3D-Grafik 2012

Die Funktionen der neuen Grafikkarten-Generation

Donnerstag, 12.04.2012 | 09:40 von Friedrich Stiemer
Sapphire Radeon HD 7970 OC, 3GB GDDR5, 1000MHz (11197-03-40G)
Sapphire Radeon HD 7970 OC, 3GB GDDR5, 1000MHz (11197-03-40G)
Preisentwicklung zum Produkt
Mit jeder neuen Grafikkarten-Generation verbessern sich die eingesetzten Techniken. Im Bild: Links oben die AMD Radeon HD 7970, rechts unten die Nvidia Geforce GTX 680.
Vergrößern Mit jeder neuen Grafikkarten-Generation verbessern sich die eingesetzten Techniken. Im Bild: Links oben die AMD Radeon HD 7970, rechts unten die Nvidia Geforce GTX 680.
TXAA, Powertune, Adaptive VSync, Zerocore - Das alles sagt Ihnen nichts? Diese Grafikkarten-Features sind Teil der neuen Grafikkarten-Generation von AMD und Nvidia. Wir sagen Ihnen, wofür die neuen Techniken gedacht sind und ob es langsam an der Zeit ist, sich eine neue Karte zu gönnen.
Die beiden Grafik-Hersteller AMD und Nvidia befinden sich im ständigen Wettbewerb um die beste Grafikkarte am Markt. Deshalb packen sie in jede Nachfolger-Generation neue oder verbesserte Techniken, die vor allem die Leistung steigern, energieeffizient oder einen Mehrwert bieten sollen. Da kann es schon leicht passieren, dass der Käufer die Verpackung in der Hand hält und über den Sinn und Nutzen blumiger Marketing-Begriffe rätselt.

Denn wenn AMD ein neues Feature auf den Markt bringt, zieht Nvidia natürlich nach und umgekehrt. Schließlich sollen Käufern keine Nachteile entstehen, sobald sie sich für eine Karte entschieden haben. Wir erklären Ihnen, was die neuen oder verbesserten Techniken bedeuten und ob sich derzeit die Investition in eine neue Grafikkarte lohnt.

Die Features der aktuellen Grafikkarten im Detail: Overclocking, Zerocore, Anti-Aliasing & 3D

Dank AMD Powertune sind Taktraten über 1 GHz kein Problem
mehr.
Vergrößern Dank AMD Powertune sind Taktraten über 1 GHz kein Problem mehr.
© AMD

AMD Powertune & Nvidia GPU Boost: Die Powertune-Technik ist schon seit der AMD Radeon HD 6900-Reihe (2010) verfügbar, Nvidia hat GPU Boost erst kürzlich mit der Geforce GTX 680 eingeführt. Bei beiden Features handelt es sich nicht nur um eine Overclocking-Lösung, sondern auch um eine Energiespar-Maßnahme: Eine dedizierte Hardware-Komponente überwacht ständig die aktuelle Auslastung der Grafikkarte und die Umgebungstemperatur im Gehäuse und passt den Grafikprozessor-Takt dynamisch daran an.

Mit der Geforce GTX 680 führt Nvidia GPU Boost ein und
ermöglicht eine hohe Übertaktung.
Vergrößern Mit der Geforce GTX 680 führt Nvidia GPU Boost ein und ermöglicht eine hohe Übertaktung.
© Nvidia

Das bedeutet, dass sich der Grafikprozessor innerhalb des vom Hersteller gesteckten Verlustleistungs-Grenze ( Thermal Design Power = TDP ) nach Belieben übertakten kann, sofern die Anwendung die Grenze nicht ausreizt. Gleichzeitig können Sie die TDP auch senken, um Energie einzusparen. Das erreicht Sie durch eine selber definierte TDP. Neben der Hitzeentwicklung limitiert diese Grenze letztendlich den maximalen Grafikprozessor-Takt.

Dank AMD Zerocore ein Verbrauch von rund 3 Watt.
Vergrößern Dank AMD Zerocore ein Verbrauch von rund 3 Watt.
© AMD

AMD Zerocore: Wie die Bezeichnung schon vermuten lässt, handelt es sich bei Zerocore um AMDs Energiespar-Lösung für Grafikkarten und auch für den Betrieb im Verbund (Crossfire). Die Lösung hat AMD mit der AMD Radeon HD 7000-Generation eingeführt.

