Filtering

Features wie Kantenglättung (FSAA) sorgen bei aktuellen Grafikkarten für eine deutlich bessere Qualität der dargestellten Bilder. Ein weiterer interessanter Punkt betrifft die Filterung der Texturen. Im folgenden einige Beispiele, um die Problematik, die beim Filtern von Texturen auftritt, darzustellen. Legt man eine Textur auf einen Haufen Dreiecke, beispielsweise eine Ebene und betrachtet diese dann in einem flachen Winkel, dann muss diese Textur stark asymmetrisch skaliert werden, da die Breite der Ebene durch die Perspektive stark abnimmt.

Um dabei keine Treppeneffekte auftreten zu lassen filtert man die Textur – ein Effekt grob ähnlich FSAA. In der Entfernung leidet die Darstellungsqualität der Textur aber durch die Verzerrung sehr stark. Mit aufwendigeren Filtermethoden läßt sich dieses Problem zwar beheben, diese ebnötigen für eine Echtzeit 3D Darstellung aber viel zu viel Rechenzeit. Ein Trick um das Filtering zu beschleunigen ist das Mipmapping. Eine Textur liegt bereits in verschiedenen Größen vor. So läßt sich ein übermäßiges Skalieren einer Textur verhindern, da die passendste Größe der Textur bei der Darstellung gewählt wird.

Mipmapping: Eine Textur liegt bereits in verschiedenen Größen vor

Anisotropic Filtering

Normale Bi- oder Trilineare Filterung liefert gute Ergebnisse bei Flächen, die dem Betrachter zugewandt sind. Das Ergebnis wird aber schlechter, je flacher der Winkel der Fläche zum Betrachter ist. Hier setzt Anisotropische ("an" = not; "iso" = uniform; "tropic" = shape – also "un-einheitliche-Form) Filterung an.

Trilinear gefiltert	Anisotropische Filterung

Beim Bi- und Trilinearen Filtern wird der Farbwert eines dargestellten Pixels (Texel) aus vier umliegenden Pixeln (also quasi kreisförmig) berechnet. Bei perspektivisch verzerrten Flächen, also z.B. der bereits genannten Ebene führt das aber nicht zu optimalen Ergebnissen. Beim Anisotropischen Filtern ist die Form, nach der die umliegenden Pixel ausgewählt werden jedoch nicht fest. Zudem werden mehr umliegende Pixel für die Berechnung genutzt. Es entsteht quasi eine Ellipse (z.B. 4 Pixel, 8 Pixel, 4 Pixel bei 4-Tap Anisotropic). Die dargestellte Textur wirkt auf der dargestellten Fläche nun auch in größerer Entfernung schärfer. Je mehr umgebene Pixel in die Berechnung eines Farbwerts in die Berechnung mit einbezogen werden, desto besser das Ergebnis. Der dafür erforderliche Rechenaufwand ist jedoch immens. GeForce 2 beherrscht 4-Tap Anisotropic (16 Samples). GeForce 3 kann dagegen auch 8-Tap (32 Samples) und 16-Tap (64 Samples) Anisotropic.

Der Rote Kasten zeigt die Position des Bildauschnitts der folgenden Bilder
GeForce 2	GeForce 3
Normale Filterung (Trilinear) - 100%
16 Sample	16 Sample
Die Bildausschnitte sind nicht vergrößert. Mit zunehmender Samplingrate werden die Texturen deutlich schärfer. Die Unterschiede zwischen 32 und 64 Sample Anisotropic sind aber nur sehr gering und in einem laufenden Spiel praktisch nicht zu erkennen.
	32 Sample
	64 Sample

Richtige Eindrücke erhält man freilich erst, wenn man die Bilder komplett in der richtigen Auflösung und ohne Kompression sieht. Ich habe die in 800x600 aufgenommenen BMP Bilder in einem RAR-Archiv zusammengefasst: Download: Anisotropic Screenshots (3,7MB - Winrar Entpacker erforderlich)

Quick Links: Zu den Benchmarks / Fazit

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Copyright: 28.05.2001 -   RIVA Station 2001 - Lars Weinand
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