Temporales AntiAliasing: Ein Segen oder ein Fluch?

Für gute oder schlechte, zeitliche Anti -Aliasing – oder TAA – ist in den heutigen Spielen zu einem definierenden Element der Bildqualität geworden, aber ist es ein Segen, ein Fluch oder beides? Wie auch immer Sie es schneiden, es ist hier, um zu bleiben. Was ist also, warum benutzen es so viele Spiele und was ist mit all der Unschärfe?? An einem Punkt existierte Taa überhaupt nicht?

Für etwa ein ganzes Jahrzehnt, von späten 90ern bis ca. 2010, war das beste Anti-Aliasing, das Sie bekommen konnten. Die Prinzipien sind bemerkenswert einfach. Um die Jaggies zu entfernen, haben Sie GPU -Ressourcen bereitgestellt, um das Bild mit einer viel höheren Auflösung zu rendern, und dann heruntergekommen zu sein. 8x SSAA auf einem 1080p -Bildschirm, der effektiv mit 8K (8K) reduziert wurde (!), während 4x SSAA stattdessen von 4K abgesetzt wurde. Es ist die Brute-Force. Als die PS4 Pro und Xbox One X ankamen.

Der Brute Force -Ansatz bedeutet jedoch, dass eine enorme Menge an GPU -Ressourcen erforderlich ist. Verwendung Crysis 3 auf einem RTX 3070, dem nativen 1080p-Läufe bei fast 200 Bildern pro Sekunde, ohne dass es CPU-begrenzt ist. Die 4x SSAA nimmt jedoch auf 70 fps ein und reduziert sich auf nur 19 fps bei 8x SSAA.

Die Lösung? MSAA oder Anti-Aliasing mit mehreren Stichproben. Sie können sich MSAA als ähnlich wie SSAA mit einem tiefgreifenden Unterschied vorstellen: Nur die Geometrie ist superabtastet. Nach unserem Kenntnisstand war Nvidia 8800 GTX die erste GPU, die 8x MSAA unterstützte und ein Beispiel von damals angesehen hat – The Elder Scrolls: Oblivion – es verlor rund 35 Prozent seiner Leistung mit 8 -facher MSAA,. Das ist deutlich, aber bei weitem nicht mit unserem RTX 3070 Crysis 3 Beispiel, das 90 Prozent seines Durchsatzes verlor. Wie bei SSAA gibt es auch Qualitätsmodi, sodass Sie 2x oder 4x für eine geringere Reduzierung von gezackten Kanten verwenden können, aber weniger von einem Hit für die Leistung. Im Laufe der Zeit verschwand die MSAA jedoch und nur noch wenige Titeln verwenden es heute.

Dafür gibt es mehrere Gründe. Der erste ist auf das aufgeschobene Rendering zurückzuführen, eine Technik, die die Komplexität auf sehr leistungsfähige Weise erhöht. Ein Beispiel für die Auswirkung von aufgeschobenem Rendering wäre, wie Spiele mit verschobener Beleuchtung die Anzahl der sichtbaren Lichter auf dem Bildschirm erheblich erhöhen können. MSAA konnte in eine aufgeschobene Pipeline integriert werden, aber die Kosten für Entwickler waren großartig – ebenso wie der Speicher Fußabdruck.

Crysis 3 unterstützt das aufgeschobene Rendering und die MSAA, unterstreicht jedoch mehrere Probleme, die das Ende seines allgemeinen Gebrauchs in Spielen bedeuten. MSAA in dieses Spiel auf 8x einschalten… und die tatsächlichen Ergebnisse seiner Anti-Aliasing waren nicht überzeugend. MSAA arbeitet zur Geometrie, denken Sie weniger wichtig, da die Pixelschattierung das visuelle Make-up eines Spiels besser definierte. Elemente wie normale Karten, wie populär Doom 3 zeigte, dass Spielbeleuchtung und Objektdetails mehr von Texturen als durch Geometrie angetrieben wurden. Effekte wie volumetrische Beleuchtung und Umgebungsverschluss (Screen-Raum-Umgebungsverschluss) spielten ebenfalls nicht gut mit MSAA. Zurück gehen zu Crysis 3, Kantengleitverbesserung war noch vorhanden, aber spekuläres Aliasing (die glänzenden Bits!) wurden nicht angesprochen – es sah arm aus.

Stop-Gap-Maßnahmen erschienen, wie FXAA oder SMAA, die praktisch nach dem Prozesslösungen sind, die nach dem Rendern der Szene nach sichtbaren Kanten suchen, um diese Kanten zu verwischen und zu erweichen. Es ist eine Verbesserung in vielen Szenarien, hat einen relativ winzigen Fußabdruck in Bezug. Und hier sehen wir die Anfänge von TAA.

