【VIDEO CARD LABORATORY 新装第1回】Radeon環境のフレームレートを激増させる「AFMF」を深掘りする

　ゲームにおいてフレームレートはユーザー体験を大きく左右する。高フレームレートが出ればその分素早い動きにも追従しやすくなるため、競技性の高いゲームではフレームレート向上は特に重要だ。そんなゲームのフレームレートが「Radeonを使っているなら“無料”で“2倍以上に”増える」というのが「AFMF」こと「AMD Fluid Motion Frames」の最大のウリだ。

　これまでフレームレートを大幅に増加させるフレーム生成技術と言えば、NVIDIAのGeForce RTX 40シリーズとDLSS Frame Generation(DLSS FG)対応のゲームとのセットでしか味わえないものだった。しかしAFMFは、直近2世代のRadeonで幅広く動作し、ゲーム側の対応も不要(詳細は後述)。これはゲームのフレームレート向上における大革命であり、NVIDIA GeForceにはまだ類似の機能がない、というのがポイントだ。

　そこで本稿では、Radeonを輝かせたAFMFについて、メリットとデメリットの両面から検証と解説を試みる。

AFMFの動作要件

　まずはAFMFを利用する条件について確認しておこう。Radeonの世代がRDNA 2ないしRDNA 3であることだけが重要であり、CPUやビデオメモリなどのスペックはまったく関係ない。RDNA 2以降のRadeonを搭載したビデオカードを使うのであれば、別にCPUがIntel製であっても問題ないのだ。

　なお、AFMFはモバイル向けRyzenでも動作する。ただ、モバイル向けRyzen(特に7000シリーズ)は型番の微妙な違いで内蔵GPUの世代が異なるなど少々複雑なので、本稿では解説を省かせていただく。

Radeon RX 6600 XT環境でAMD Software：Adrenalin Edition(図は24.3.1のもの)を開くと、図のように“ゲーム”タブ内に「AMD Fluid Motion Frames」の項目が出現する。図はAFMF(とその下のRadeon Anti-Lagと一緒に)ONになっている状態

RDNA 1世代のRX 5700 XTや、さらに古いPolaris世代のRX 580環境では、AFMFの設定すら出てこない

　AFMFはゲーム起動後に表示されるToastメッセージで有効か無効かが分かるようになっているが、ゲーム内で[Shift]+[Alt]+[G]のホットキーを押下することで随時ON/OFFを切り換えることができる。その際ゲームは「(排他的)フルスクリーンモード」かつ「垂直同期(V-Sync)オフ」であることがAFMF利用時におけるカギだが、ボーダーレスでも動く“こともある”。ゲームと並列で別のウィンドウも操作したいという場合は工夫が必要だろう。

ゲーム起動時に表示されるToastメッセージでAFMFの動作状況がチェックできるが、割とすぐに消えてしまうので見逃しやすい

AFMFはゲーム中に[Shift]+[Alt]+[G]キーを押下することでいつでも発動させることができる。AFMFの状態は画面右上のメッセージで確認できる。AFMFをONにするとAnti-LagもセットでONになる(理由は後述)

Vulkanベースで動作する「Enshrouded」でAFMFを有効化するホットキーを押下した際に出るメッセージ。VulkanなのでAFMFが有効化できない、というわけだ

　そしてもう一つ、ゲームがDirectX 11もしくはDirectX 12で動作していることもAFMFの動作要件となる。昨今のゲームは大抵この条件を満たすが、なかにはVulkanやDirectX 9/10で動くゲームもある。前者は「Valheim」や「Enshrouded」が、後者は「ドラゴンクエストX」などがある。また、筆者の経験では「VALORANT」はDirectX 11ベースだがAFMFは逆効果だった(フレームレートが下がる)。必ずしも効果があるとは限らないようだ。

