debiut pierwszej karty graficznej Intel ARC (A770; chińskiej premiery A380 nie liczę). Początkowo miała być dostępna wczesnym latem, ale lepiej późno niż wcale.

Intel zapowiedział, że gdy technika XeSS odpowiednio „dojrzeje”, zestaw narzędzi deweloperskich będzie dostępny dla każdego. I tak też się stało. Firma od początku chciała, by była ona rozwiązaniem typu open source, czyli otwartym dla wszystkich zainteresowanych twórców gier. Taki krok zdecydowanie poszerzy listę tytułów obsługujących obiecująco zapowiadającą się opcję. Pod względem otwartości Intel XeSS jest czymś pomiędzy NVIDIA DLSS a AMD FidelityFX Super Resolution.

Według Karthika Vaidyanathana, głównego inżyniera techniki upscalingu, Intel XeSS 2.0, Intel XeSS 3.0 itd. są tylko kwestią czasu. Po dość pozytywnych testach pierwszej wersji czekam na dalszy rozwój tego rozwiązania.

Źródło: Intel, VideoCardz, Wccftech, Anandtech, Tom’s Hardware

Sprawdź również: