6/30 GeForce GTX 680 im Test : Mit Kepler ist Nvidia wieder die Nummer 1

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Bildqualität

Während Nvidia in Sachen Bildqualität vor kurzem AMD noch klar überlegen war, haben die Radeon-Entwickler in den letzte Wochen viel Arbeit in dieses Thema investiert. So wurde die anisotrope Filterung bei der Graphics-Core-Next-Architektur deutlich verbessert und (fast) auf Nvidia-Niveau gebracht – Super-Sampling-Anti-Aliasing funktioniert bei AMD nun auch unter DirectX 10 sowie DirectX 11 und ist mittlerweile mit einem korrigiertem LOD-Bias ausgestattet und Nvidia damit sogar überlegen.

An der Bildqualität an sich hat sich bei Kepler nichts getan. Bei der anisotropen Filterung ist das auch nicht nötig, denn diese ist der von AMD immer noch überlegen. An den vorhandenen Kantenglättungsmodi hat sich auch nichts geändert, was beim SSAA etwas schade ist: Denn dieses ist immer noch nur umständlich per externem Tool zu aktivieren und das LOD ist, anders als bei AMD, nicht korrigiert, was ein unscharfes Bild zur Folge hat.

Jedoch gibt es als Ausgleich zwei neue Modi: Ein alter Bekannter und Gegenspieler zu AMDs MLAA mit der Bezeichnung „FXAA“ ist nun im Treibermenü vertreten. Darüber hinaus ist mit „TXAA“ ein völlig neuer Modus hinzugekommen, der die Qualität der Geometriekantenglättung bei einer besseren Performance als gewöhnliches MSAA massiv verbessern soll.

Neue Kantenglättung mit FXAA und TXAA

FXAA

Nvidias FXAA (es handelt sich um eine Mischung von FXAA 1 und FXAA 3) ist zwar bereits seit einiger Zeit im GeForce-Treiber integriert, wird aber erst mit der Kepler-Generation im Treiber freigeschaltet (Fermi-Grafikkarten sollen später folgen). Beim FXAA handelt es sich wie bei AMDs Gegenpart MLAA um eine Post-Processing-Kantenglättung, die erst nach dem eigentlichen Rendervorgang stattfindet.

Der Modi hat durchaus seine Vorteile, da FXAA immer funktioniert, selbst wenn sich im Treiber und im Spiel keine gewöhnliche Kantenglättung aktivieren lässt. Zudem kann es vor allem bei einem „Deffered Renderer“ vorkommen, dass die Qualität der Glättung an sich bei FXAA deutlich besser als mit klassischem MSAA ist, da letzteres bei der Rendertechnik teils heftige Schwierigkeiten hat und die optimale Glättungsqualität nicht erreicht. Es gibt aber auch einen Nachteil: So kommt mit FXAA meistens ein unschöner Blur-Filter einher, der das Bild unscharf werden lässt.

Bulletstorm - 1xAA
Bulletstorm - 1xAA
Bulletstorm - 4xMSAA
Bulletstorm - 4xMSAA
Bulletstorm - Nvidia FXAA
Bulletstorm - Nvidia FXAA

Die schlechte Nachricht vorweg: Auch Nvidias FXAA-Implementierung lässt das Bild ein wenig unscharf werden, wobei der Blur-Schleier aber nicht allzu störend ist. Und so kommt es, dass wir zum Beispiel in Bulletstorm das FXAA schöner finden als die Variante mit 4xMSAA. Das liegt primär aber daran, dass das Spiel mit der Unreal Engine 3 ein Deffered Renderer ist und deswegen mit MSAA einige Probleme hat: Die Kanten werden nicht so gut geglättet wie in anderen Titeln.

Dragon Age 2 - 1xAA
Dragon Age 2 - 1xAA
Dragon Age 2 - 4xMSAA
Dragon Age 2 - 4xMSAA
Dragon Age 2 - Nvidia FXAA
Dragon Age 2 - Nvidia FXAA

In Dragon Age 2 dreht sich das Bild zu Gunsten von MSAA wieder um: Es gibt keine Unschärfe und die Kantenglättung ist wieder gut. Das gelingt dem FXAA zwar noch minimal besser, aber dafür verliert das Bild etwas an Schärfe. In Trackmania 2 funktioniert zwar kein MSAA, aber dafür lässt sich Nvidias FXAA-Implementierung mit der im Spiel integrierten Variante vergleichen. Und dort gewinnt die Nvidia-Lösung mit großem Abstand, da das „Spiel-AA“ manche Kanten nicht bearbeitet.