　AFMFの仕組はDLSS FGと同様に連続する2フレームから、中間のフレームを生成するというものだ。よって生成されたフレームの絵はボヤけたり崩れたりしがちだが、もとのフレームレートが極端に低い状況でなければ目に付くわけではない。目安としては元が60fpsを上回るように画質を調整したり、アップスケーラー(FSR 2やRSR)を併用して描画負荷を下げるという工夫が必要になる。

FSR 3のフレーム生成機能の概要。赤い矢印の先にある「Present Real」が実際に描画を支持されてレンダリングされた画像で、その画像と次のフレームの情報から生成された画像、つまり「Present Generated」が生成される。AFMFはこのパイプラインをかなり簡略化した形でフレーム生成を行っていると思われる

「サイバーパンク2077」でAFMFを使わない状態での映像をHDMI出力経由でキャプチャーしたもの。画面左端に見える白い帯は「RTSS」によるもので、フレームが切り換わるごとに表示位置が変化する。GPUはRX 6600 XT、解像度フルHD、画質“レイトレーシング：ウルトラ”、かつFSR 2はOFFとした

2フレームめの表示が下から始まっている。手がボケて見えるのはモーションブラーによるものだが、さらにテアリングも加わって不完全な描画のように見える

2フレームめの描画が終わった辺り。白い帯の表示位置が一つ右にずれている

3フレームめの表示。これもテアリングが出ている。白い帯の表示位置が一番左に戻っている

3フレーム表示終わり。繰り返しになるが手や刀がぼやけているのはモーションブラーによるもの

サイバーパンク2077の同じシーンを同じ画質だがAFMFをONにした状態。すでに左端の帯表示がにじんでいるのは、AFMFによって前のフレームとブレンドされた結果だと思われる

刀を振ろうとした次のフレームでは刀身が二つに表示されている

このブレた刀身はAFMFにより生成された結果だと思われる。白い帯は3本しか表示される場所がないが、この図では前の図よりも　0.5本分右に動いている(本来こういう位置には出ない)ように見える

白い帯の位置に注目。この絵では刀身がブレていない

そして次のフレームでは白い帯の位置がずれ、刀身も再び2フレーム分が合成されている。下のほうにはテアリングも出ているようだ

　AFMFと対をなすフレーム生成技術が「FSR 3」だ。FSR 3はゲーム側の対応が必須であるかわりに、旧世代RadeonやGeForce、Arcなどでも利用できるという汎用性を備えている。AMDいわく「AFMFは画面表示を丸ごとフレーム生成機能に通すため状況によってはHUDの描画が荒れることもあるが、FSR 3はHUDはフレーム生成後に合成するため荒れない」などの違いがある。ベンチマーカー的には生成されたフレームレートの計測はAFMFはAMD Softwareのロギング機能しか使えないのに対し、FSR 3は外部ツール(「CapframeX」、「Afterburner」など)が使える。AFMFで得られるフレームレートを数値として画面上に出したいときはRadeonのオーバーレイを使うほかはないのだ。

AFMFの効果を視覚化するにはAMD Software：Adrenalin Editionのパフォーマンス指標(Performance Metrics)を利用する。「パフォーマンス」→「指標」→「オーバーレイ」にある「指標オーバーレイを有効化」をONにしよう。一つ下の「指標オーバーレイのゲーム検出」もONにしておけば、ゲーム画面上でのみ有効になる

どんな情報を出すかは「トラッキング」タブで絞り込める。アイコンが三つあるが、左からオーバーレイ上に表示/ グラフとして表示/ データをログに残すという意味になる

先ほどのサイバーパンク2077のシーンをAFMF OFFで表示させたときのパフォーマンス指標。フレームレートは34fps前後、GPU(RX 6600 XT)の消費電力は241W(推測値であり実測値とは若干誤差がある)とある

同じシーンをAFMFをONにして表示させると消費電力はほぼ変わらないままフレームレートが68fpsとほぼ倍増。しかしフレーム生成によるラグは41msと出ている点に注目

