Smoothvision
ATi nennt sein Fullscreen Antialiasing Verfahren Smoothvision. Laut ATi
soll es sich um das flexibelste und effizienteste Verfahren handel, was momentan
auf dem MArkt erhältlich ist. Ob dies so ist, werden wir später
in den Benchmarks sehen. Smoothvision arbeitet mit einem programmierbaren
Algorithmus, mit dem sich die Position der Samples (aus welchen der fertige
Pixel besteht), durch den Programmierer, verändern lässt. Leider
hat ATi bisher keine Angaben darüber gemacht, ob ihr FSAA nach dem
Multi- oder dem Supersampling Verfahren arbeitet. Hier die Meinugen einiger
Hardwareseiten:
Tom's Hardware dazu: Multisampling
Anandtech dazu: Supersampling
Rivastation dazu: Mutlisampling
Die Theorie hinter Supersampling:
Das Bild wird intern in einer höheren Auflösung berechnet und später mit einem Filter (z.B. Mittelwertfilter) wieder runtergerechnet.
Bei 4x FSAA wird eine Auflösung von 800x600 intern zu 1600x1200 !
Beim Supersampling hat jeder Subpixel 4 Farb- und Z/Stencil-Werte.
Somit entsteht das Antialiasing durch die Filterung (z.B. Mittelwert) der Farbwerte der Subpixel.
Nachteile:
ATi's Smoothvision ist ein Hybride, aus Supersampling & Multisampling, denn die Samplepunkte (Samplemuster) können bei ATi verändert werden, um die Qualität zu steigern. Die Samplemuster können von Pixel zu Pixel variiren (was einen Qualitätsvergleich erschweren kann), was eine deutlich bessere Antialiasingq ualität, mit weniger Samplepunkten, erlaubt. Somit steckt enormes Potential in Smoothvision und ich halte es für eines der fortschrittlichsten Verfahren seit 3dfx's FSAA, welches auch ein Supersampling Verfahren war, jedoch arbeitete es mit mehreren Buffern und einem festen, aber gedrehtem Samplemuster.
NVIDIA bevorzugt ein Multisampling Verfahren, da die GeForce 3 4 Z-Test-Einheiten pro Pipeline besitzt, ist Multisampling hier recht gut machbar, denn im FSAA Modus dienen diese 4 Einheiten den frühen Z-Tests für das Multisampling. Dies hätte bei ATi, mit ihrem hierarchischen Z-Buffer nicht funktioniert. Somit entschied man sich für ein Supersampling ähnliches Verfahren.
Kommen wir nun zum Bildvergleich:
Hierbei geht es vorwiegend um die markierten Bereiche, welche sich am Rand des Polygons befinden. ATi beherrscht 5 Antialiasing Modi, in jeweils 2 Qualitätsstufen. Hier eine kleine Übersicht, mit der maximalen Auflösung, welche mit den unterschiedlichen FSAA Stufen nutzbar ist.
Die FSAA Reihenfolge in den kommenden Bildern:
kein FSAA
2x FSAA - auch hier ist das Fahrzeug bei den beiden ATi Stufen deutlich besser geglättet, als bei NVIDIA's 2x FSAA
3x FSAA - Quincunx scheint im DirectX 7 Betrieb nicht zu funktionieren, das Ergebnis sieht bei NVIDIA genauso wie das 2x FSAA aus, somit ist klar, das 3x FSAA der Ati besser aussieht
4x FSAA - hier liegt NVIDIA's Qualität zwischen den beiden ATi Stufen
5x 6x FSAA - NVIDIA 4x FSAA hält sich gut, erst ATi's 6x FSAA kann eine Verbesserung bewirken
Tom's Hardware dazu: Multisampling
Anandtech dazu: Supersampling
Rivastation dazu: Mutlisampling
Die Theorie hinter Supersampling:
Das Bild wird intern in einer höheren Auflösung berechnet und später mit einem Filter (z.B. Mittelwertfilter) wieder runtergerechnet.
Bei 4x FSAA wird eine Auflösung von 800x600 intern zu 1600x1200 !
Beim Supersampling hat jeder Subpixel 4 Farb- und Z/Stencil-Werte.
Somit entsteht das Antialiasing durch die Filterung (z.B. Mittelwert) der Farbwerte der Subpixel.
Nachteile:
- benötigt viel Füllrate & Bandbreite, da das Bild intern mit hoher Auflösung berechnet wird
- bei 4xFSAA: 4x Texturewerte (32 Bit) + Z/Stencil (32 Bit) = 256 Bit pro fertigem Pixel, also werden 4 Takte bei einer, oder 1 Takt bei 4 Pixel-Pipelines benötig, somit teilt sich die Füllrate durch 4
Vorteile:
Die Theorie hinter Multisampling:
Das Bild wird wie beim Supersampling intern in einer höheren Auflösung berechnet, jedoch besitzt jeder Subpixel die gleiche Farbe wie der originale Sampel. (spart Bandbreite, da nur ein Texturepixel wird benötigt) Jedoch unterscheiden sich die Z-Werte der Subpixel. Der fertige Pixel wird nun aber nicht aus dem Mittelwert der Subpixel gebildet, was bei der selben Farbe auch keine Sinn machen würde, sondern aus der prozentualen Überlagerung.
Beim Multisampling hat jeder Subpixel 4 Z/Stencil-Werte, aber den gleichen Farb/Texturewert des orig. Samples
Das Antialiasing hier durch die prozentuale Mischung der Subpixel.