Das größte Einspar-Potenzial bietet sich, wenn der PC einmal nicht in Gebrauch, aber dennoch eingeschaltet ist. Diese Phasen nutzt Zerocore aus: Bei ausgeschaltetem Bildschirm und Desktop-Betrieb wechselt die Grafikkarte in den sogenannten "Long Idle"-Modus und verbraucht nur noch rund 3 Watt. Der niedrige Verbrauch resultiert daraus, dass die GPU automatisch auf einer sehr niedrigen Takt-Zahl arbeitet. Im typischen Desktop-Betrieb bei eingeschalteten Monitor reduziert sich die Leistungsaufnahme immerhin auf rund 15 Watt. Hinweis : Die Werte stammen von der AMD Radeon HD 7970 .

Besonders interessant ist Zerocore auch für Gamer, die mehr als eine Grafikkarte in ihrem Gehäuse stecken haben. Fordert das System keine aufwändige Grafikberechnung, weil der Nutzer im Internet surft oder eifrig Texte schreibt, geht die zweite Grafikkarte in den "Long Idle"-Modus über. Auch der Lüfter schaltet sich ab, um zusätzlich noch die Betriebslautstärke zu reduzieren.

AMDs Kantenglättung MLAA in der zweiten Version.
Vergrößern AMDs Kantenglättung MLAA in der zweiten Version.
© AMD

AMD MLAA & Nvidia FXAA/TXAA: Anti Aliasing ist eine mittlerweile unverzichtbare Technik zur Kantenglättung von Grafik-Objekten. Ein Pixel ist quadratisch und erzeugt deshalb vor allem bei runden Objekten einen sogenannten Treppeneffekt, der ohne Kantenglättung deutlich sichtbar ist. Im Prinzip fügt Anti Aliasing der Rundung weitere Pixel zu, die sich aber in der Helligkeit unterscheiden, um eine glattere Rundung zu simulieren. Der Nachteil ist, dass Objekte zu den Kanten hin etwas unscharf für das menschliche Auge wirken.

AMDs Morphological Anti-Aliasing (MLAA) erzeugen die Shader-Prozessoren und ist eine spezielle Kantenglättung, die das gesamte Bild nachträglich (Post-Processing) glättet. Dabei erkennt die Technik Kanten anhand von Kontrasten, beispielsweise eine braune Kiste vor einer grauen Hauswand. Daraufhin verwischt MLAA dezent die Konturen und vermittelt so den Eindruck einer glatten Kante. Der Nachteil ist, dass aufgrund der Glättung des gesamten Bildes auch Objekt-Kanten unscharf erscheinen, die eigentlich keine Glättung benötigen. Teilweise liefert die Kantenglättung sogar schlechtere Ergebnisse als die normale nachträgliche Kantenglättung MSAA (Multisample Anti-Aliasing). Dafür beansprucht MLAA im Vergleich weniger Strom.

Die Kantenglättungen: einmal ohne, einmal 8faches MSAA und
TXAA. Die Unterschiede sind deutlich zu erkennen.
Vergrößern Die Kantenglättungen: einmal ohne, einmal 8faches MSAA und TXAA. Die Unterschiede sind deutlich zu erkennen.

Nvidias FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing) ist das Pendant zu AMDs MLAA und glättet Kanten ebenfalls nachträglich. Laut Nvidia ist FXAA vergleichbar mit vierfachem MSAA, ist dabei aber etwa 60 Prozent schneller. Aber Nvidia setzt mit der nächsten Technik TXAA (Temporal Approximate Anti-Aliasing) noch eins drauf: filmreife Kantenglättung in zwei Stufen. TXAA 1 soll eine bessere Kantenglättung als achtfaches MSAA bieten und dabei nur die Ressource von zweifachem MSAA benötigen. TXAA 2 soll achtfaches MSAA noch toppen und nur auf die Kosten von vierfachem MSAA kommen. 

Nvidias TXAA verspricht eine filmreife Kantenglättung bei
geringerer Leistungsaufnahme.
Vergrößern Nvidias TXAA verspricht eine filmreife Kantenglättung bei geringerer Leistungsaufnahme.
© Nvidia


Nvidia zufolge ist TXAA eine Mischung aus Software- und Hardware-Kantenglättung, die teilweise auch Komponenten von computeranimierten Filmen nutzt. Bald erscheinende PC-Games sollen erstmals TXAA nutzen, wie zum Beispiel Borderlands 2 oder auch die Unreal Engine 4 und eine filmreife Kantenglättung auf den Bildschirm zaubern.

