Seite 4: Kantenglättung Anti-Aliasing erklärt - Guide: Wie funktionieren MSAA, TXAA und Co.?

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Inhaltsverzeichnis

1

Einleitung
Unterschiedliche Ansätze

2

MSAA & SSAA

3

Downsampling: DSR (Nvidia) & VSR (AMD)

4

CSAA (Nvidia) & EQAA (AMD)
FXAA (Nvidia) & MLAA (AMD)

5

SMAA
TXAA (Nvidia)

6

MFAA (Nvidia)
TAA

7

Fazit

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CSAA (Nvidia) & EQAA (AMD)

Sowohl AMD als auch Nvidia bieten in ihren Treibermenüs angepasste Formen von Mul­tisampling an, namentlich EQAA (Enhanced Quality AA, AMD) beziehungsweise CSAA (Coverage Sample AA, Nvidia). Diese Modi sollen je nach gewählter Stufe ähnliche oder gar bessere Bildqualität als MSAA bei weni­ger oder höchstens identischem Leistungs­hunger ermöglichen. CSAA wird allerdings seit der Maxwell-Generation (GTX 900-Reihe) zu Gunsten von MFAA nicht mehr von Nvidia-Karten unterstützt, bei älteren Modellen lässt es sich dagegen nach wie vor nutzen und im Treiber aktivieren.

Um die Verfahren zu verstehen, lohnt sich zunächst ein etwas genauerer Blick auf die Vorgehensweise beim Multi­sampling. Für möglichst weiche Übergän­ge zwischen schrägen Kanten und der Um­gebung muss die Farbgebung eines Pixels möglichst genau be­rechnet werden. Dazu überprüft Multisampling mehrere Bereiche eines Pixels auf des­sen momentane Farbe (Color-Sample), das Vorhandensein einer Objektkante bezie­hungsweise eines Polygonübergangs (Co­verage-Sample) und seine Position im Raum (Z-Sample), was die namensgebenden Mul­tisamples ergibt.

EQAA und CSAA ergänzen dieses Multisampling, indem sie zusätzliche Coverage-Samples ohne Color- und Z-Samples hinzufügen, was weniger Leistung be­nötigt als die klassischen, kompletten Mul­tisamples. Die sowohl bei AMDs EQAA als auch bei Nvidias CSAA mögliche Kombination aus zwei Multisamples und vier Co­verage-Samples (auch »2x(4x)« genannt) soll dadurch bei geringerem Leistungsver­lust als 4x MSAA ähnlich gut aussehen.

Für die Bilder und Benchmarks verwenden wir Assassin's Creed 4: Black Flag, da sich hier sowohl das EQAA der Radeons als auch das CSAA der Geforce-Karten jeweils über das Menü im Spiel einstellen lassen. Die Benennung der unterschiedlichen Modi weicht aber in bei­den Fällen von dem ab, was sich in den Treibern von AMD und Nvidia findet, was die Identifikation des exakten Kantenglättungsverfahrens (unnötig) verkompli­ziert.

Auffällig ist, dass Nvidias CSAA im Mo­dus »4x(8x)« etwas weniger Leistung kostet als 4x MSAA, während AMDs EQAA im eben­falls »4x(8x)« genannten Modus etwas lang­samer als 4x MSAA ist. Das Ergebnis von EQAA ergibt mehr Sinn, da mehr Samples benutzt werden als bei 4x MSAA (auch wenn das Bild höchstens minimal besser aussieht als mit 4x MSAA).

Unab­hängig davon kann es sich durchaus lohnen, von MSAA zu CSAA oder EQAA zu wechseln, da beide Verfahren teilweise etwas besser aussehen als das klassische MSAA, dabei aber in etwa gleich viel Leistung kosten. In Spielemenüs tauchen die Optionen allerdings so gut wie nie auf, hier bleibt also meist nur der Weg über den Treiber. Im Falle von EQAA müssen Sie dazu erst unter »Spiele/Globale Einstellungen« oben links beim Punkt »Anti-Aliasing-Modus« die Option »Anwendungseinstellungen überschreiben« auswählen. Danach taucht rechts davon das Feld »Anti-Aliasing-Stufe« auf und dort ist dann EQAA auswählbar.

FXAA (Nvidia) & MLAA (AMD)

Alle bisher beschriebenen Kantenglättungs­methoden werden bereits bei der Erstellung des 3D-Bildes angewendet, teilweise unter deutlicher Erhöhung der berechneten Auf­lösung und einem damit einhergehenden Leistungsverlust. Sowohl FXAA (Fast Appro­ximate Anti-Aliasing, Nvidia) als auch MLAA (Morphological Anti-Aliasing, AMD) gehen einen anderen Weg.

Sie analysieren das be­reits fertig gerenderte Bild auf Kanten mit starken Kontrasten hin und verwischen die­se anschließend leicht, um den Treppchen­effekt zu vermindern. Der große Vorteil dieser Methoden besteht darin, dass sie deutlich weniger Leistung benötigen als Multi- oder Supersampling, allerdings geht dabei auch immer etwas Bildschärfe verloren.

Als MLAA mit der Radeon-HD- 6000-Serie eingeführt wurde, war davon sogar noch die Textdarstellung in Spielen stark betroffen, was eine schlechtere Les­barkeit zur Folge hatte. Zudem kostete MLAA zunächst spürbar mehr Leistung als Nvidias FXAA. Beide Probleme hat AMD mittlerweile in den Griff bekommen, auch wenn MLAA unserer Erfahrung und den Benchmarks nach immer noch etwas mehr Leistung benötigt als FXAA.

Sowohl MLAA als auch FXAA glätten Kanten mittlerweile durchaus ordentlich, in unserer Szene aus Dishonored hat MLAA dabei leich­te Vorteile gegenüber FXAA. An die Qualität des klassischen Multisampling (per Nvidia Inspector erzwungen) kommen beide Modi allerdings erwartungsgemäß nicht heran.

Da Dishonored eine Begren­zung auf maximal 130 fps hat, die sowohl die Geforce GTX 760 als auch die Radeon R9 280X trotz aktiviertem MLAA und FXAA er­reichen, weichen wir bei den Benchmarks auf das grafisch deutlich anspruchsvollere Metro 2033 aus, wobei FXAA und MLAA hier nicht im Spiel selbst aktivierbar sind, sondern nur über den Treiber eingestellt werden können.

Der Performance-Verlust fällt mit drei Prozent bei FXAA am gerings­ten aus, wobei MLAA mit einem Verlust von knapp sieben Prozent ebenfalls sehr spar­sam ist. Vierfaches MSAA kostet in Metro 2033 dagegen zwischen 15 und 30 Prozent Leistung, sieht aber auch besser aus. Wenn Sie in einem Spiel nicht genug Leistungsre­serven für die anspruchsvolle­ren Kantenglättungsmodi übrig haben, sind sowohl MLAA als auch FXAA ein guter Kompromiss aus sichtbarer Kantenglättung und gerin­gem Leistungsverlust, allerdings wird das Bild etwas unschärfer.