6/7 Vorstellung des GeForce4 : nVidia schlägt zurück

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Accuview

Accuview widmet sich der Entferung der sogenannten Anti-Aliasing Artefakte. Diese Artefakte entstehen vornehmlich an den Kanten von Objekten und Polygonen dadurch, dass z.B. eine schräge Kante nur durch eine feine Treppenabstufung mit Hilfe der Pixel dargestellt werden kann. Wenn man die Anzahl der Pixel nun deutlich erhöht, wird unter normalen Umständen dieser Treppcheneffekt gemildert. Das wirklich störende Element dieser Artefakte entsteht vor allem durch Bewegung. Dabei kann es nämlich passieren, dass sich die Reihenfolge dieser Treppenstufen sehr häufig ändert, quasi ständig umspringt, ein Flimmereffekt ist die Folge, der auch bei sehr hohem Auflösungen wie z.B. 1600x1200 durch die Bewegung noch deutlich sichtbar bleibt.

Illustration des Aliasing-Effektes
Illustration des Aliasing-Effektes

Es gibt nun verschiedene Methoden, diese Aliasing-Effekte zu bekämpfen, zusammengefasst unter dem Begriff Anti-Aliasing.

Die einfachste Art des AA ist, einfach jedes einzelne Bild in einen höher aufgelösten Framebuffer zu rendern, als die aktuell eingestellte Auflösung und das Ergebnis am Ende wieder auf die ursprüngliche Auflösung herunterzurechnen. So würde bei einer Auflösung von 800x600 virtuell bsw. ein 1600x1200 Pixel großer Framebuffer eingerichtet und hinterher wieder auf 800x600 herunterskaliert. Die Artefaktbildung würde sich so auf dem Niveau einer weitaus höheren Auflösung bewegen. Da jedoch mit dieser Supersampling genannten Methode quasi der gesamte Renderingvorgang in einer höheren Auflösung durchgeführt wird, inklusive aller Texturzugriffe etc. stellt sich ein extremer Leistungsverlust ein.

Der Pionier auf dem Gebiet des FSAA (Full Screen Anti-Aliasing), das vor mehr als einem Jahr von nVidia aufgekaufte 3dfx, brachte eine etwas sinnvollere Variante des FSAA in seinen VSA-100 Chips zum Einsatz. Dank des patentierten T-Buffer konnte das zu berechnende Bild mehrfach mit jeweils einem leichten Versatz berechnet werden und erst später, außerhalb der leistungsbegrenzten Renderingpipeline im RAMDAC wieder zu einem Bild zusammengefasst werden. Rein optisch ist das Verfahren bis heute nahezu konkurrenzlos, leider war die Voodoo5 zu leistungsschwach und zu spät verfügbar, um damit noch im Massenmarkt punkten zu können. Der GeForce2 erreichte dank seiner höheren Rohleistung bei optisch schlechterer Wirkung annähernd gleiche Leistung mit dem Supersampling-Verfahren im Gegensatz zum RGAA (Rotated Grid Anti-Aliasing).

Da dieses Feature also de facto nicht nutzbar war, versuchte man bei nVidia mit Einführung eines im Consumerbereich neuen Verfahrens, bei noch ausreichender Leistung Anti-Aliasing nutzbar und auf breiter Front als Must-Have Feature durchzusetzen. Dieses wurde unter dem Namen „Quincunx“-Anti- Aliasing vermarktet und basierte auf dem Multisampling-Verfahren und einem nachgeschalteten Filter. Multisampling bedeutet, dass die Kanten mindestens genausogut geglättet werden, wie beim Supersampling, jedoch werden die Texturen bei diesem Verfahren nicht behandelt, so dass im direkten Vergleich zu Supersampling-“Texturen“ diejenigen des Multisampling-Bildes nicht ganz so scharf aussehen und ausserdem der Flimmereffekt bei entfernten Texturen nicht bereinigt wird.

Die GeForce3 bot bereits dedizierte Hardware zu diesem Zwecke, so dass die zusätzlichen „Samples“ angeblich bei voller (GPU-)Leistung berechnet werden konnten. Augenscheinlich zu diesem Zwecke wird seit der GeForce3 die Füllrate der Chips nicht mehr in Gigatexeln/s angegeben, sondern in Anti-Aliased-Samples pro Sekunde. Dass sich bei dieser Lesart Welten zwischen nVidias Chips und denen der Konkurrenz befinden, verwundert wenig, bietet diese doch keine Multisampling-Hardware in dieser Form. Deswegen sind in unserer Tabelle auch weiterhin die Füllraten in Gigatexeln und Gigapixeln angegeben.

Accuview basiert ebenfalls auf dieser Technik, beinhaltet aber zusätzliche Möglichkeiten, die gleichzeitig eine gesteigerte Bildqualität und höhere Leistung versprechen.

Accuview-AA mit versetzter Multisampling-Maske
Accuview-AA mit versetzter Multisampling-Maske

Das Quincunx-Muster, benannt nach der Anordnung der fünf Augen auf einem Würfel, bleibt erhalten, wird allerdings mitsamt der zusätzlich berechneten Samples um einen „halben“ Bildpunkt schräg versetzt. Diese Verschrägung kommt der Kantenglättung zugute, da die zusätzlich erzeugten Pixel nun in y- wie in x-Richtung um 50% näher an einer imaginären Schräge und damit der realen Position des Pixels wären und die Anti-Aliasing Wirkung durch die exaktere Näherung steigt. Besonders fällt dies an leicht geneigten, beinahe horizontalen Linien auf.

Desweiteren wurde bei der Ausführung des Accuview-Anti-Aliasing ein kompletter Zugriff auf den Framebuffer eingespart. Möglicherweise ist dies durch die schon in der Gerüchteküche heißgehandelte Integration von 3dfx-Technik geschehen, genaueres war leider im Vorfeld nicht zu erfahren.

Sicher hingegen ist jedoch, daß es einen neuen FSAA-Modus geben wird, der "4xS" bezeichnet ist. Das "S" steht für staggered und soll für eine gesteigerte Wiedergabetreue in Texturen sorgen, indem 50% mehr Texturwerte ausgelesen werden und in die endgültige Berechnung miteinfließen.

Weiterhin will man dieses Mal wohl auch die positive Wirkung von Anisotropischer Filterung betonen, sprich vermarkten. Darunter versteht man eine Filterung, die entgegen den herkömmlichen bilinearen und trilinearen Filtern nicht in alle Richtungen gleich stark wirkt, sondern analog des Blickwinkels, also z.B. bei 3D-Spielen meist in die Tiefe des Monitors hinein, abhängig vom eingestellten Grad der Filterung, deutlich mehr als nur die benachbarten 4 Pixel zur Filterung heranzieht.

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