Spieletuning für Geforce-Grafikkarten: HBAO Plus mit dem neuen Geforce 331.40-Beta-Treiber ausprobiert [Special der Woche]

Anmerkung: Dieser Artikel hatte die meisten Seitenaufrufe diese Woche. Aus diesem Grund veröffentlichen wir ihn heute erneut.

Quelle: PC Games Hardware HBAO+ Umgebungsverdeckung mit dem neuen Geforce 331.40-Beta-Treiber: Was bringt das Feature? Nvidia erlaubt schon seit einer geraumen Weile, per Treibermenu eine Umgebungsverdeckung in Spielen zu aktivieren. Mit ihrem neuen Beta-Treiber 331.40 bekommt das Feature ein Update. Wird die entsprechende Option auf "Hohe Qualität" gesetzt, aktiviert sich HBAO+. Der eine oder andere kennt das Feature bereits aus Splinter Cell: Blacklist. Wir schauen uns treiberseitiges HBAO+ genauer an.

Was ist Umgebungsverdeckung?

HBAO steht für "Horizon Based Ambient Occlusion" und ist eine Weiterentwicklung von SSAO, also "Screen Space Ambient Occlusion". Screen Space Ambient Occlusion ist eine Methode, um ein realistischeres Gesamtbild zu verwirklichen. Mit der Umgebungsverdeckung werden Schattenberechnungen simuliert, die ansonsten nur bei sehr aufwendigen Raytracing-Techniken möglich wären. Ein kleiner Exkurs in die Welt der Physik, genauer der Optik: Trifft Licht auf ein komplexes Objekt, wirft dieses nicht nur einen Schatten. In Ecken, Vertiefungen und Unebenheiten dringen besonders wenige Lichtstrahlen, deswegen erscheinen diese Stellen dunkler als der Rest des Objekts. Da Raytracing in Echtzeit zu aufwendig für aktuelle Hardware ist, wird in Spielen eine Näherung für die Berechnung dieses Effekts mithilfe der Umgebungsverdeckung genutzt.

Die Entwicklung der Umgebungsverdeckung

Zu Beginn wurde zur Berechnung dieser lichtschluckenden Vertiefungen das Screen Space Ambient Occlusion genutzt (SSAO). Wie "Screen Space" schon andeutet, wird hierfür der Tiefenpuffer genutzt. Dazu kommen je nach Art der Umgebungsverdeckung noch die Informationen aus den Normal Maps, also den Höhen- und Tiefenauskünften der Texturen. All diese Informationen werden in einer Textur gespeichert und anschließend abgetastet. Durch die dadurch erhaltenen Daten können schließlich die später auf dem Bildschirm sichtbaren Pixel in der Helligkeit angepasst werden. Für ein gutes Ergebnis müssen diese Informationen viele dutzende Male pro errechnetem Pixel und Frame ausgelesen werden, was einen sehr starken Performance-Einbruch mit sich bringt.

Deswegen wird die Textur zum Berechnen des Effekts vorher herunterskaliert. Oft bis zu einem Faktor, bei dem nur noch acht bis 16 Mal pro Frame Daten ausgelesen werden müssen. Damit das SSAO nicht pixelig wirkt, wird in den allermeisten Fällen noch ein Blur-Filter eingesetzt. Jetzt kann SSAO auch in Echtzeit schnell genug berechnet werden, doch durch das Herunterrechnen und Filtern verliert der SSAO-Shader viel Präzision. Ein Flimmern ist beinahe in jedem Spiel mit dieser Technik zu erkennen, ebenso wie ein leichtes "Ausbluten" auf umliegende Objekte.

Skyrim

Ohne AO Vollbild-Slider Mit HBAO+

Skyrim - Umgebungsverdeckung im Vergleich

Keine Umbebungsverdeckung Mit Umbebungsverdeckung (Leistung) Mit HBAO+ (Qualität)

Vollbild-Vergleich

HBAO greift die gleiche Idee auf. Doch durch einige andere Elemente, die in den Shader integriert wurden, wirkt der Effekt realistischer. Das HB steht für "Horzion Based", der Horizont wird also in die Berechnung mit aufgenommen, eine höhere Präzision des Effekts kann erzielt werden. So wird etwa die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber verschiedener Helligkeitsstufen berücksichtigt, der Schattenwurf entsprechend angepasst. Der Betrachterwinkel in Relation zum Horizont ist ein weiterer Punkt. Durch diese Additionen wirkt das Bild realistischer, HBAO wird daher in vielen Fällen gegenüber SSAO als weniger stark auffallend wahrgenommen. Es gelten hier die gleichen Performance-Probleme. Auch hier wird der gesamte Bildschirminhalt als Ausgangsbasis verwendet, die Textur mit den Tiefeninformationen muss vor dem Abtasten heruntergerechnet werden. Der Effekt verliert einen großen Teil der Präzision (bei halbierter Tiefentexur bleibt nur ein Viertel an Informationen), Flimmern und Ungenauigkeiten sind die Folge. Eine andere Methode ist, die Abtastrate herabzusetzen, was ebenfalls einen großen Verlust an Genauigkeit bewirkt.

Half-Life 2 - Umgebungsverdeckung im Vergleich

keine Umgebungsverdeckung Mit Umgebungsverdeckung (Leistung) Mit HBAO+ (Qualität)

Vollbild-Vergleich

Wo ist der Unterschied zwischen HBAO und HBAO+ ?

