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NVIDIA GeForce GTX 480 (GF100 / Fermi) im Performance Test (9/15)

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.

Unigine Heaven 2.0

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
ATI Radeon HD 5750
ATI Radeon HD 5750 512
49.3 [0%] [0,10/€]
40.8 [-17%] [0,12/€]
36.1 [-27%] [0,11/€]
30.1 [-39%] [0,13/€]
20.9 [-58%] [0,15/€]
18.6 [-62%] [0,16/€]
18.3 [-63%] [0,19/€]
Heaven 2.0 (DX11) - 1920x1200 Standard
0

fps

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
ATI Radeon HD 5750
ATI Radeon HD 5750 512
37.7 [0%] [0,08/€]
31.9 [-15%] [0,09/€]
27.3 [-28%] [0,08/€]
23.5 [-38%] [0,10/€]
16.1 [-57%] [0,12/€]
13.9 [-63%] [0,12/€]
9.8 [-74%] [0,10/€]
Heaven 2.0 (DX11) - 1920x1200 4AAx16AF
0

fps

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
ATI Radeon HD 5750
ATI Radeon HD 5750 512
31.4 [0%] [0,07/€]
26.6 [-15%] [0,08/€]
20.3 [-35%] [0,06/€]
17.2 [-45%] [0,08/€]
13.3 [-58%] [0,10/€]
10.1 [-68%] [0,09/€]
0 [-100%] [0,00/€]
Heaven 2.0 (DX11) - 1920x1200 8AAx16AF
0

fps

Unigine Heaven 2.0 Extreme Mode

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
40 [0%] [0,08/€]
32.8 [-18%] [0,09/€]
23.5 [-41%] [0,07/€]
19.6 [-51%] [0,09/€]
14.7 [-63%] [0,11/€]
Heaven 2.0 (DX11/Extreme) - 1680x1050 Standard
0

fps

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
27 [0%] [0,06/€]
23.3 [-14%] [0,07/€]
17.9 [-34%] [0,05/€]
14.8 [-45%] [0,07/€]
11.9 [-56%] [0,09/€]
Heaven 2.0 (DX11/Extreme) - 1920x1200 4AAx16AF
0

fps

Stone Giant

 

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
63 [0%] [0,13/€]
51.7 [-18%] [0,15/€]
39 [-38%] [0,12/€]
33 [-48%] [0,15/€]
25 [-60%] [0,18/€]
Stone Giant (DX11) - 1680x1050 Standard
0

fps

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
55 [0%] [0,11/€]
45.4 [-17%] [0,13/€]
34 [-38%] [0,10/€]
30 [-45%] [0,13/€]
23 [-58%] [0,17/€]
Stone Giant (DX11) - 1920x1200 Standard
0

fps

NVIDIA GeForce GTX 480
NVIDIA GeForce GTX 470 SIM
ATI Radeon HD 5870
ATI Radeon HD 5850
ATI Radeon HD 5770
40 [0%] [0,08/€]
33.4 [-16%] [0,10/€]
25 [-38%] [0,08/€]
23 [-42%] [0,10/€]
18 [-55%] [0,13/€]
Stone Giant (DX11) - 2560x1600 Standard
0

fps

Inhaltsverzeichnis:

Übersicht der Benchmarks in diesem Artikel:


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