Temporales Anti-Aliasing ist eine andere Form des Super-Sampling, aber anstatt von einem viel größeren Bild abzusagen, werden Daten aus früheren Frames in den aktuellen Fall wiedergegeben. Und wenn es gut arbeitet, hat es ein ähnliches Verhalten wie SSAA: Es wird alle Zeugnisse aller Art aufgeräumt. Wenn MSAA mit Shader -Aliasing bricht, reinigt Temporal AA es ziemlich gut und erzeugt ein viel reibungsloseres Bild als MSAA, das möglicherweise überhaupt nicht funktioniert. Da es wie Super -Sampling funktioniert, kann TAA auch Dinge beeinflussen, die überhaupt nicht aus Geometrie bestehen. In Steuerung, die Strahlenverfolgungseffekte im Spiel erhalten die richtige Kantenglätsel und Aufräumarbeiten, was bei MSAA niemals passieren würde. Die ultimative Form von TAA ist derzeit die DLAA von NVIDIA (effektiv DLSS-Rendering bei der nativen Auflösung), die selbst als Standard-Super-Sampling tatsächlich erheblich besser aussehen kann.

Diese beeindruckende Superprobenahme von TAA wurde schnell von Entwicklern ausgenutzt, um die Leistung zu verbessern. Effekte wie Reflexionen, volumetrische Beleuchtung, Schattenfilterung, Umgebungsverschluss oder Haartrendern werden bei niedrigeren Auflösungen gerendert und werden nur wirklich zu „ganz“, wenn TAA Daten aus früheren Frames aggumiert, um den Effekt zu „beenden“. Entwickler nutzen TAA, um nicht nur gezackte Kanten in Spielen zu beseitigen, sondern auch die Spieleffekte zu optimieren und dort zu verbergen, wo sie die Qualität abschneiden. Der negative Punkt hier ist jedoch offensichtlich: Wenn Sie TAA nicht verwenden möchten und es ausschalten können, sind die Effekte der niedrigeren Auflösung leicht zu spüren und sehen nicht richtig aus.

Die Siege können jedoch außergewöhnlich sein und sogar in reiner Anti-Aliasing-Begriffen sind die Kosten von TAA relativ winzig. In Deus EX: Die Menschheit geteilt zum Beispiel nur drei Prozent der Rahmenzeit sind mit TAA-Berechnungen besetzt. Die Technik klingt unglaublich, wenn Sie ihre positiven Positiven isoliert betrachten: bessere Leistung und bessere Anti -Aliasing als die vorherige Technologie, aber es gibt Probleme – und Bildklarheit ist offensichtlich einer von ihnen. TAA löst weiche Bilder auf.

Ein wichtiges Problem mit TAA ist, dass es weiche Bilder auflöst. Ein Teil davon ist nur die Natur dessen, was Anti-Aliasing ist. Sogar SSAA hat technisch gesehen einen weicher Faktor. Aber selbst wenn man bedenkt, wie alle Anti-Aliasing ein Bild weich werden, ist TAA von Natur aus weicher, da es Informationen aus früheren Rahmen integriert, indem das Bild so gering ist, um seine Wirkung zu erzielen. TAA löst sich in der Regel weicher als andere Anti -Aliasing -Techniken auf.

Ein großer Aspekt davon ist, wie weit Sie von Ihrem Bildschirm entfernt sind und wie hoch Ihr Spiel läuft. Wenn Sie weiter vom Bildschirm entfernt sind, bemerken Sie die Weichheit möglicherweise nicht und können nur die Makroaspekte von TAA schätzen. Wenn Sie jedoch näher sind, wird die Weichheit verstärkt und offensichtlicher. Diese Weichheit wird dann noch offensichtlicher, wenn die Bildschirmauflösung niedriger ist. 1080p Display-Benutzer gehen viel schlechter als 4K, bis zu dem Punkt, an dem ich die Erweichung bei 4K als keines identifiziert habe.

Dieser Aspekt der Bildschirmdistanz und der Auflösung, die TAA besser oder schlechter erscheinen lässt, ist der Schlüssel zum allgemeinen Problem mit TAA. Für Menschen, die Konsolenspiele spielen, spielen sie oft in ein paar Meter entfernt auf hochauflösenden Fernsehern, und die Weichheit ist in solchen Entfernungen nicht so sichtbar. Auf dem PC spielen viele Menschen jedoch viel näher an ihren Bildschirmen und oft bei niedrigeren Auflösungen. Wenn der Entwickler eines Spiels die Bildqualitätsoptionen in ihrem Spiel basierend auf der Konsolenerfahrung in Einklang bringt, kann eine große Anzahl von PC -Benutzern, die sich bei niedrigerer Auflösung näher an ihren Bildschirmen befinden.

Ein weiteres Problem mit TAA ist, wie es in Bewegung verwischt ist – das zeige ich im Video leichter. Halo Infinite’s Taa ist eine der verschwenderischen da draußen, wenn sich der Bildschirm bewegt, aber das Verhalten des Schilds, während sich die Kamera bewegt. Wie viel Sie bemerken werden, dass es wieder eine subjektive Sache ist, aber je niedriger Ihre Auflösung ist und je näher Sie an Ihrem Bildschirm sind, desto mehr werden Sie es bemerken. Es skaliert auch mit Bewegungsgeschwindigkeit, daher glaube ich, dass ein Mausbenutzer stärker betroffen ist als ein JoyPad -Benutzer.

