S3 DeltaChrome vs. XGI Volari

10. Februar 2005 / von Robbitop / Seite 5 von 20

   Die Architekturen  (Forts.)

  Anti-Aliasing

Unter Anti-Aliasing versteht man heutzutage nur noch die Milderung von Kanten Aliasing (Artefakten). Die Rede ist hier von Treppchen schräger Kanten. Da ein Pixel in der Praxis nicht ein unendlich kleiner Punkt ist, wird eine Schräge immer zu einer Treppe. Je geringer die Auflösung und je stumpfer der Winkel, desto störender machen sich solche Treppchen.

Die Ursache ist wie auch beim Texturaliasing (Lösung: AF) eine Insuffizienz der Abtastrate in Form der Bildschirmauflösung. In dem mehr Informationen in das Bild gebracht werden, kann hier Abhilfe geschaffen werden. Die einfachste Methode bildet das Supersampling Anti-Aliasing.

Das Bild wird intern mit einer höheren Auflösung berechnet und anschließend auf die gewünschte Auflösung heruntergerechnet. Die Kontraste an Kanten werden verringert in dem Zwischenfarbstufen gemischt werden. Subjektiv ergibt dies eine bessere Qualität, durch Verschleierung der "Treppchen". Supersampling behandelt jedoch nicht nur Kanten, sondern das ganze Bild. Dies verbessert die gesamte Bildqualität, jedoch kostet es enorm an Rechenleistung und damit Performance.

Aktuell verwendet man das Multisampling Anti-Aliasing Verfahren, welches lediglich Polygonkanten glättet, dafür jedoch viel Leistung spart, welche sich nutzen lässt, um durch andere Methoden die Bildqualität weiter zu steigern. Der anisotrope Filter beseitigt Texturunschärfe deutlich effizienter als es der Überabtastung bei gleichem Performanceverlust möglich ist.

Je höher die Subpixelanzahl (Unterpixel - jedes Pixel wird mehrfach abgetastet) beim Anti-Aliasing, desto besser ist die Glättung.

	DeltaChrome S8	Radeon 9600	GeForce 5700	Volari V8
Verfahren	Supersampling	Multisampling	Supersampling & Multisampling	n/a
Masken	Sparse Grid	Sparse Grid	Sparse Grid & Ordered Grid	n/a
Subpixel	2;4;9	2;4;6	2;4;6;8;16	n/a
max. EER	9x9	6x6	Multis.: 2x2, Hybrid: 4x4	n/a

Ordered Grid

Sparsed Grid

Jedoch ist nicht nur die Anzahl der Subpixel entscheidend für das Ergebnis. Die Ursache dafür ist in der Sampling-Maske des Verfahrens zu suchen. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Subpixelmasken. Ein geordnetes Abtastmuster (ordered Grid) und ein zerstreutes Abtastmuster (sparsed Grid). Ein sparsed Grid kann effektiver glätten. Denn jedes Subpixel (grün) hat hier seine eigene X- und Y-Koordinate, ohne Koordinaten von anderen Subpixel zu überschneiden (siehe Abb.). Es ergibt sich eine höheres "EER" als beim ordered Grid. EER steht hierbei für "Edge Equivalent Resolution" - die Kanten werden äquivalent um den Faktor X*Y geglättet, obwohl die native Auflösung dieselbe bleibt.

Beispielsweise bei einem sparsed Grid mit vier Subpixeln werden X- und Y-Achse um den Faktor vier abgetastet. Somit beträgt das EER 4 x 4. X- und Y-Achse werden theoretisch viermal so gut geglättet wie ohne Anti-Aliasing. Bei einer Auflösung von 1024 x 768 Pixeln würde dies einer theoretischen Glättung vergleichbar einer Auflösung von 4096 x 3144 Pixeln entsprechen. Anders ist es jedoch bei einem ordered Grid mit vier Spubpixeln. Hier überlagern sich X- und Y-Werte von je 2 Subpixeln. Somit ergibt sich ein EER von 2x2. Das Ergebnis ist natürlich deutlich schlechter. nVidia besitzt in den Modi 4xS und 8xS sogar die Möglichkeit, ordered Gtid Supersampling mit Multisampling Anti-Aliasing zu kombinieren.

Mehr zum Thema Anti-Aliasing gibt es hier.

	DeltaChrome S8	Radeon 9600	GeForce 5700
low	2x sparsed	2x sparsed	2x sparsed
med	5x sparsed	4x sparsed	4xS
high	9x sparsed	6x sparsed	8xS

Der DeltaChrome ist im Stande, bis zu neunfachem sparsed grid Super Sampling Anti-Aliasing durchzuführen. Der Rasterizer verfügt allerdings vermutlich über zu wenig Register, um dies zu realisieren (die Performance wäre ohnehin unzureichend). In der Praxis ist 5xAA bis 640x480 möglich, darüber hinaus nur 2xAnti-Aliasing.

Laut etwas älteren S3 Dokumenten sollte der DeltaChrome über ein 16-faches Multisampling Anti-Aliasing verfügen. Vermutlich ist ein Fehler im Design die Ursache für das Nichtvorhandensein dieses Features.

Besonders ältere Spiele, welche nicht allzu viel Leistung benötigen, profitieren von den Hybridmodi der GeForce 5700 sehr. Die Texturqualität verbessert sich durch einen "Quasi-AF-Effekt" und weiterhin verschwinden Artefakte wie Moiré und Texturflimmern bei Alphatesttexturen (Blätter, Zäune und Telefonleitungen in älteren Spielen, bei denen diese Objekte noch unmodelliert waren). Die Radeon trumpft hier dagegen mit einem Multisampling-Verfahren bis zu einer Subpixelanzahl von 6 mit einem sparsed Grid auf.

Der Volari V8 "trumpft" dagegen wie bei der anisotropen Filterung mit einem Nichtvorhandensein eines Verfahrens auf. Allerdings wird im Treiber dennoch verfügbares Anti-Aliasing angezeigt. Die Aktivierung bringt hier einen Gaussian Blur Filter zum Einsatz, welcher durch Unschärfe Kantenglättung vortäuscht.

In der Theorie ist der DeltaChrome auch hier der Sieger, jedoch lässt sich in der Praxis maximal das zweifache Supersampling nutzen. Als zweiten Sieger mag man die GeForce 5700 mit ihren vielen verschiedenen Möglichkeiten ansehen, darunter auch Mischmodi aus Super- und Multisampling. Allerdings sind diese (auf der GeForce 5700) in der Praxis zumeist zu langsam, so daß hier wohl die Radeon 9600 den ersten Preis zugesprochen bekommt, da deren Multisampling-Lösung bis hin zu 6 Subpixeln den sinnvollsten Mix aus Qualität und Performance ergibt.