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| Dienstag, 09.02.2010 Hardware - Praxis Grafik-Effekte einfach erklärt DirectX 11, Tesselation und globale Beleuchtung öffnen die Tür zur nächsten Spiele-Generation, doch was verbirgt sich hinter den kryptischen Bezeichnungen? Wir erklären die komplizierte Technik.  Inhaltsverzeichnis» Einleitung » DirectX 11 » Voxel-Grafik » Physik » Globale Beleuchtung » Feuer, Rauch & Wasser » Deferred Shading » Ambient Occlusion » Spielen in echtem 3D » Kantenglättung und Texturfilter » Echtzeit-Raytracing Nachdem wir uns im ersten Teil unseres Specials zu aktuellen und zukünftigen Grafiktricks bereits mit DirectX 11, Voxel-Grafik, globaler Beleuchtung sowie Physik- und Partikeleffekten befasst haben, wird es im zweiten Teil etwas kryptischer. Wir beleuchten Techniken wie Deferred Shading, das eine deutlich dynamischere Optik erlaubt. Oder Ambient Occlusion, das deutlich realistischere Oberflächenbeleuchtung und Schatten ermöglicht. Nach einem Ausblick über den Stand der 3D-Darstellung erklären wir auch die Klassiker Kantenglättung und anisotrope Texturfilterung noch einmal. Zum Abschluss dreht sich alles um Echtzeit-Raytracing, eine Domäne von Intels kommender Grafikkarte Larrabee. DirectX 11 Was es bringt: mehr Performance und einige neue Effekte Wer es kann: Radeon HD 5000 und die kommende Geforce-Generation mit Windows 7 und Vista Was es kostet: abhängig von den eingesetzten Effekten DirectX 11 ist deutlich schneller als DirectX 10 und bietet zudem einige neue Möglichkeiten für Grafik- und Physikeffekte. Am 22. Oktober 2009 erscheint DirectX 11 als aktuelle Version von Microsofts Programmierschnittstellensammlung für Spiele, Grafik und Multimedia. Voraussetzungen dafür sind Windows Vista oder das bis dahin erschienene Windows 7. Um alle Funktionen nutzen zu können, brauchen Sie passende DirectX-11-Grafikkarten. Derzeit hat nur AMD die entsprechende Hardware in Form der Radeon HD 5870, der Radeon HD 5850 (250 Euro) und der Radeon HD 5770 (150 Euro) im Handel. Nvidia wird alles versuchen, wenigstens noch dieses Jahr nachzuziehen. Ob das klappt, ist derzeit allerdings fraglich. Bump- | Parallax Occlusion Mapping | Tesselation | Tesselation 2 | Tesselation 3   Das heute veraltete Bump Mapping erzeugt mittels Schattierungen nur die Illusion einer plastischen Oberfläche. Multi-Threading Die für Spieler interessantesten Neuerungen kommen aber größtenteils auch ohne DirectX-11- Hardware aus. So hat Microsoft zum einen den Multithreading- Support in DirectX 11 deutlich ausgebaut. Das heißt, Spiele-Engines können nun anfallende Aufgaben wie die Bearbeitung einer bestimmten Textur an mehrere Rechenkerne oder Programm-Threads vergeben. Vorher konnte nur jeweils ein Thread und damit auch nur ein CPU-Kern solche Aufgaben bearbeiten. Die in Spielen häufig unterbeschäftigten Rechenkerne moderner Multi-Core-Prozessoren sollen so spürbar besser ausgelastet werden. Die vorigen DirectX-Versionen erlaubten das aus Angst vor Abstürzen nicht. Laut Richard Huddy von AMD soll alleine das Multithreading-Feature im Schnitt etwa 20 Prozent mehr Frames bringen. Compute Shader Ein weiteres Feature von DirectX 11, das nicht ausschließlich auf entsprechenden Grafikkarten funktioniert, ist der so genannte »Compute Shader«. Damit vereinheitlicht Microsoft die Programmierschnittstelle für Berechnungen abseits der traditionellen 3D-Aufgaben eines Grafikchips. Die Technik entspricht im Grunde dem, was Nvidia bereits mit CUDA für Geforce-Karten oder AMD mit