Antialiasing-Modi im Überblick: Kampf dem Pixelkrabbeln

Die Kantenglättung hat auch zu Zeiten von 4K einen hohen Stellenwert in modernen Spielen. Aufgrund der immer komplexer und lebensähnlicher werdenden Umgebungen, die in fast allen Fällen außerdem mit feinen Details ausstaffiert werden, neigen auch aktuelle Spiele zu mehr oder weniger starkem Pixelflimmern. Selbst wenn Sie in sehr hohen Auflösungen spielen, wird der Content ebenfalls zunehmend hochauflösend - und damit wiederum flimmeranfälliger. Feine Polygonstrukturen, hochauflösende und kontraststarke Texturen, Specular- sowie Paralax-Maps, Tessellation oder auch nur eine hohe Sichtweite - all dies führt zu Umständen, bei denen der virtuelle Bildschirminhalt zu fein für die Render­auflösung ausfallen kann.

Dies wiederum führt dazu, das (Sub-)Pixelflimmern entsteht - selbst auf sehr hochauflösenden Displays. Denn der Inhalt einer Szene muss mit einer begrenzten Auflösung in Form von Pixeln dargestellt werden (Rasterung) - ein Kompromiss, denn bei dieser Heran­gehensweise gehen Elemente, die zu fein für dieses Raster ausfallen, verloren. In der Regel wird jedes Pixel genau einmal abgetastet (Samp­ling). Ist ein Objekt zu fein für das Raster, können diese Subpixel nicht korrekt angezeigt werden - je nach Blickwinkel, Entfernung und Bewegung werden diese Bildpunkte angezeigt oder nicht - sie flimmern. Bewegt der Spieler die Kamera, bewegt sich auch der Inhalt des Rasters. Jedweder angezeigte Inhalt, der zu fein für das Raster ausfällt, neigt in dieser ­Situation zu Aliasing-Artefakten. Dies betrifft also nicht nur die regulären Polygonkanten, die ebenfalls in das Raster passen müssen und dadurch ihre charakteristischen Treppcheneffekte erhalten, sondern auch Inhalte wie Shader und Texturen. Je feiner und detaillierter diese ausfallen, desto feiner muss auch die Renderauflösung beziehungsweise das Raster ausfallen. Bei Texturen kommen auch aus diesem Grund Mip-Maps zum Einsatz, also mit höher werdender Entfernung zur Kamera niedriger aufgelöste Kopien der gleichen Pixeltapete. Denn würde einfach die gleiche, hochauflösende Textur in der Distanz angezeigt, so würden deren Texel kleiner als die Pixel auf dem Display ausfallen - was wiederum zu dem schon beschriebenen Subpixel- oder Texturflimmern führen würde. Also kommt schon bei den Texturen eine Form von Kantenglättung zum Einsatz: Das Herun­terrechnen von einer hohen auf eine niedrigere Auflösung - nichts anderes als Down- oder Super­sampling. Doch natürlich gehen beim Herunterrechnen von einem großen auf ein kleines Bild darin enthaltene Informationen verloren. Die niedriger aufgelösten Mip-Stufen enthalten weniger Pixel, weniger Farben, weniger Kontraste, sind unschärfer und weniger detailliert.

Die beschriebenen Umstände existieren schon beinahe so lange wie die Computergrafik selbst. Frühe Beschreibungen des Pixelflimmerns - oder fachgerechter: des Aliasings - stammen aus dem Jahre 1977. Kaum später kam bei Raytracing Anwendungen bereits Supersampling zum Einsatz. Computerspiele ließen noch etwas auf sich warten, doch in den frühen 2000er-Jahren begann das Hardware-Antialiasing in immer verfeinerter Form einen langjährigen Triumphzug - insbesondere in Form der "sparsamen" Multisampling-Kantenglättung. Heutzutage ist das Hardware-Antialiasing jedoch beinahe ausgestorben. In diesem Artikel beleuchten wir Antialiasing-Verfahren und deren Wandel über die Jahre bis zum heutigen Status quo.

Artikel teilen

Antialiasing-Modi im Überblick: Kampf dem Pixelkrabbeln PCGH Plus: Die Kantenglättung in Spielen ist ein alter Hut. Doch auch wenn Techniken bereits seit Jahrzehnten existieren, sind sie dem Wandel der Zeit unterworfen. Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 03/2018.

Per E-Mail versenden

0