Matrox Parhelia Preview

14. Mai 2002 / von aths / Seite 6 von 7

   Anti-Aliasing

Bei der Kantenglättung hat sich Matrox einen neuen Weg einfallen lassen. Anti-Aliasing ist inzwischen so wichtig, dass dieses Feature seit fast zwei Jahren von jeder neu erscheinenden Karte unterstützt wird. Und mit den heutigen 3D-Beschleunigern und deren teils überschüssiger Leistung setzt sich Anti-Aliasing auch beim Anwender immer mehr durch. Wir möchten hier allerdings nicht auf das Anti-Aliasing Basiswissen eingehen und verweisen auf unseren ausführlichen Artikel zum Thema Anti-Aliasing. Nachfolgend wollen wir die Matrox-Lösung zum Thema Anti-Aliasing zuerst einmal anhand der Leistungs-Frage und danach anhand der Qualität begutachten.

Der Parhelia erarbeitet sich sein Anti-Aliasing prinzipiell nach dem Multisampling-Verfahren. Das ist schneller als Supersampling, denn es frisst viel weniger Füllrate und schont zusätzlich die Speicherbandbreite. Trotzdem haben die bisherigen Multisampling-Verfahren immer noch den Nachteil, dass sie mit steigender Anzahl der benutzen Samples einen drastischen Anstieg an Rechen- und Speicherleistung benötigen. So zeigt z.B. die GeForce4 trotz weiterer Verbesserungen im Speicher-Managment einen erheblichen Rückgang der Framerate, wenn von 2x FSAA auf 4x umgeschaltet wird. Noch höhere Modi würden noch ineffizienter werden - und genau hier setzt Matrox an.

Matrox belässt es bei seiner Lösung nicht dabei, nur die Kanten höher aufzulösen, sie haben auch einen Weg gefunden, dass rein nur die Kanten gefiltert werden. nVidias Methode bei der GeForce 3/4 schreibt bei 4x Anti-Aliasing in insgesamt 4 Buffer, die für das Downfiltering natürlich auch wieder ausgelesen werden müssen. Der Parhelia verwendet einen "normalen" Framebuffer für Polygon-Flächen und einen Fragment-Buffer für Polygon-Kanten - und nur letzterer ist (in vorherigem Beispiel) 4fach ausgelegt und nur in jenen wird auch 4x geschreiben - nicht aber in den normalen Framebuffer für die Polygon-Flächen! So kann extrem viel Speicherbandbreite gespart werden - da nur dann mehrfach in den Speicher geschrieben werden muß, wenn auch wirklich eine Kante anliegt.

Matrox drückt sich an dieser Stelle simplifizierend so aus, daß üblicherweise nur 5 Prozent des gesamten Bildes Kanten sind und das nur an diesen Anti-Aliasing notwendig sei und vom Parhelia auch durchgeführt wird. Dies ist natürlich nur die Hälfte der Wahrheit, denn zur Ermittlung, was denn nun diese 5 Prozent sind, geht auch noch ein wenig Rechenleistung verloren. Matrox selber spricht von einem Performance-Drop durch sein 16x Anti-Aliasing von 20 bis 30 Prozent - was durch spätere Benchmark zu beweisen wäre.

Wir können also vom Parhelia eine superbe Performance bei Anti-Aliasing erwarten. Dennoch sind Matrox´ Informationen hierzu nicht allzu reichhaltig und es bleiben noch einige Fragen unbeantwortet. Wie mit dem Z-Buffer umgegangen wird - bei Speicherbandbreiten-Fragen ist das sehr wichtig - bleibt vorerst noch offen. Eine im Blockdiagramm verzeichnete "Depth Acceleration Unit" ist uns zu ungenau, um daraus brauchbare Schlüsse ziehen zu können. Lange Rede, kurzer Sinn: Trotz exzellenter Ausgangslange bleiben die ersten Anti-Aliasing Benchmarks abzuwarten, um sagen zu können, wie gut die Matrox-Lösung in der Praxis wirklich ist.