RDNA 2世代とRDNA 3世代のRadeonを横並びで比較する

　AFMFの効果を検証する前に、今回の検証環境を紹介しよう。GPUはRDNA 2およびRDNA 3世代のカードを可能な限り集めたが、RX 6650 XTやRX 6700の無印といった“隙間モデル”は時間と機材調達の都合から除外した。GPUドライバーは、AMD Software：Adrenalin Edition 24.3.1を使用している。Resizable BARやSecure Boot、メモリ整合性、HDR(Windows HD Color)はすべて有効とした。

ASRockに「AMD Radeon RX 7600 XT Steel Legend 16GB OC」の検証機を追加で用意いただくなど、多数のRadeon搭載カードでテストを実施した

　今回用意したビデオカードがどの程度の描画性能を発揮するのか、定番「3DMark」を利用して検証しておく。

3DMark：ラスタライズ系テストの計測結果

3DMark：レイトレーシング系テストの計測結果

　ラスタライズ系テストではRX 7000シリーズがRX 6000をやや上回る程度なのに対し、レイトレーシング系テストではRX 7000シリーズのスコアが全体に大きく伸びている。各GPUの立ち位置が分かったところで、本題であるAFMFの検証に入ろう。

AFMFのパフォーマンスを検証する

　本稿では「サイバーパンク2077」および「F1 23」を利用してAFMFを利用した際のパフォーマンスを検証した。まずアップスケーラーもAFMFも使っていない設定でフレームレートを測定し、さらにそこからFSR 2とAFMFを併用し、負荷をさげつつフレーム生成を行った際のフレームレートを測定し比較するというものだ。フレームレートの計測にはAMD Software：Adrenalin Editionの測定機能を利用している。

　まずサイバーパンク2077では画質“レイトレーシング：ウルトラ”をベースにFSR 2をOFFとした設定、およびFSR 2“バランス”にAFMFをONにした設定の二通りとした。解像度はフルHD(1,920×1,080ドット)/WQHD(2,560×1,440ドット)/4K(3,840×2,160ドット)の3段階とし、内蔵ベンチマーク再生中のフレームレートを計測した。

サイバーパンク2077：1,920×1,080ドット時のフレームレート

サイバーパンク2077：1,920×1,080ドット、FSR 2+AFMF時のフレームレート

サイバーパンク2077：2,560×1,440ドット時のフレームレート。RX 6500 XTは動作がフリーズしたかのようになるので除外した(以降同様)

サイバーパンク2077：2,560×1,440ドット、FSR 2+AFMF時のフレームレート

サイバーパンク2077：3,840×2,160ドット時のフレームレート

サイバーパンク2077：3,840×2,160ドット、FSR 2+AFMF時のフレームレート

　アップスケーラーもフレーム生成もない状態では、現状ハイエンドのRX 7900 XTXでもフルHDで平均60fpsを超えるのがやっと……というレベルだが、FSR 2で負荷を減らしAFMFでフレーム生成を加えてやれば、旧世代のRadeonでも十分プレイ可能なフレームレートに持ち込める。

　ただ、最低フレームレートの出方を見る限り、快適プレイに耐えるのはWQHDまで、といったところだ。4Kでは平均フレームレートは高いが、ところどころ激しいカクつきが出るので、“観光用設定”とするのがよいだろう。サイバーパンク2077はFSR 3対応を表明しているが、4月初旬時点でまだ実装はされていない。AFMFよりもパフォーマンスがさらに上がることが期待できる。一日も早い実装を期待したい。

サイバーパンク2077：FSR 2やAFMFのない状態での平均フレームレートを基準とし、FSR 2“バランス”+AFMF時の平均フレームレートがどの程度伸びているか示したもの