Nun betritt HBAO+ die Bühne: Durch eine komplett neu aufgezogene Berechnung der Umgebungsverdeckung kann die aufwendige Vollbildabtastung ersetzt werden. Stattdessen kommt Interleaved Rendering zum Einsatz. Diese Technik erlaubt es, Umgebungsverdeckung mit der vollen Bildschirmauflösung darzustellen. Durch die gesparte Rechenzeit kann die Präzision wiederum erhöht werden. Mit Per-Pixel-Jittering - also Helligkeits-Fluktuationen innerhalb einer Fläche mit mehreren Pixeln, die bei den vorherigen Techniken nur eine einzelne Farbe erhalten hätte - können auch feinste Details wie die Schattierungen von Gras und Zäunen sehr präzise herausgearbeitet werden. Außerdem kann die Abtastrate erhöht werden. Anders als das kleine "Plus" im Namen andeutet, ist HBAO+ also gegenüber HBAO ein relativ großer Schritt. Durch die höhere Genauigkeit wird zwar der Performance-Gewinn gegenüber den Vorgängern größtenteils durch die höhere Qualität zunichte gemacht, durch die nähere Wirklichkeitstreue wird die Grafik aber deutlich verbessert, jedenfalls dann, wenn der Effekt gut implementiert wird.

HBAO+ im Nvidia-Treiber

Quelle: PC Games Hardware Nvidia Systemsteuerung Ambient Occlusion - Ist ein Profil vorhanden, reichen wenige Klicks. Implementation ist das Stichwort, um uns Nvidias Beta-Treiber genauer anzusehen. Mit dem Geforce-Treiber 331.40 Beta kann HBAO+ einfach im Treiber zugeschaltet werden. Sagt Nvidia. In der Praxis stellt sich schnell Ernüchterung ein: Damit die Umgebungsverdeckung überhaupt funktioniert, benötigt das Spiel ein Profil. Wählen Sie also Ihr gewünschtes Spiel im Treibermenu an und die Option "Umgebungsverdeckung" ist nicht ausgegraut, können Sie einfach auf "Hohe Qualität" schalten und können HBAO+ in diesem Spiel genießen. Nur liegen kaum mehr als eine Handvoll Profile im Treiber bei, daher ist die Auswahl an Spiele sehr begrenzt.

Mit etwas Glück können Sie aber passende Bits für den Nvidia Inspector finden, bei Mass Effect 3 funktionieren etwa die Bits vom ersten Mass Effect. Eine Ein-Klick-Lösung für alle gängigen Titel ist das neue HBAO+ aber noch nicht. Auch fehlen zusätzliche Optionen wie etwa eine Regelung der Intensität des Effekts oder die Möglichkeit, die Größe der Textur mit den Tiefeninformationen festzulegen. Aber immerhin: Einige Titel lassen sich durchaus effektiv mit dem Feature grafisch aufwerten, darunter Half-Life 2, Skyrim oder die ersten beiden Bioshock-Titel. Da es sich um eine nachträgliche, vom Entwickler nicht vorgesehene Lösung handelt, können aber hier und da grafische Unstimmigkeiten auftreten, besonders in Verbindung mit Alpha-Texturen. So wird der Schatten einer Kante zum Beispiel über das Gras in Half-Life 2 gezeichnet, was einen eher befremdlichen Eindruck macht. Eine Liste der unterstützten Spiele finden Sie bei Nvidia.

Bei der Performance-Messung in unserem Skyrim-Benchmark "Secundas Sockel" fallen die Fps in 1.920 x 1.080 und vierfacher Multisampling-Glättung durch das Zuschalten von der Umgebungsverdeckung "Leistung" um knapp 15%. Deutliches Flimmern ist gerade bei den Schatten der Vegetation auszumachen. Schalten wir HBAO+ durch den Wechsel auf "Qualität" hinzu, fallen die Fps um fast 30% von 130,5 auf 101,4 Bilder pro Sekunde. Die Qualität ist hier allerdings wesentlich höher, flackernde Schatten sind nicht mehr auszumachen. Dieser kleine Test zeigt jedoch auch, dass HBAO+ durchaus Leistung schluckt und nur in Spielen nützlich ist, in denen noch reichlich Leistungsreserven zur Verfügung stehen.

Wir finden es gut, dass Nvidia Interessierten diese Option anbietet, auch die Liste der unterstützen Spiele beziehungsweise der Profile natürlich noch ausbaufähig ist. Ist kein Profil vorhanden, muss auf die Umgebungsverdeckung verzichtet oder mit Bits im Nvidia Inspector experimentiert werden; eine Garantie für funktionierendes HBAO+ bietet aber auch die Frickellösung nicht. Für die Zukunft wünschen wir uns eine Option zum Regeln des Effekts, in Half-Life 2 etwa könnte die Verdeckung etwas mehr Intensität vertragen. Haben Sie das neue Feature bereits ausprobiert und, wenn zutreffend, wie finden Sie den Effekt? Was halten Sie generell von der Option, Spiele mit einer Umgebungsverdeckung nachträglich zu verschönern? Nutzen Sie unsere Kommentarfunktion.

ohne HBAO+

mit HBAO+ (Leistung)

mit HBAO+ (Qualität)

ohne HBAO+

mit HBAO+ (Leistung)

mit HBAO+ (Qualität)

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Schon seit 2009 können Geforce-Besitzer im Nvidia Control Panel eine Option für Umgebungsverdeckung nutzen. Mit dem Geforce 331.40 Betatreiber kann nun auch das deutlich hübschere HBAO+ aktiviert werden. Wir werfen einen Blick auf das Feature, erklären die Vorzüge und dokumentieren Kompabilität und den Einfluss auf die Performance.

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