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Nvidias Grafik-Techniken erklärt

04.12.2013 | 18:18 Uhr |

Spiele sollen immer so gut wie möglich aussehen, weshalb Nvidia stets an neuen Grafik-Effekten feilt und sie in neuen Spielen implementiert. Wir erklären Ihnen, was es mit den Abkürzungen und Bezeichnungen wie HBAO+ oder TXAA auf sich hat, und was sie eigentlich tun.

PC-Spiele sind extrem komplexe Programme, nicht selten sitzen hunderte von Entwicklern an nur einem einzigen Projekt und stecken Jahre in die Programmierung. Und die sollte auch gut investiert sein, denn neben der „Story“ (Spiele-Handlung) ist auch die Optik eines der wichtigsten Kriterien für Gamer. Besonders in Genres wie Shooter oder Rollenspielen ist für viele die Grafik der Hauptgrund, ein Spiel zu kaufen.

Nvidia betonte erst vor kurzem, dass sie sich sehr auf das optimale Spielerlebnis fokussieren. Tatsächlich hat der Chip-Hersteller sogar mehr Software- als Hardware-Ingenieure beschäftigt. Doch wissen Sie spontan, um was sich bei den Abkürzungen HBAO+, TXAA oder PhysX handelt? Wir erklären Ihnen, was sich hinter den kryptischen Bezeichnungen versteckt und was die Techniken eigentlich leisten.

Nvidia HBAO+: Umgebungsverdeckung

HBAO+ ist die Abkürzung für die englische Bezeichnung „Horizon Based Ambient Occlusion“, bei der es sich um eine Technik zur sogenannten Umgebungsverdeckung handelt. Ziel dieses Features ist es, ein naturgetreues Spiel aus Licht und Schatten zu schaffen um somit eine realistische Spiel-Umgebung darzustellen: Trifft Licht in einem Raum auf ein Objekt, so soll es dank HBAO+ physikalisch korrekte Schatten werfen und sich in Unebenheiten, Kanten oder anderen Verformungen in seiner Intensität unterscheiden.

Auf diese Weise entsteht auch ein besserer Tiefeneindruck des Geschehens. HBAO+ nutzt hierfür mehr „Occlusion Samples“ (Abtastpunkte) als die Vorgänger-Versionen SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) und HBAO, ganze 36 an der Zahl. So lässt sich der Helligkeitswert einzelner Bildpunkte weitreichender bestimmen. Ein weiterer Vorteil des Plus-Nachfolgers ist auch die Tatsache, dass die Berechnung für die gesamte Auflösung erfolgt, mit nervigem Schatten-Flimmern ist also auch Schluss. Ab der Treiber-Version 331.40 steht HBAO+ auch als globale Option bereit, um die Technik auch in Spielen zu aktivieren, die sie eigentlich nicht nativ mit sich bringen. Dieser "Zwang" funktioniert stellenweise noch nicht zufriedenstellend.

Nvidia PhysX: GPU-beschleunigte Physikeffekte

Die Physik-Enginge PhysX nutzt die parallele Rechenkraft des Grafikchips, um in Echtzeit physikalisch korrekte Effekte ins Spiel zu integrieren. So bewegen sich Objekte ihrer Masse entsprechend und reagieren auf Ihre Umwelt: So rollen Fässer Hänge herunter und kommen erst auf ebener Fläche zum Stillstand oder prallen gegen ein Hindernis.

Oder so bewegt sich Rauch sowie Nebel glaubwürdig in der Spielwelt, während die Umhänge der Charaktere korrekt im Wind flattern und Wasser natürlich fließt. PhysX definiert hierbei keine Animation vor, sondern berechnet die Physik-Engine auf der GPU. Das beeinträchtigt wiederum die Gesamt-Performance und ist natürlich nur Nvidia-Grafikkarten vorbehalten. Im folgenden Video demonstriert Nvidia die PhysX-Technik am Beispiel des Spiels Batman: Arkham Origins.

Nvidia TXAA: Kantenglättungstechnik

TXAA steht für „Temporal Anti-Aliasing“ und ist eine zeitliche Technik zur Kantenglättung (Antil-Aliasing), die unter anderem auch Teechniken aus Animationsfilmen in sich vereint. Jeder Gamer kennt die Treppeneffekte, die sich an Ecken, Kanten und Seiten bilden. Die Kantenglättung füllt diese Treppchen einfach mit mehr Pixeln, um einen glatteren Eindruck zu erwecken. TXAA kombiniert Zeitfilter, MSAA (Hardware-Anti-Aliasing) und spezielle Kantenglättungs-Techniken, wie sie bei Animationsfilmen zum Einsatz kommen. Die Lösung filtert entsprechende Bildpunkte, indem sie eine Anzahl von Samples in und außerhalb des entsprechenden Pixels mit Samples vorhergegangener Frames verbindet. Wenn TXAA zum Einsatz kommen soll, dann muss das Spiel die Technik explizit unterstützen – und Sie müssen über eine Geforce-Grafikkarte ab der GTX-600-Serie verfügen. Außerdem ist der Rechenaufwand im Vergleich zu den anderen Techniken weitaus höher. Folgendes Video aus Assassin's Creed 3 zeigt die Unterschiede mit und ohne TXAA.

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