2/14 Anisotrope Filterung im Test : AMD und Nvidia opfern Qualität für Leistung

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Bilinear, Brilinear, Trilinear - wie bitte?

Auf den folgenden Seiten werden wir öfters die Begriffe „trilinear“, „brilinear“ sowie „bilinear“ verwenden. Doch was verbirgt sich dahinter? In Spielen bekommt der Spieler diverse so genannte Mip Maps zu Gesicht. Eine Mip Map ist eine Textur, die in verschiedenen Auflösungen vorliegt. Je näher die Textur dem Auge des Betrachters kommt, desto höher muss sie aufgelöst sein. Ist die Textur weiter entfernt, muss sie weniger hoch aufgelöst werden, damit es nicht zu einem unangenehmen Flimmern kommt. Das große Problem dabei sind die Übergänge zwischen den einzelnen Mip Maps.

Beim trilinearen Filter gibt es ein großes so genanntes „Tri-Band“, das weitläufig zwischen zwei nebeneinander liegenden Mip Maps die Texturen miteinander verrechnet. Das Vorgehen ist rechenintensiv, sorgt jedoch dafür, dass es einen fließenden Übergang zwischen den einzelnen Mip Maps gibt und zu keinem Flimmern kommt. Bei der brilinearen Filterung gibt es weiterhin das Tri-Band, das aber um einiges schmaler als bei der trilinearen Filterung ist. Dadurch wird Rechenleistung eingespart aber gleichzeitig riskiert, dass zwischen den einzelnen Mip Maps eine „Bugwelle“ sichtbar ist, die in Bewegung immer munter vor sich her geschoben wird. Bei der bilinearen Filterung ist der Effekt noch viel ausgeprägter, da es kein Tri-Band mehr gibt. Somit gibt es einen rauen Übergang zwischen den einzelnen Mip Maps, der selbst auf Standbildern gut sichtbar ist. Eine bilineare Filterung ist in den meisten Fällen derart störend, dass sowohl ATi als auch Nvidia sie bei der anisotropen Filterung nicht mehr einsetzen.

Bilineare Filterung
Bilineare Filterung
Brilineare Filterung
Brilineare Filterung
Trilineare Filterung
Trilineare Filterung

Eine optische Vorstellung fällt anhand einiger Bilder des Tools „AF Tester“ etwas leichter. Der AF Tester zeigt eine theoretische Ansicht des anisotropen Filters sowie dessen Optimierungen. So kann schnell eine Winkelabhängigkeit erkannt werden, ob trilinear, brilinear oder bilinear gefiltert wird oder wie die GPU das LOD-Bias auf die Texturen anwendet. Um die Unterschiede zwischen den drei einzelnen Filtervarianten besser zeigen zu können, greifen wir auf Bilder einer älteren Hardware zurück, dem NV40, da bei diesem Chip noch eine bilineare Filterung erzwungen werden kann.

Die drei Bilder des AF Tester zeigen die so genannte „AF Blume“, die primär aus acht verschiedenen Farben besteht. Die Farben kennzeichnen die unterschiedlichen Mip Maps. Auf dem ersten Bild erkennt man, dass es zwischen den einzelnen Mip Maps einen rauen Übergang gibt, also nicht zwischen den einzelnen Stufen gefiltert wird. Es handelt sich um eine bilineare Filterung. Und genau dieser raue Übergang erzeugt eine Bugwelle, die in Spielen störend auffällt. Bei dem nächsten Bild verwaschen die Übergänge etwas, da sie nun gefiltert werden. Allerdings ist das Tri-Band sehr klein: eine brilineare Filterung. Die Bugwelle im Spiel ist entweder nicht oder minimal sichtbar. Das letzte Bild zeigt eine trilineare Filterung mit einem großen Tri-Band. Die Farben fließen weich ineinander über, was zwar rechenaufwendig ist, Bugwellen aber verhindert – die beste Methode.

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