Anti-Aliasing im Detail

24. Februar 2002 / von aths / Seite 1 von 18

POVRAY Teapot Mouseover: Das gleiche Bild mit sehr gutem Anti-Aliasing. Klick: Alle 4 Bilder zusammen.

POVRAY Fish13 Mouseover: Das gleiche Bild mit sehr gutem Anti-Aliasing. Klick: Alle 4 Bilder zusammen.

So weit, dass Raytracing-Qualität in Echtzeit erreicht werden kann, ist die Hardware heute noch nicht. Doch Computergrafik erlebte mehrere bemerkenswert große Entwicklungs-Sprünge: Von symbolischer Darstellung im Textmodus kam es zur Pixel-Grafik, später sogar in Farbe. Es wurden Techniken wie Parallax-Scrolling entwickelt, die bereits einen räumlichen Tiefeeindruck gaben. Auf dem PC war der Origin-Titel Ultima Underworld eine Revolution: Das erste Spiel mit einer echter dreidimensionaler Umgebungsgrafik.

Später kamen Grafik-Chips auf den Markt, die mit bestimmten Techniken für schnellere 3D-Grafik sorgen konnten, wie der legendäre S3 Virge. Die erste brauchbare 3D-Beschleunigung, die diesen Namen gerecht wurde, brachte der 3Dfx Voodoo Graphics. Doch wie aufwändig war das! Die Karte enthielt gleich zwei große Chips, aber keinen 2D-Teil. Sie musste zusätzlich zu einer normalen Grafikkarte eingebaut werden. Vereinfacht gesagt bestand die Errungenschaft darin, dass Texturen in Echtzeit gefiltert werden konnten (weil der Raster-Prozess nun von einer dedizierten Hardware übernommen wurde). Der nächste Sprung kündigte sich schon mit dem Nachfolger Voodoo2 an.

Seit dieser Zeit, also seit einigen Jahren, findet sich folgender Begriff in eigentlich jeder Feature-Liste einer beliebigen 3D-Grafikkarte:

Anti-Aliasing

Damit war bis 1999 allerdings nur eine Software-Implementation gemeint, die zum Beispiel bei Tomb Raider auf einer Voodoo2 für sehr glatte Kanten sorgen konnte. Große Bedeutung erlangte dieses Wort für uns 3D-Spieler erst in der letzten Zeit. Denn inzwischen können alle moderne Karten Anti-Aliasing in Hardware realisieren. Obwohl sich damit meistens ein Kompromiss aus Auflösung und Geschwindigkeit erzielen lässt, der die Gesamtqualität verbessert, wird es noch immer relativ selten genutzt.

Leider herrscht auch eine Begriffs-Verwirrung in einschlägigen Reviews und Artikeln. Die kleinen Seiten halten sich in der Regel zurück oder bringen nur selektiv etwas zum Thema. Auf großen Seiten findet man des öfteren voreilige Schlussfolgerungen.

Denn die Materie ist doch etwas komplexer, als zunächst gedacht. Hier wird nun detailliert beschrieben, welche Verfahren es gibt und welche Vor- und Nachteile sie haben. Zudem werden einige populäre Missverständnisse beseitigt. Zunächst wird auf die grundlegende Problematik eingangen, danach wird die technische Realisierung beschrieben. Wichtige Zusammenfassungen sind farblich abgesetzt.

Störende Treppen waren schon in der Antike bekannt. © Egmont ehapa Verlag Berlin

"Ein Bild sagt mehr als tausend Worte." Deshalb wird jeder wesentliche Gedankengang mit einem Beispielbild deutlich gemacht. Wenn der geneigte Leser dieses Artikels Javascript aktiviert hat, werden einige Direkt-Vergleiche via Mouseover geboten (und da wir eine Seite sind, die auch an die Javascript-losen User denkt, gibt es jeweils noch eine Alternativ-Variante). Was hier nicht zu finden ist, sind Screenshots von Markteting-Dokumenten der einzelnen Grafikchip-Hersteller. Diese unterstreichen jeweils die Vorteile, doch geben keine allzu umfassende Erklärung.

Was hier ebenfalls nicht zu finden sein wird, sind vergleichende echte Screenshots prinzipiell unterschiedlicher Verfahren. Denn man kann nicht an Screenshots bzw. Ausschnitten alle Vor- und Nachteile sehen, zumal diese oft genug nur in Bewegung sichtbar werden. Solche "Vergleiche" dienen oft nur dazu, die Vorurteile des Artikel-Verfassers zu "bestätigen".

Ebenso zweifelhaft sind Ausschnitts-Vergrößerungen: Man spielt nicht mit vergrößerter Grafik. Zwar sind feine Unterschiede erst im Zoom zu erkennen, doch bei der Qualitäts-Abwägung spielt die Framerate eine entscheidene Rolle. Wie diese ausfällt, hängt aber nicht nur von der Grafikkarte, sondern auch vom restlichen Computersystem ab. Screenshot-Vergleiche á la "Verfahren A vs. Verfahren B" gibt es im Netz genug.

Die Problematik beim Anti-Aliasing wird natürlich in Vergrößerung erst richtig gut sichtbar. So wird das Thema hier im wörtlichen Sinne unter die Lupe genommen.