Multisampling Anti-Aliasing unter der Lupe

22. Mai 2003 / von aths / Seite 8 von 8

   Schluss-Betrachtungen: Was will man wollen?

Multisampling Anti-Aliasing (inklusive aktiviertem AF) ist dem Supersampling-Verfahren in der Regel überlegen, da bei gleicher Leistung bessere Bilder, oder gleichwertige Bilder bei besserer Leistung erzeugt werden, jedenfalls, sofern es noch möglich ist, andere Auflösungen zu wählen. Eine höhere Auflösung bringt glattere Kanten und detailliertere Texturen. Unser Primärziel ist also, sowohl eine hochauflösende, als auch eine kantengeglättete Grafik zu haben. Für den qualitätsbewussten Spieler sind ohne Anti-Aliasing auch bei 1600x1200 die Treppen-Effekte einfach noch zu störend.

Anti-Aliasing kann mehr Qualität bringen, als Leistung verbraten wird. Deshalb wird es, trotz immer höherer Auflösung in Zukunft, niemals "überflüssig" werden. Wie kommt dieser Gewinn eigentlich zustande?

Erhöht man die Auflösungen auf beiden Achsen um Faktor 2, hat man "doppelt so glatte" Kanten, benötigt jedoch die vierfache Leistung. Gleiches gilt im Prinzip auch fürs Oversampling: Kantenglättungstechnisch macht man Minus. Ein 4x Rotated Grid Supersampling verbraucht ebenfalls die vierfache Leistung, bietet aber auch "viermal so glatte" Kanten. Die Leistung die man reinsteckt, steht in einem ausgewogenen Verhältnis zum Qualitäts-Plus.

4x Rotated Grid Multisampling benötigt weitaus weniger als zusätzliche 300% Leistung, bringt aber auch "vier mal so glatte" Kanten. Jetzt sind wir auf der Gewinner-Seite und bekommen mehr, als wir aufwenden.

So funktioniert's: Das 4x OG löst beide Achsen doppelt so fein auf,
4x RG löst beide Achsen vier mal so fein auf. Das RG-Muster reagiert
demzufolge empfindlicher auf kleine Änderungen und bringt bessere Kanten.

Umgekehrt kann man beim 4x OG-Muster 2 Subpixel weglassen, ohne erheblich "bestraft" zu werden:

Die Kantenglätte mit 2x RG ist zwar schlechter als mit 4x OG, aber nicht
wesentlich. Denn die interne Auflösungs-Erhöhung der Achsen ist gleich.

Seit mit GeForce3 Multisampling eingeführt wurde, stehen alle Nachfolge-Modelle einschließlich GeForce FX 5900 in der Kritik, dass der 4x MSAA-Modus gegenüber 2x keinen Qualitätssprung bietet, weil der 4x-Modus nach wie vor nur mit dem ineffizientem rechtwinkligem Raster angeboten wird.

Es gibt Fälle, in denen Multisampling generell problematisch wird, ob es nun GeForce- oder Radeon-Multisampling ist. Letztlich könnte man dieses Verfahren auch böse als "Cheat" oder zumindest "Hack" betrachten, weil einfach ein paar Dinge nur einmal pro Pixel berechnet werden und diese Werte dann für alle Subpixel gelten sollen.

Auf jeden Fall ist eine Abtast-Maske mit "Rotated Grid"-Subpixelverteilung einer Ordered Grid-Maske vorzuziehen, weil hier bei gleicher Subpixel-Zahl (also gleichem Aufwand) die klar bessere Kantenglättung geboten wird. Dass der höchste Multisampling-Modus der GeForce FX nur 4x ist, und nicht 6x wie bei Radeon ab 9500, ist kein wirklicher Nachteil. Hinderlich auf die Bildqualität wirkt sich aus, dass dieser 4x-Modus nur eine Ordered Grid-Maske nutzt, und das so berechnete Bild von der Kantenglättungsqualität mit Radeon ab 9500 nicht mithalten kann. Vergleichende Anti-Aliasing-Benchmarks "4x vs. 4x" sind also mit allerhöchster Vorsicht zu genießen und prinzipiell nicht sinnvoll, wenn jeweils andere AA-Masken zum Einsatz kommen.

Es wäre wünschenswert, um die angesprochenen Multisampling-Probleme, die generell existieren, zu umgehen, dass auch Rotated Grid Supersampling geboten würde. GeForce-Karten ab GeForce3 bieten immerhin Kombi-Modi, welche sowohl Multisampling als auch Oversampling-Anteile haben, also ausgerechnet mit der schlechtesten Supersampling-Variante kombinieren. Filtertheoretisch betrachtet erkauft man sich das Plus an Qualität mit so viel Leistungsverlust, dass es nicht lohnt. Praktisch betrachtet gibt es Spiele, die anspruchslos genug sind, dass die überschüssige 3D-Leistung somit noch in zusätzliche Qualität umgesetzt werden kann.

Multisampling ist weitgehend Füllratenfrei, und falls sowohl Z- als auch Color-Compression geboten werden, wird nur wenig zusätzliche Speicherbandbreite gebraucht. So ein Anti-Aliasing ist demzufolge beinahe "for free". Es ist zu erwarten, dass zukünftige Spiele auf die Multisampling-Probleme Rücksicht nehmen , so dass Supersampling immer unwichtiger wird.

Dieser Artikel wäre ohne geduldige Hilfe von Xmas, und insbesondere Demirug, nicht möglich gewesen. Für diese Unterstützung möchte ich mich herzlich bedanken.

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