ATi & nVidia im "Optimierungs"-Wettstreit

26. Juli 2003 / von Leonidas / Seite 3 von 9

   nVidia-Optimierungen  (Forts.)

Es stellt sich dann eben "nur" noch die Frage, woher die Performance kommt - das heißt, ob irgendwo Bildqualität geopfert wurde. Dazu haben wir ein kleines Demo aufgenommen (das vorstehend auch zur Leistungsmessung verwendete "Cheat"-Demo), mit welchem wir jederzeit reproduzierbare Screenshot-Positionen und damit nachfolgende Screenshots erzeugt haben, zuerst wieder ohne anisotropen Filter (Klick öffnet verlustfrei komprimierten Screenshot in 1024x768er Auflösung):

... und dann noch mit 8x anisotropen Filter (Klick öffnet verlustfrei komprimierten Screenshot in 1024x768er Auflösung):

Wenn wir ehrlich sind, sind selbst bei genauem Hinsehen nicht viele Unterschiede sichtbar, was im übrigen auch auf die anderen Screenshots zutrifft, welche wir für diesen Zweck in Unreal Tournament 2003 aufgenommen haben. Die Treiber-Optimierung für Unreal Tournament 2003 seitens nVidia scheint hier nur sehr geringfügig Bildqualität zu kosten. Dennoch sind zumindestens auf dem Bild mit 8x anisotropen Filter einige Unterschiede identifizierbar (MouseOver-Effekt per Javascript, Alternativ-Variante: Klick öffnet beide Screenshots):

Im Differenzvergleich ist hier doch deutlich zu sehen, daß die hinteren Dünen auf dem Bild des originalen 44.65er nVidia-Treiber als mit einem Unschärfeschleier bedeckt erscheinen. Erst der mit dem AntiCheat-Script modifizierte Treiber entfernt diesen Unschärfeschleier und bietet wieder eine gemäß der Einstellung von 8x anisotropen Filter angemessene Bildqualität. nVidia hat hier also klar einen Teil der Bildqualität geopfert, um auf eine höhere Performance zu kommen, auch wenn dieser Effekt scheinbar nur unter 8x anisotropen Filter hervortritt und dann immer nur auf einige Teile des Bildes zutrifft.

Zusätzlich dazu noch ein weiterer Differenzvergleich aus demselben Demo, nur in einer anderen Screenshot-Position (MouseOver-Effekt per Javascript, Alternativ-Variante: Klick öffnet beide Screenshots):

Hier muß man schon sehr genau hinsehen, um die Unterschiede identifizieren zu können. Dennoch zeigen sich bei genauem Hinsehen an den Rändern zum Abgrund in der Bildmitte und am rechten Bildrand Differenzen zwischen den beiden Screenshots. Diese sind allerdings aufgrund des nur recht geringen Unterschieds nicht als besonders tragisch zu bewerten. Insofern müssen wir bis zu diesem Zeitpunkt konstatieren, daß nVidia zwar die Bildqualität unter Unreal Tournament mit einer Applikations-spezifischen Optimierung im Treiber 44.65 abgesenkt hat, dies jedoch - bis zu diesem Zeitpunkt des Artikels - nur eine, insgesamt betrachtet, minimal schlechtere Bildqualität zur Folge hat.

Allerdings gibt es natürlich auch Bildqualitäts-Merkmale, welche nicht per Screenshot einzufangen sind, weil sie nur in Bewegung sichtbar sind. Dazu gehört vornehmlich der Punkt der bilinearen oder trilinearen Filterung, sprich die Frage, wie gut die Abstufungen zwischen den einzelnen MipMap verdeckt sind. Eigentlich sollte hier nichts anbrennen, denn der nVidia-Treiber verspricht in der Filter-Einstellung "Quality" bzw. "Qualität" eine saubere trilineare Filterung, womit die einzelnen MipMap-Stufen sanft ineinander übergehen sollte. Trotzdem haben wir uns die obigen Screenshots noch einmal mit eingefärbten MipMaps, erzeugt mit dem Kommando firstcoloredmip 1, angesehen, zuerst wieder ohne anisotropen Filter (Klick öffnet verlustfrei komprimierten Screenshot in 1024x768er Auflösung):

... und dann noch mit 8x anisotropen Filter (Klick öffnet verlustfrei komprimierten Screenshot in 1024x768er Auflösung):

Dies ist nun ein wahrlich überraschendes Ergebnis. Denn ganz offensichtlich setzt nVidia hier - speziell nur in Unreal Tournament 2003 - nicht den normalen trilinearen Filter ein, sondern offenbar einen prinzipiellen bilinearen Filter mit einem geringen Anteil an trilinearer Filterung, ergo ein pseudo-trilinearer Filter. Damit wird auch letztlich klar, woher die teilweise hohen Leistungsunterschiede zwischen originalen und modifizierten Treiber stammen, denn der bilineare Filter kostet die GeForceFX-Chips nur die Hälfe an Rendering-Leistung.

Dies liegt primär an dem Umstand, dass alle GeForceFX-Chips nur bilineare Textureneinheiten besitzen. Für trilineare Filterung werden dann beide Textureneinheiten oder aber zwei Rendering-Durchgänge gebraucht. Kurz gesagt: Bei MultiTexturing bzw. bei anisotroper Filterung halbiert man mit trilinearer Filterung die Füllrate und damit auch die Rechenleistung des Grafikchips. Dadurch, daß nVidia nun den Anteil an trilinearer Filterung unter Unreal Tournament 2003 drastisch verringert, wird massiv Füllrate gespart.

Grob geschätzt (nicht nachgemessen) sähe dies folgenermaßen aus: Volle trilineare Filterung einmal als 100 Prozent Leistung angesehen, bräuchte man für bilineare Filterung natürlich nur noch 50 Prozent Leistung, für das "optimierte" Verfahren von nVidia unter Unreal Tournament 2003 vielleicht nur noch ca. 60-65 Prozent. Das Mip-Banding (Übergang zwischen zwei MipMaps) wird durch den schmalen trilinearen Bereich trotzdem noch ganz gut kaschiert.

Zusätzlich zeigen die eingefärbten Screenshots unter anisotropen Filter, dass mit der "Optimierung" die ersten Mip-Stufen in einzelnen Fällen (laut anderen von uns aufgenommenen Screenshots nicht immer) schon deutlich weiter vorn einsetzen. Dies ist eigentlich genausowenig im Sinne des Erfinders und im übrigen dann auch die Erklärung für den auf den "realen" Screenshots zu beobachtenden Bildqualitäts-Unterschied an exakt dieser Stelle.