Ein weiterer Aspekt von TAA ist, dass es eine rahmenrate abhängige ist. Je höher die Frame-Rate, desto näher zusammen die abgetasteten Frames, desto weniger Fehler in Reprojektionsberechnungen und damit eine höhere Bildintegrität. Wenn Sie Spiele mit einer hohen Frame-Rate spielen, kann dies als positiver Aspekt angesehen werden, aber ich würde auch sagen, dass es die Nützlichkeit von Taa beeinträchtigt, was es weniger auf bestimmte Spieltypen grafischer Ambitionen anwendbar macht. Ein weiterer weniger als günstiger Aspekt von TAA ist, wie es sichtbare Jitter in einem Bild erzeugen kann, aber das ungeheuerlichste Artefakt ist Ghosting. Normalerweise ist es nicht der ständige Zustand von TAA, aber fast jeder TAA -Typ ist dazu in der Lage, und ich bin in meinen Jahren der Überprüfung von Spielen für digitale Foundry bei jeder Lösung hunderte Male auf ein solches Verhalten gestoßen. Sogar die Spitze von Taa – Nvidia’s DLSS – kann dieses Problem haben.

Also, ist Taa ein Segen oder ein Fluch? Lassen Sie es uns so ausdrücken: Ohne TAA hätten sich Echtzeitgrafiken nicht so weit fortsetzen können, dass wir uns jetzt befinden. Erfolge wie Echtzeit-Pfadverfolgung in AAA-Spielen wie Cyberpunk 2077 würde ohne die Konzepte, die TAA auf den Tisch gebracht hat. Auf der Konsolenseite bedeutet dies auch, dass der Unterschied zwischen Konsolengenerationen ohne TAA sehr gering wäre. Ohne vorhandene TAA würde viel Rechenleistung für die Aufräumung gezackter Kanten und die Verbesserung von Dingen wie Beleuchtung und Geometrie aufgewendet werden. Die Matrix Awakens -Demo, die auf Xbox oder PlayStation läuft.

Bei all den Themen sehe ich Taa als eine großartige Sache – aber ich bin nur eine Stimme und es gibt eine große Vielzahl von Stimmen, die jenseits meiner gehört werden sollten. Zum Beispiel spiele ich viele Spiele bei 4K und das bildet die Grundlage meiner Erfahrung, da die meisten Taas -Schlüsselprobleme weniger sichtbar sind. Wenn Sie jedoch bei niedrigeren Auflösungen wie 1080p spielen, sind die Nachteile von TAA viel offensichtlicher. Dies ist kritisch, da eine große Anzahl von Benutzern basierend auf der Steam -Hardware -Umfrage Spiele bei 1080p spielen.

Und da Taas Nachteile wie Ghosting und Blur bei 1080p offensichtlicher werden, könnte die Branche gut tun, um TAA wie andere Optionen zu behandeln, die Unschärfe zu Spielen verleihen. TAA sollte in der Lage sein, ähnlich wie Motion Blur ausgeschaltet zu werden, da dies immer ausgeschaltet werden sollte, da dies eine Zugänglichkeitsoption für Menschen ist, die Bewegungskrankheit erhalten.

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Darüber hinaus denke ich wirklich, dass es einem Benutzer, der TAA nicht verwenden möchte, einfache, Standardalternativen zur Verfügung stellen sollte. Im Spider-Man PC-Ports von Nixxes, zum Beispiel wurden diese Spiele definitiv um TAA für PlayStation entwickelt, aber Sie können es ausschalten oder einfache Anti-Aliasing nach dem Prozess verwenden, wenn Sie möchten. Sicher, FXAA oder SMAA sind nicht gut darin, gezackte Kanten aufzuräumen, aber es ist besser als nichts und einfach als Alternative zu haben.

Der letzte Grund, warum TAA in der Lage sein sollte, abgeschaltet zu werden. Im Moment existiert TAA vor allem, weil es eine Bequemlichkeit ist, aber in 10 Jahren würden die Benutzer es vorziehen, ihre Spiele nur zu probieren. Bei der Zusammenstellung dieses Stücks habe ich eine Reihe älterer Titel geladen, die ich mit SSAA auf meinem RTX 4090 wunderbar laufen konnte. Vielleicht sollten Entwickler der TAA erlauben, zukünftige Beweise ihres Spiels für zukünftige, viel fähigere Hardware auszuschalten.

Kurzfristig ist TAA jedoch hier, um zu bleiben. In einer Welt, in der die Skalierung der Leistung über Hardware immer diminierende Renditen liefert, verlagert sich der Schwerpunkt auf Softwarelösungen, um mehr aus den Generationsspringeln zu liefern, die wir erhalten – und TAA ist ein wirksames Werkzeug bei der Erhöhung des Standes der Kunst.