Trackmania 2 - 1xAA
Trackmania 2 - 1xAA
Trackmania 2 - internes FXAA
Trackmania 2 - internes FXAA
Trackmania 2 - Nvidia FXAA
Trackmania 2 - Nvidia FXAA

Somit ist das aktuelle FXAA generell keine schlechte Lösung und eine sinnvolle Alternative, wenn ein Spiel keine Kantenglättung unterstützt oder die MSAA-Implementierung nicht gut ist. Davon abgesehen raten wir dennoch weiterhin zum klassischen Multi-Sampling-AA oder, falls die Performance es ermöglicht, zum Super-Sampling-AA. Interessanterweise wollte FXAA in einigen Spielen allerdings nicht funktionieren. So konnten wir zum Beispiel weder Metro 2033, noch Serious Sam 3, Batman: Arkham City, Skyrim oder Battlefield 3 dazu überreden, den Post-Processing-Effekt anzuwenden. Wir stehen derzeit mit Nvidia in Verbindung, um das Problem zu lösen.

TXAA

Im Gegensatz zu FXAA ist TXAA ein völlig neuer Modus, der FXAA und MSAA kombiniert und dadurch eine deutlich bessere Geometriekantenglättung bei gleichzeitig höherer Geschwindigkeit ermöglichen soll. Während der FXAA-Part im TXAA eher klassisch funktioniert, geht Nvidia beim MSAA neue Wege. So sind die MSAA-Samples in der Lage, Informationen vom Nachbarpixel in die eigenen Berechnungen mit einzubeziehen, um Kontraste besser abgleichen zu können und damit eine bessere Glättung zu ermöglichen – Nvidia nutzt also nicht mehr nur den limitierten, klassischen Box-Filter.

TXAA-Level
TXAA-Level

Gleichzeitig werden die MSAA-Samples bei zwei verschiedenen Frames mit einer leicht versetzten Grid-Anordnung gerendert und die beiden unterschiedlichen Ergebnisse in einem Frame zusammengesetzt und damit kombiniert. Dieses Vorgehen ist bereits von früheren Radeon-Karten bekannt, die ein „Temporal AA“ anboten, was sich demselben Trick bedient hat.

Das TXAA wird es in zwei verschiedenen Stufen geben, „TXAA 1“ und „TXAA 2“. TXAA 1 soll die Performance von 2xMSAA erreichen (da zwei MSAA-Samples benutzt werden) und dennoch eine bessere (!) Kantenglättung als 8xMSAA bieten. TXAA 2 soll bei der Geschwindigkeit von 4xMSAA (vier MSAA-Samples) gar eine deutlich bessere Qualität als 8xMSAA aufweisen!

Einen Haken gibt es aber: Anders als FXAA muss TXAA von einer Applikation angefordert werden, was aktuell noch in keinem Spiel möglich ist. Nvidia arbeitet laut eigener Aussage aber eng mit zahlreichen Spieleentwicklern zusammen, um TXAA zu ermöglichen.

TXAA-Demo – 1xAA
TXAA-Demo – 1xAA
TXAA-Demo – 8xMSAA
TXAA-Demo – 8xMSAA
TXAA-Demo – TXAA
TXAA-Demo – TXAA

Leider hat uns Nvidia nur drei Screenshots von einem selbst entwickelten Test-Tool zur Verfügung gestellt, sodass wir uns nicht selbst ein Bild von der Kantenglättung machen können. Auf den Screenshots lässt sich sofort eine wahrlich hervorragende Geometrieglättung erkennen, die dem von normalen 8xMSAA weit überlegen ist.

Jegliche Winkel werden vom TXAA nahezu perfekt bearbeitet, sodass zumindest auf den Screenshots kaum noch Kanten zu erkennen sind. In einem Atemzug lässt sich zusätzlich eine leichte Unschärfe erkennen, die dem FXAA verschuldet sein sollte – das wollen wir aber erst bei einem richtigen Selbstversuch genau beurteilen. TXAA hat auf jeden Fall viel Potenzial, das beste Anti-Aliasing bezüglich der Geometriekantenglättung zu werden. Unabhängige Tests stehen aber noch aus.

Auf der nächsten Seite: Performance-Analyse zu FXAA