AMD setzt auf das Shutterverfahren inklusive
Brille.
Vergrößern AMD setzt auf das Shutterverfahren inklusive Brille.
© AMD

Nvidia 3D Vision & AMD HD3D: Diese beiden Verfahren sind für die stereoskopische Darstellung von 3D-Inhalten zuständig. Der Unterschied bei AMD HD3D ist, dass der Hersteller keine eigenen Brillen oder Infrarot-Sender anbietet. Stattdessen müssen Sie auf die 3D-Brille zurückgreifen, die Ihrem 3D-Monitor beiliegt. Über eine Drittanbieter-Software können Sie die 3D-Darstellung dann einschalten.Die Besonderheit ist, dass es dabei völlig gleich ist, ob der Bildschirm das Polarisations- oder Shutter-Verfahren nutzt.

Anders dagegen Nvidia: Sie können ein 3D-Vision-Kit kaufen, sowie mittlerweile auch kompatible Monitore, die bereits den Infrarot-Emitter integriert haben. Nvidia bedient sich des Shutter-Verfahrens und setzt spezielle Brillen voraus: Shutterbrillen besitzen zwei separat ansteuerbare LCD-Gläser. Der Monitor stellt nacheinander und abwechselnd das linke und das rechte Halbbild dar. Synchron dazu schalten sich die jeweiligen Brillengläser durchlässig beziehungsweise lichtundurchlässig. Durch diese perspektivische Verschiebung der 3D-Stereo-Teilbilder entsteht der wahrgenommene 3D-Effekt.

Neu seit Kepler: Vier Monitore an einer
Nvidia-Grafikkarte.
Vergrößern Neu seit Kepler: Vier Monitore an einer Nvidia-Grafikkarte.
© Nvidia

Das beste Spieleerlebnis erreichen Sie mit drei Monitoren, denn bei zwei Bildschirmen schauen Sie praktisch auf die Rahmen, der sich dann genau in der Mitte des Sichtfelds befindet. AMD-Grafikkarten packen dank Eyefinity bis zu sechs Monitore, die neue Nvidia Geforce GTX 680 ist die erste Karte des Herstellers, die bis zu vier Monitore ansteuern kann. Voraussetzung an die Monitore ist außerdem noch eine Bildwiederholrate von 120 Hz und ein Infrarot-Sender, der sich mit der Shutter-Brille synchronisiert. Nvidia hat mittlerweile schon 3D Vision 2 auf dem Markt und nennt die Ansteuerung von vier Monitoren 3D Vision Surround. Der Nachteil ist, dass die 3D-Darstellung viel Leistung frisst und die Spiele etwas dunkler als normal wirken.

Tearing und Stottern vermeiden mit Adaptive VSync von
Nvidia.
Vergrößern Tearing und Stottern vermeiden mit Adaptive VSync von Nvidia.
© Nvidia

Nvidia Adaptive Vsync: Als Tearing bezeichnet man ein versetztes Bild, etwa eine verschobene obere Bildhälfte, die oft bei schnellen Richtungswechseln in 3D-Spielen auftreten kann. Die Ursache liegt in unterschiedlichen Bildwiederholraten von Grafikkarte und Monitor. Die Vertikale Synchronisation passt die Werte an, bevor sie den Monitor erreichen. Doch kaum ist das eine Problem beseitigt, folgt das nächste: So stottert beispielsweise bei einem 60-Hertz-LCD bei eingeschalteten VSync das Bild, sobald die Bildwiederholrate unter 60 Bilder pro Sekunde fällt, da VSync die Hertz-Zahl des Monitors auf 30 Hz reduziert.

Genau das möchte Nvidia mit Adaptive VSync verhindern. Die Technik steuert VSync dynamisch und schaltet es bei Bildwiederholraten von unter 60 Bildern in der Sekunde einfach ab, um das Stottern zu vermeiden - ab dieser Grenze ist die Synchronisation eingeschaltet, um das Tearing zu verhindern.

Donnerstag, 12.04.2012 | 09:40 von Friedrich Stiemer
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