　ネイティブ解像度のレンダリング時を基準にするとFSR 2+AFMFを併用することで3倍から4倍のフレームレートが出ていることが示されている。ところどころ上昇率が半端なく高い(RX 6600 XTなど)部分があるが、これは基準になる(FSR 2+AFMFなし)フレームレートが低過ぎるためだ。

　F1 23でも同様のテストを実施した。画質は“超高”+異方性16X+TAA＆FidelityFXの設定をベースに、TAA＆FidelityFXをFSR 2“バランス”かつAFMFをONにしたときの設定を準備。内蔵ベンチマーク再生中のフレームレートを計測した。

F1 23：1,920×1,080ドット時のフレームレート

F1 23：1,920×1,080ドット、FSR 2+AFMF時のフレームレート

F1 23：2,560×1,440ドット時のフレームレート

F1 23：2,560×1,440ドット、FSR 2+AFMF時のフレームレート

F1 23：3,840×2,160ドット時のフレームレート

F1 23：3,840×2,160ドット、FSR 2+AFMF時のフレームレート

　F1 23もアップスケーラーやフレーム生成がないと平均60fpsを越えるためにはRX 7000シリーズの上位モデルが欲しくなってくる。RX 7900 XTXでも4Kで60fpsプレイは厳しい。しかしFSR 2とAFMFを併用することで、フレームレートは劇的に向上する。ややカクつきは出るもののRX 6600 XTでも平均60fps以上に持ち込める。画質“超高”設定で60fps以上をキープとなるとWQHDでRX 7700 XT以上が欲しい所だが、RX 6000シリーズでも快適動作の道筋が拓けている点は評価したい。

F1 23：FSR 2やAFMFのない状態での平均フレームレートを基準とし、FSR 2“バランス”+AFMF時の平均フレームレートがどの程度伸びているか示したもの

　F1 23ではFSR 2とAFMFの利用により3倍前後のフレームレートになることが分かる。

　最後にFSR 3対応のゲームでの検証もしておきたいので「Starfield」にご登場願おう。画質は“ウルトラ”+アップスケーラーなしの設定がベースとなる。これにFSR 3のフレーム生成機能を有効にし、レンダースケール(RS)を59％(FSR 2の“バランス”に相当する値)とした設定を準備。ニューアトランティスのMAST地区における一定のコースを移動した際のフレームレートを計測した。

Starfield：1,920×1,080ドット時のフレームレート

Starfield：1,920×1,080ドット、FSR 3(RS59％)時のフレームレート

Starfield：2,560×1,440ドット時のフレームレート

Starfield：2,560×1,440ドット、FSR 3(RS59％)時のフレームレート

Starfield：3,840×2,160ドット時のフレームレート

Starfield：3,840×2,160ドット、FSR 3(RS59％)時のフレームレート

　FSR 3のフレーム生成機能はAFMFと同様に大幅なフレームレート向上が期待できる。RX 7600のようなエントリー寄りのGPUであっても、WQHDで60fps以上出せるのは素晴らしい。FSR 3を使わずに4KネイティブのレンダリングではRX 7900 XTXでもカクつきが出てしまうが、FSR 3のフレーム生成を加えることでRX 7600 XTでもなんとかプレイできそうなフレームレートが出ることは見逃せない。

Starfield：FSR 3のない状態での平均フレームレートを基準とし、FSR 3 FG+RS 59％時の平均フレームレートがどの程度伸びているか示したもの

　Starfieldにおいてはネイティブ解像度のレンダリング時の2倍程度のフレームレートが出せるようになる。RX 6500 XTの伸び率が異常に大きいのはネイティブ解像度ではほぼ紙芝居状態だったためだ。

“後編"ではAFMFの弱点について掘り下げ

　AFMFの効果の高さはここまでで一通りご理解いただけたことと思う。とはいえ、AFMFと言えどもやはり万能ではない。本稿に続く後編では、AFMFの弱点と言えるであろう「E-Eシステムレイテンシーの増大」について検証していく。

<<後編へ続く！>>