Tessellation Performance - das GeForce GTX 480 Killer Feature
Next Generation Grafikqualität
In den letzen Jahren hat sich die Grafikqualität von Spielen
zwar drastisch verbessert, jedoch ist dies fast
ausschließlich über bessere Texturen oder Textureneffekte
geschehen. Die geometrische Qualität der Objekte in Spielen
hat sich hingegen kaum verbessert. Objekte in Spielen waren
bisher aus eher wenigen Polygonen aufgebaut, weshalb ihnen
oft die "Struktur" fehlte.
Eine Steinwand sah daher nicht wirklich aus wie eine Wand
aus einzelnen Steinen sondern wie eine glatte Betonwand, mit
aufgemaltem Steinmuster. Features wie Bumpmapping und andere
Texturen-Effekte haben zwar versucht, dieses Problem zu
vertuschen. Wirklich gelungen ist das aber bisher nicht.
Dazu hätte man die Anzahl der Polygone massiv erhöhen müssen,
was die Performance aber ins Unerträgliche gesenkt hätte.
Genau hier setzt das Killer Feature von Direct X11 an:
Tessellation in Verbindung mit Displacement Mapping. Der
Trick hinter Tessellation ist so einfach wie genial und wird
sehr schön an folgendem Beispiel von id Software
verdeutlicht. Ein normales Objekt in Spielen besteht aus
relativ wenig Polygonen und daher auch relativ wenig
Details. Mittels Tessellation kann nun die Anzahl der
Polygone auf dem Objekt durch die Hardware selbst
prinzipiell beliebig erhöht werden. Das Resultat ist ein
quasi "weichgezeichnetes" Modell des gleichen Objekts mit
deutlich mehr Polygonen. Abgesehen davon besitzt es aber
nicht mehr Details als das ursprünglich Objekt.
Wirklich interessant wird die Sache nun durch das
Displacement Mapping. Dabei wird eine Textur für das Objekt
erzeugt, die nicht etwa Farbe und Muster hinzufügt, sondern
die Polygone des Objekts selbst beeinflusst. Und zwar wird
hier die relative Position von Ecken auf dem Objekt
geändert. So können diese zum Beispiel nach Außen oder nach
Innen geschoben werden und so auf der Oberfläche des Objekts
echte Höhen und Tiefen erzeugen.
Der Vorteil dieser Methode liegt in der einfachen
Handhabbarkeit. Es wird weniger Speicher verbraucht und die
Objekte sind zunächst in einer sparsamen, einfachen Form
vorhanden. Displacement Mapping verhält sich auch neutral
gegenüber Animationen. Verändert sich also ein Objekt, so
verändern sich automatisch relativ dazu auch die Änderungen,
die durch die Displacement Map ausgelöst werden.
Zudem können Displacement Maps sehr einfach manipuliert
werden. Als Beispiel werden hier gerne Einschusslöcher in
Objekten genommen. Bisher wurden diese auf den Texturen
durchgeführt, haben also nur den Eindruck erweckt als ob ein
wirkliches Einschussloch entsteht. Fügt man nun die
Einschusslöcher auf der Displacement Map ein, so wird
dadurch das Objekt selbst verändert und es entsteht ein
wirkliches Loch in der Geometrie des Objekts. Das Ergebnis
ist ein deutlich realistischer wirkendes Bild
Tessellation erfordert von der Hardware natürlich eine
enorme Rechenleistung, aber auch hier bedient man sich eines
einfachen Tricks. Denn die Menge an Tessellation kann
kontrolliert werden und wird zudem durch die Sichtweite
beeinflusst. Je näher Objekte kommen, desto stärker werden
sie vom Tessellator verfeinert. Weit entfernte Objekte, die
klein sind und daher sowieso kaum Details aufweisen, liegen
also in einer groben Form vor und je näher sie kommen, desto
detaillierter werden sie.
Bisher sind noch wenig Titel verfügbar die Tessellation
wirklich richtig nutzen. Am besten erkennen kann man das
Feature bei den beiden neuen 3D Engines aus der Heaven Demo
und der neuen Stone Giant Demo. Diese beiden Demos setzen
massiv Tessellation ein. Aktuelle Gametitel werden aber
zunächst deutlich sparsamer mit dem Feature umgehen, oder
aber variable Möglichkeiten der Einstellung geben.
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