Matrox Parhelia-512 – High Fidelity Graphics - Seite 8

Qualität: 16x Fragment-Antialiasing

Eines der interessantesten neuen Technologien von Matrox ist 16x Fragment-Antialiasing (FAA). Im Gegensatz zu “Full Scene Anti Aliasing” (FSAA) werden beim Parhelia-512 nur Fragmente – die Dreieckskanten – des darzustellenden Bildes dem Antialiasing-Prozess unterzogen und nicht die gesamte Szene. Dadurch soll die Bildverbesserung nur mit wenig Performance-Einbußen verbunden sein. Darüberhinaus soll 16x FAA eine deutlich bessere Kantenglättung als 4x FSAA produzieren.

Der grundsätzliche Effekt des Antialiasing (sei es nun FSAA oder 16x FAA) wird in folgendem Bild verdeutlicht:

Antialiasing im Einsatz

Herkömmliche FSAA-Methoden berechnen üblicherweise jedes darzustellende Vollbild in einer – abhängig von der FSAA-Einstellung – mehr oder weniger höheren Auflösung. Danach wird es zur endgültigen Monitor-Ausgabe auf die Originalgröße verkleinert. Dabei nehmen Kantenpixel eine Mischfarbe der umgebenden Pixel an, so dass der Eindruck der Kantenglättung entsteht.

Die unterschiedlichen FSAA-Methoden kosten allerdings eine Menge Performance. So wird beispielsweise ein später darzustellendes Bild von 800×600 Pixeln bei 2x FSAA zunächst in der doppelten und bei 4x FSAA sogar in der vierfachen Auflösung (1600×1200) gerendert. Dass dabei die Leistung und die Bildwiederholraten deutlich in den Keller gehen, ist kein Wunder und ja auch aus unzähligen Tests bekannt. Mit heutigen Grafikchips ist z.B. ein 16x FSAA praktisch unmöglich, denn ein Ausgabebild von 640×480 Pixeln müsste zunächst in 2560×1920 berechnet werden, was aber derzeit noch keine akzeptable Geschwindigkeit erlaubt.

Matrox wählt mit Fragment Antialiasing nun einen anderen Weg als jedes komplette Vollbild dem FSAA zu unterziehen. Dazu werden zunächst die für die Glättung relevanten Dreieckskanten identifiziert und nur diese dann dem Antialiasing-Prozess unterworfen. Laut Matrox sind pro Szene im Durchschnitt weniger als fünf bis zehn Prozent der Pixel davon betroffen. Ein Full-Scene-AA ist deshalb in den überwiegenden Fällen nicht nur unnötig, sondern sogar Overkill.

Ausschnitt aus 3DMark2001 – nur 3,2% aller Pixel sind Kantenpixel (640×480 Auflösung)

Der Prozess des 16x FAA läuft beim Matrox Parhelia-512 so ab, dass zunächst die Kantenpixel (fragment pixels) identifiziert werden (Figur 4b). Diese werden in den sogenannten “fragment buffer” geschrieben (Figur 4c). Alle anderen Pixel (non-fragment pixels) werden schon in den Grafikspeicher transportiert.

16x FAA im Detail – Ausschnitt aus obiger 3DMark2001-Szene

Der Fragment-Buffer pflegt sogenannte “fragment lists”, die Informationen über jeden Kantenpixel enthalten. In diesen Listen sind z.B. die Farbangaben der umgebenden Pixel eines Kantenpixels gespeichert.

Jedes Kantenpixel wird nun in 16 Unterpixel (4×4 sub-pixel grid) aufgeteilt (Figur 4d). Davon werden erneut die Kantenpixel identifiziert. Sämtliche Informationen werden dann wieder in den Fragment-Buffer geschrieben (Figur 4e). Zuguterletzt werden die Kantendaten aufgelöst (auf die Originalgröße heruntergerechnet) und in den normalen Grafikspeicher gelegt (Figur 4f), wo sie die bereits vorhandenen Non-Fragment Pixels zum Vollbild ergänzen.

16x FAA im Detail – Ausschnitt aus obiger 3DMark2001-Szene

Die folgenden drei Bilder zeigen noch einmal die komplette Szene aus 3DMark2001 bei einer Auflösung von 640×480 Pixeln – ohne 16x FAA, nur die Kantenidentifizierung und mit 16x FAA.

Kein 16x FAA	Kantenpixel	16x FAA

Leider weist das 16x FAA Beispielbild noch eine Reihe von Fehlpixeln auf (weiße Punkte). Man darf hoffentlich davon ausgehen, dass Matrox dieses Problem mit Treiberoptimierungen bis zur Verfügbarkeit der Parhelia-Karten noch in den Griff kriegt, zumal die weiteren 16x FAA Beispiele auf der folgenden Seite diese Bildfehler nicht aufweisen.
Die Geschwindigkeitsanzeige des 3DMark2001 von 11 Bildern pro Sekunde ist auch noch nicht überzeugend, selbst bei 16x FAA, denn schließlich handelt es sich hier um die niedrige Auflösung von 640×480.