Anti-Aliasing und anisotroper Filter der GeForceFX

20. November 2002 / von aths / Seite 3 von 4

   Die neuen Anti-Aliasing-Modi der GeForceFX  (Fortsetzung)

Kommen wir nun vom Leistungsaspekt erst einmal weg und wenden uns der Qualität zu. Eine wichtige Aussage über die Anti-Aliasing Subpixel-Maske wird mit der Edge Equivalent Resolution (EER) getroffen. Diese besagt, mit wievielfach Oversampling man rendern müsste, um die gleiche Kantenglätte zu erreichen. Wir wollen nicht verschweigen, dass damit vor allem die Kantenglätte der horizontalen und vertikalen Kanten gemeint ist. Da es sich hierbei allerdings auch um die jeweils auffälligsten Kanten handelt, halten wir die EER-Terminologie für eine geeignete grobe Angabe der Anti-Aliasing "Güteklasse".

Hier wird der Hintergrund des "EER"-Begriffes anschaulich.

Der nVidia 8xS-Modus glättet den Großteil der Kanten wie ein 4x4-Raster. Matrox ging beim Parhelia bekanntlich den Weg, Kanten tatsächlich mit einer vollen 4x4 Maske zu sampeln, berücksichtigt aber leider nur Polygon-Begrenzungen (und keine Schnitt-Kanten).

Die Voodoo5 sampelt allerdings noch etwas schlauer:

Mit 4 Subpixeln erreicht die Voodoo5 eine EER von 4x4.

Auch ATi bietet bei der Radeon 9500/9700 Serie dieses Muster. Und hier liegt der Pferdefuß: Eine R300-Pipeline erzeugt diese Maske in einem Takt, eine GeForceFX-Pipeline braucht für vergleichbare EER-Qualität gleich vier Takte. Die GeForceFX-Version bietet dabei aber kaum bessere Kanten, die Texturen profitieren im Gegenzug mehr (konkret durch den Supersampling-Anteil von einem bereits integrierten 2x quasi-anisotropen Filter).

nVidias Rückstand, was Kantenglätte angeht, wird noch deutlicher, wenn man sich den 6xS-Modus ansieht:

Die Qualität von nVidias 6xS.

Hier wird eine EER von 3x4 geboten. Das ist etwas mehr als der bisherige 4xS-Modus (mit einer EER von 2x4) bringt. ATis 6x-Modus bei der Radeon 9500/9700 Serie schöpft allerdings die Möglichkeiten voll aus und bietet eine EER von 6x6, tastet also effektiv drei mal feiner ab. Nicht einmal der 8xS-Modus der GeForceFX hat das zu bieten. Ein weiterer Pluspunkt für ATi: Bei 6x AA werden alle 6 Samples mit einem Schlag erzeugt, während die GeForceFX-Pipeline für ein Pixel im 6xS-Modus gleich drei Takte benötigt.

Dass die Texturqualität des nVidia Anti-Aliasings durch den Supersampling-Anteil etwas besser ist, kann über zwei Dinge nicht hinwegtäuschen:

• Die neuen Modi sind ineffizient.

• Sie wären genausogut schon ab der GeForce3 möglich, da treiberseitig realisiert.

Beim 6xS-Modus wird ein Teil der zusätzlichen Texturqualität, die aus dem Supersampling resultiert, allerdings auch wieder vernichtet: Durch das Recycling von Farbwerten in Zeilen-Ausrichtung leidet die (durch Supersampling zunächst erhöhte) Schärfe wieder. Denn nichtganzzahlige Skalierungs-Faktoren sind immer ungünstiger als ganzzahlige.

Allerdings liefert dieses Muster durch die alternierende Maske eine Art "effektive" EER von 3x6 (das Muster für sich genommen bringt ja nur 3x4). Der Tradeoff wäre, dass streng horizontale Kanten beispielsweise einmal mit 3 und einmal mit 4 Subpixeln erfasst werden (oder auch einmal mit 2, mal mit einem), so dass diese leicht "hügelig" aussehen müssten (Danke an Xmas für diesen Hinweis).

Die Ineffizienz der neuen GeForceFX Anti-Aliasing Modi wird deutlich, wenn man sich folgende Frage stellt: Höhere AA-Stufe oder höhere Auflösung? Ein "Ordered Grid" AA-Muster bringt weniger als eine Auflösungs-Steigerung, ein "rotated grid" AA-Muster bringt hingegen mehr. Der 2x-Modus hat bei der GeForceFX das beste Qualitäts/Leistungs-Verhältnis. Das war bei der GeForce3 aber auch schon so. Solange der Monitor es noch mitmacht, sollte, ausgehend von aktiviertem 2x Anti-Aliasing, auch bei der GeForceFX besser die nächsthöhere Auflösungsstufe gewählt werden.

Allerdings sind an einen NextGen-Chip andere Ansprüche zu stellen: Bei der GeForceFX konnten wir eigentlich glasklar einen 4x "rotated grid" Multisampling-Modus erwarten, da dies die logische Schlußfolgerung aus den Erfahrungen mit den AA-Modi der GeForce 3/4 darstellt. Update: Wie sich später zeigte, nutzt die GeForceFX nicht die hier vorgestellten Modi, obwohl sie diese beherrscht, sobald sie mit externen Tools wie z.B. aTuner eingestellt werden. Sie nutzt, sobald 8xS und 6xS im Detonator gewählt wird, die schlechteren 8x bzw. 6x-Modi, welchen wir in diesem Artikel vorgestellt haben.

Natürlich bringt die GeForceFX trotzdem gegenüber der GeForce4 Ti Fortschritte: Das gammakorrigierte Downfiltering wird die glättende Wirkung bei starken Kontrasten - also gerade dann, wenn es nötig ist - erheblich verbessern, und die stark gestiegene Rohleistung erlaubt es, trotz der Ineffizienz der neuen Modi, diese vermehrt einzusetzen. (Update: Die GeForceFX bietet kein Gamma-korrektes Downfiltering.) Doch steht im Hintergrund nach wie vor das HRAA á la GeForce3.