- Texture-Antialiasing
Die Theorie hinter Multisampling:
Das Bild wird wie beim Supersampling intern in einer höheren Auflösung berechnet, jedoch besitzt jeder Subpixel die gleiche Farbe wie der originale Sampel. (spart Bandbreite, da nur ein Texturepixel wird benötigt) Jedoch unterscheiden sich die Z-Werte der Subpixel. Der fertige Pixel wird nun aber nicht aus dem Mittelwert der Subpixel gebildet, was bei der selben Farbe auch keine Sinn machen würde, sondern aus der prozentualen Überlagerung.
Beim Multisampling hat jeder Subpixel 4 Z/Stencil-Werte, aber den gleichen Farb/Texturewert des orig. Samples
Das Antialiasing hier durch die prozentuale Mischung der Subpixel.
Vorteile:
- beansprucht keine zusätzliche Füllrate, da immer die gleichen Texturewerte pro Pixel verwendet
- da immer die gleichen Texturewerte (für alle Subpixel/Samples eines Pixels) verwendet werden, hat Multisampling keinen Einfluß auf die Texturequalität -> kein Texture-Antialiasing
-
benötigt die selbe Bandbreite wie Supersampling
ATi's Smoothvision ist ein Hybride, aus Supersampling & Multisampling, denn die Samplepunkte (Samplemuster) können bei ATi verändert werden, um die Qualität zu steigern. Die Samplemuster können von Pixel zu Pixel variiren (was einen Qualitätsvergleich erschweren kann), was eine deutlich bessere Antialiasingq ualität, mit weniger Samplepunkten, erlaubt. Somit steckt enormes Potential in Smoothvision und ich halte es für eines der fortschrittlichsten Verfahren seit 3dfx's FSAA, welches auch ein Supersampling Verfahren war, jedoch arbeitete es mit mehreren Buffern und einem festen, aber gedrehtem Samplemuster.
NVIDIA bevorzugt ein Multisampling Verfahren, da die GeForce 3 4 Z-Test-Einheiten pro Pipeline besitzt, ist Multisampling hier recht gut machbar, denn im FSAA Modus dienen diese 4 Einheiten den frühen Z-Tests für das Multisampling. Dies hätte bei ATi, mit ihrem hierarchischen Z-Buffer nicht funktioniert. Somit entschied man sich für ein Supersampling ähnliches Verfahren.
Kommen wir nun zum Bildvergleich:
Hierbei geht es vorwiegend um die markierten Bereiche, welche sich am Rand des Polygons befinden. ATi beherrscht 5 Antialiasing Modi, in jeweils 2 Qualitätsstufen. Hier eine kleine Übersicht, mit der maximalen Auflösung, welche mit den unterschiedlichen FSAA Stufen nutzbar ist.
|
FSAA Stufe |
Performance-Modus |
Qualitäts-Modus |
|
2x |
1280x1024 |
1600x1200 |
|
3x |
800x600 |
1280x1024 |
|
4x |
1024x768 |
1280x1024 |
|
5x |
800x600 |
1024x768 |
|
6x |
800x600 |
1024x768 |
Die FSAA Reihenfolge in den kommenden Bildern:
- NVIDIA
- ATi Performance-Modus
- ATi Qualitäts-Modus
kein FSAA, oben NVIDIA, unten ATi
2x FSAA, hier gewinnt ATi's Performance Modus klar gegen NVIDIA - besonders
der rechte Rand wird besser geglättet
3x FSAA, NVIDIA's Quincunx kann bei der Kantenglättung nicht viel
helfen, ATi siegt deutlich und der Performance Modus wird sehr interessant,
da er bis 1280x1024 verwendbar ist
4x FSAA, endlich eine klare Verbesserung bei NVIDIA, damit entspricht
die 4xFSAA Qualität von NVIDIA dem 3xFSAA Qualitäts-Modus / 4x
Performace-Modus von ATi
5x und 6x FSAA, jeweils erst der Performance-, dann der Qualitäts-Modus,
super Ergebnisse (da kann NVIDIA nichts entgegensetzen), jedoch ziehen diese
Modi kräftig an der Performance
So, hier sind noch ein paar Screenshots aus 3D-Mark 2000, welche die FSAA
Stufen zeigen. Das obere Bild ist immer NVIDIA, dann folgt ATi Perf. und
ATi Qual. Wenn nur zwei Bilder vorhanden sind, wurde nur NVIDIA und ATi Perf.
verglichen, weil der Qualitäts-Modus nicht in 1024x768x32 lief. Alle
Aufnahmen wurden ohne anisotropisches Filtern gemacht, da es bei ATi nicht
möglich ist, dieses für DirectX zu erzwingen. Der Vergleich mit
anisotropischen Filtern wurde deshalb in OpenGL gemacht.
kein FSAA
2x FSAA - auch hier ist das Fahrzeug bei den beiden ATi Stufen deutlich besser geglättet, als bei NVIDIA's 2x FSAA
3x FSAA - Quincunx scheint im DirectX 7 Betrieb nicht zu funktionieren, das Ergebnis sieht bei NVIDIA genauso wie das 2x FSAA aus, somit ist klar, das 3x FSAA der Ati besser aussieht
4x FSAA - hier liegt NVIDIA's Qualität zwischen den beiden ATi Stufen
5x 6x FSAA - NVIDIA 4x FSAA hält sich gut, erst ATi's 6x FSAA kann eine Verbesserung bewirken