Eines können wir jedoch jetzt schon recht gut beurteilen: Die 16x Anti-Aliasing Bildqualität. An dieser Stelle müssen wir aber erst einmal einen großen Kritikpunkt anführen: Matrox´ Anti-Aliasing verwendet kein gedrehtes, sondern ein 4x4 Raster. Damit bleibt der entscheidende Qualitäts-Vorteil gegenüber der Voodoo5 aus.

Zwar wird die Voodoo5-Referenz nun von der Bildqualität her gesehen entthront, jedoch ist Matrox´ Verfahren "nur" schöner, nicht jedoch "entscheidend schöner". Dabei würde ein routiertes Subpixel-Raster Matrox eine Bildqualität einbringen, welche schwerlich zu toppen wäre - die jetzige Lösung beruht dagegen "nur" auf Masse statt Klasse. Doch durch die ungeheure Masse - immerhin 16x Anti-Aliasing - ensteht wie gesagt genügend Klasse, um die neue Referenz bezüglich der Anti-Aliasing Qualität zu stellen.

Wir möchten es nicht jedoch nicht nur bei wabrigen Aussagen belassen, sondern unsere Einschätzung auch belegen, wofür wir folgende (eigene) Bilder vorbereitet haben:

2x2 Anti-Aliasing, von GeForce-Karten verwendet, mit der Wirkung, dass die interne Kantenauflösung pro Bild-Achse verdoppelt wird.

4x Anti-Aliasing mit rotiertem Raster (Voodoo5). Durch intelligentere Anordnung der Subpixel steigt die interne Achsen-Auflösung erheblich an, sie wird vervierfacht. Gedrehte Raster sind mit Multisampling allerdings viel schwieriger umzusetzen als mit Supersampling. Denn mit Supersampling lässt sich das Vertex Jittering Verfahren anwenden, während Multisampling von einem modifiziertem Triangle Setup abhängig ist (Details hierzu in unserem Anti-Aliasing Artikel).

Matrox´ Multisampling-Methode läuft auf folgendes Raster hinaus:

Die interne Achsenauflösung, ein entscheidenes Merkmal für Anti-Aliasing Qualität, wird wie bei der Voodoo5 "nur" vervierfacht. Dafür bleiben aber auch im Pixel keine "Abtastlöcher", so dass durch die pure Masse trotz unintelligenter Anordnung die bisher beste Anti-Aliasing Qualität im Consumer-Markt erzeugt wird. Was sich nVidia und ATI auch immer einfallen lassen: Matrox´ Steilvorlage ist an dieser Stelle sehr hoch. Dazu ein (von uns angefertigtes) Vergleichsbild:

4x4 Anti-Aliasing bringt nicht in jeder Situation entscheidene Vorteile, aber die besonders störenden langen Treppenstufen werden viel besser gefiltert, als es 2x2 Anti-Aliasing vermag.

Wir erlauben uns darauf hinzuweisen, dass man sich von diversen Matrox-Bildvergleichen zum Thema Anti-Aliasing nicht ins Bockshorn jagen lassen sollte. Dort wird ihr Multisampling mit "Some Multisampling techniques" verglichen, welche allerdings unscharf sind. Matrox hat ihr Verfahren, was eine Bildqualität wie jedes andere Multisampling liefert, nämlich an dieser Stelle mit nVidia´s Quincunx verglichen - welches zwar eine passable Anti-Aliasing Lösung darstellt, dafür aber mittels seines Unschärfe-Filters die Texturenqualität angreift. Der aus diesen Matrox-Screenshots eventuell entstehende Eindruck, der Parhelia sei deswegen überlegen, ist falsch.

Eine Einschränkung des Matrox-Verfahrens wäre auf jeden Fall noch zu erwähnen: Es funktioniert derzeit nach Matrox-Angaben nur mit 80 Prozent der Spiele, wobei diese Quote durch eine gute Treiber-Arbeit noch verbessert werden kann. Für den Fall, daß ein Spiel Matrox´ ressourcensparendes 16fach Verfahren nicht unterstützt, gibt es noch ein normales 4x MultiSampling Anti-Aliasing. Möglicherweise gibt es hier einen direkten Fallback, so daß sich das Spiel nicht beendet bzw. aufhängt oder gar kein Anti-Aliasing bringt, sondern automatisch die Ausweich-Variante benutzt.