GeForce GTX 470 - Seite 3

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Das wichtigste DX11-Feature: Tessellation

Einen besonders Fokus beim Marketing legt Nvidia auf Tessellation. Dabei ist das kein GeForce-eigenes Feature, sondern wurde mit DirectX 11 eingeführt und gehört mit zur wichtigsten Neuerung gegenüber DX10. Tessellation soll einen der letzten verbleibenden Grafik-Flaschenhälse zumindest deutlich erweitern: Mit der steigenden Performance moderner PCs steig der durchschnittliche Polygoncount von Figuren und Objekten zwar stark an. Dennoch wirkt vieles z.B. immer noch relativ „eckig“ und von den Proportionen her relativ künstlich, während die ganzen Texturen und Effekte dank Tausender Shader längst Richtung Fotorealismus gehen.


Tessellation: Warum und wie

Hier soll nun Tessellation in Verbindung mit Displacement Maps Abhilfe schaffen. Displacement Maps sind Texturen, die mit Höheninformationen versehen wurden, welche die Beschaffenheit des darunter liegenden 3D-Objektes näher beschreiben, beispielsweise eine Tastatur, die in einem Spiel normalerweise mit ein paar wenigen Polygonen samt darübergelegter Tasten-Textur dargestellt wird. Eine Displacement Map versieht nun jede Taste, wie sie aus dem Tastaturgehäuse heraussteht, mit ihren eigenen Höheninformationen. Im Gegensatz zu den bereits länger bekannten Techniken der Bump Map oder Normal Map beeinflussen diese Informationen nun tatsächlich das darunterliegende Netz aus Polygonen. Und zwar werden die Eckpunkte eines Dreiecks, die so genannten Vertices, entsprechend der Informationen auf der Displacement Map angehoben oder gesenkt.


Tessellation und Displacement Maps

Da bei simplen, aus nur wenigen Polygonen bestehenden Objekten erst gar nicht genügend Vertices vorhanden sind, kommt (vorher) die Tessellation zum Zuge. Das bedeutet übersetzt ungefähr „Kachelung“. Ein Polygon wird in viele kleinere Polygone zerlegt, ohne dass sich an der Beschaffenheit erst mal etwas ändert. Dadurch entstehen aber viele neue Eckpunkte, auf die nun viel exakter die Displacement Maps angewendet werden können.


Tessellation an einzelnen Beispielen

Je höher der Tessellation-Grad, desto detaillierter und damit unter Umständen auch realistischer wird ein Objekt auf Polygonebene. So werden beispielsweise bei einem Drachenflügel Knochen, dicke Adern und sonstige Erhebungen nicht mehr nur per Textur dargestellt (diese Schummelei fällt bei extremen Winkeln oder Nahaufnahmen meist deutlich auf), sondern durch tatsächlich mehr geometrische Details.


Tessellation mit Pixel Shadern: zu langsam

Ein hoher Tessellation-Grad ist extrem rechenaufwändig. DirectX 11 stellt nun die notwendigen Schnittstellen bereit, um auf entsprechende Hardware-Funktionen in den Grafikkarten zuzugreifen. Dies bieten bei AMD die Modelle der ATI Radeon HD 5000 Serie und bei Nvidia eben die neuen GeForce GTX 480 und 470.


DX-Vergleich bei Metro 2033

Nvidia will nun bei der Tessellation-Technik besonders gut sein und begründet das mit der grundlegenden Fermi-Architektur. Jede der 15 (480) bzw. 14 (470) „Streaming Multiprocessors“ besitzt seinen Tessellator samt einer hierarchischen Speicherstruktur mit L1- und L2-Cache, die die Zugriffe auf den deutlich langsameren Framebuffer reduziert. Die dadurch anfallenden Rohdaten werden anschließend zur Weiterverarbeitung an vier parallel werkelnde Raster Engines weitergeschickt. Durch die starke Parallelisierung gibt Nvidia große Performance-Vorteile von bis zu 600 Prozent gegenüber eine Radeon HD 5870 an – je höher der Tessellation-Grad, desto höher der Vorsprung.

Frank Schräer

Herausgeber, Chefredakteur und Webmaster

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