ATI Stream für Radeons anbietet. Bislang nutzten Entwickler die Möglichkeiten aber höchst spärlich, da jede Technik nur entweder auf Geforce oder Radeon funktioniert. Wegen der mit DirectX 11 vereinheitlichten Standards rücken wesentlich realistischere Physikeffekte oder endlich schlauere künstliche Intelligenz, die auf dem Grafikchip berechnet werden, in greifbare Nähe. Außerdem vergisst Microsoft die Besitzer von DirectX-10- oder -10.1-Grafikkarten nicht – für beide gibt es entsprechend angepasste Compute-Shader-Funktionen. Die sind zwar nicht ganz so umfangreich wie die DirectX-11- Variante, sollten dafür aber zur schnelleren Akzeptanz bei den Spieleentwicklern beitragen. Tesselation Das auffälligste Feature von DirectX 11 wird »Tesselation« sein. Darunter versteht man die Fähigkeit der Grafikkarte, relativ simple gestaltete Objekte bei Bedarf in wesentlich komplexere Strukturen aufzuspalten. So erscheint beispielsweise ein aus der Ferne nur grob berechnetes und damit ressourcensparendes Gebirge bei naher Betrachtung zunehmend detailreicher und plastischer. Da das Drahtgittermodell des Gebirges nur in relativ einfacher Ausführung auf der Festplatte liegen muss, reduziert sich die über den PCI-Express-Bus fließende Datenmenge erheblich und Leistung wird für andere Aufgaben frei. Umgekehrt können komplexe Modelle, etwa von Spielcharakteren, mit zunehmender Entfernung immer simpler dargestellt werden. Die einfachen Strukturen fallen bei hoher Entfernung nicht auf, kosten aber spürbar weniger Leistung. Die optische Qualität leidet dabei nicht, denn wenn Sie Objekte oder Charaktere erneut von Nahem betrachten, erhöht sich dank Tesselation der Detailgrad wieder. Obwohl ATI bereits seit der Radeon 8500 immer wieder verschiedene Tesselations- Fähigkeiten in die hauseigenen Grafikchips integriert hat, benötigen Sie für die hier genannten Vorzüge eine DirectX-11-Karte, da Microsoft die Funktion in DirectX 11 deutlich erweitert hat. 
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Lars-G90
#1 | 17. Oct 2009, 14:20
Schön,dass hier mal alles erklärt wird.Nur seh ich zwischen Tesselation und Parallax Occlusion Mapping kaum einen Unterschied.
rancid
#2 | 17. Oct 2009, 14:50
achte mal auf die kante im hintergrund. bei der tesselation sieht amn tatsächlich erhebungen, bei parallax occlusion mapping is das noch eine fläche.
SebastianDiehl
#3 | 17. Oct 2009, 15:29
Den Unterschied finde ich minimals. Es müßte noch ein Tick besser werden.
kraenk
#4 | 17. Oct 2009, 15:34
also ich finde schon, dass das ne menge ausmachen kann. genau diese scharfen texturkanten sind es doch, die einen oft aus der illusion einer natürlichen welt herrausreissen.
sf666
#6 | 17. Oct 2009, 16:47
In Crysis sah "Parallax Occlusion" schon verdammt geil aus. Ich frage mich nur, kann man tesslation mit AF gleichzeitig benutzen?
"Parallax Occlusion" und AF konnte man ja nicht gleizeitig verwenden, ansonsten macht die ganze sache keinen sinn. Lieber scharfe Texturen in der Ferne und flacher Boden als umgekehrt.
Lars-G90
#7 | 17. Oct 2009, 17:29
Gibt es einen Unterschied zwischen Parallax- und Parallax Occlusion Mapping?Bei Anno 1404 gab es nämlich Paralax-Mapping und es gibt AF!
FloW^^
#8 | 17. Oct 2009, 17:54
parallax occlusion mapping ist nur ein textureffekt, tesselation benutzt aber echte polygone zum darstellen.
damit sind AA und AF kein problem. 
Ich 666
#9 | 17. Oct 2009, 21:49
hab ich das nur übersehen oder sollte dabei auch raytracing erklärt werden?
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