ATi Radeon HD 2900 XT im Test: Platzhirsch oder kleiner Bruder der GeForce 8800?

Bildqualität

Moderne Grafikkarten sollten nicht nur schnell sein, sie sollen auch ein exzellentes Bild liefern. Eine Möglichkeit, um dies zu erreichen, auch wenn der gelieferte Grafik-Content des Spieles nicht allzu gut ausfällt, ist die Aktivierung von Anti-Aliasing, welches die Polygonkanten glättet, und das Hinzuschalten des anisotropen Filters, der die Texturen auch in weiter Ferne noch scharf erscheinen lässt. Da ATi und nVidia versuchen, in diesen Features den Konkurrenten zu übertreffen, erlebt man bei manch' neuer Chipgeneration eine positive Überraschung – wobei eine negative allerdings auch nicht ausgeschlossen werden kann –, da die Bildqualität sich verbessert hat. Aus diesem Grund gehört zu einem Grafikkarten-Review einer neuen Chipserie nicht nur das Testen der Geschwindigkeit, es sollte ebenfalls ein Blick auf die gelieferte Bildqualität geworfen werden.

Dabei werden wir beide Bildverbesserungsmechanismen nicht nur in der Praxis, sondern auch in der Theorie begutachten. So untersuchen wir die Qualität des anisotropen Filters mit dem oft benutzten Tool „AF-Tester“ sowie dem 3DMark06 (im Falle des R600 mussten wir leider auf den 3DMark05 zurückweichen, da das integrierte AA- und AF-Analysetool ansonsten mit der Radeon HD 2900 XT nicht starten wollte) und mit einer Spielszene aus Half-Life 2, wobei auch selbst erstellte Videos zur Kontrolle herangezogen werden. Auf den Ego-Shooter greifen wir auch bei den Untersuchungen des Anti-Aliasings zurück. Zudem werden wir die Sample-Positionen in dem Tool „FSAA-Viewer“ vergleichen. Zusätzlich kommt erneut der 3DMark06 zum Einsatz, der mit seinen Analysetools einige interessante Möglichkeiten bietet.

AA kontrolliert

Bei der G80-GPU hat nVidia einen neuen Anti-Aliasing-Modus eingeführt, der auf den Namen „Coverage Sampling Anti-Aliasing“ (CSAA) hört. Dieser bietet nicht nur den Vorteil von einer (in den meisten Situationen) besseren Kantenglättung, sondern hat zudem nur mit einem recht geringen Performanceverlust zu kämpfen. Kein Wunder, dass ATi sich etwas einfallen lassen hat, um gegen das neue CSAA bestehen zu können. Doch kommen wir erst einmal zu den gewöhnlichen AA-Einstellungen. Wie der FSAA-Viewer zeigt, hat sich bis 4xAA nichts beim Anti-Aliasing getan – dies ist aber auch nicht nötig, so ist das vier-fache Rotated Grid perfekt angeordnet. Das sich die Sampleposition leicht in die Mitte verschoben hat, ist dabei irrelevant.

Verloren gegangen auf dem R600 ist das 6xAA. Grund dafür ist das neue acht-fache MSAA (Multi-Sampling-Anti-Aliasing), das in einer Sparse-Grid-Anordnung (Rotated Grid bedeutet, dass man einen Ordered-Grid-Algorithmus, sprich mehrere Samples, die genau auf einer Linie liegen, alle um denselben Winkel dreht, während ein Sparse Grid zufällig ohne ein direkt erkennbares Schema sortiert ist) bereit gestellt wird. Die Samples sind anders als beim 8xQAA auf einem G80 sortiert. Das EER („Edge Equivalent Resolution“, beschreibt mit einem Zahlenwert die theoretische Qualität des Anti-Aliasing, wobei berücksichtigt wird, ob ein Sample mit einem anderen auf einer Linie angeordnet wird und somit die Kantenglättung nur marginal verbessert) beträgt aber sowohl beim 8xQAA auf dem G80 als auch beim 8xAA auf dem R600 8x8 (Y- und X-Achse).

Neu hinzugekommen ist eine Variante namens „Custom Filter Anti-Aliasing“, die es in einer ähnlichen, qualitativ aber nicht so hochwertigen Methode, schon einmal beim Konkurrenten gegeben hat: Quincunx Anti-Aliasing. Wer jetzt in Panik verfällt und ein völlig vermatschtes Bild vor Augen hat, den können wir zumindest teilweise beruhigen. Ja, CFAA blurt das Bild ein wenig, so schlimm wie bei Quincunx-AA ist es aber nicht. Doch dazu später mehr. Bei einem herkömmlichen Anti-Aliasing werden immer nur die AA-Samples von dem zu glättenden Pixel in der AA-Maske verwendet. CFAA geht etwas weiter und nutzt die Samples von den benachbart anliegenden Pixeln mit (es wird sich nicht auf ein einziges Pixel konzentriert, sondern auf alle umliegenden gleichmäßig), um die Geometrieglättung des gerade berechneten Pixels zu verbessern. Die „Nachbarpixel“ werden je nach Modus anders gewichtet, weswegen der Blureffekt im Bild von Modus zu Modus unterschiedlich ist.

Es gibt offiziell auf dem R600 drei verschiedene Arten des CFAA. Das 12xCFAA nutzt den „Narrow Tent Filter“, der die angrenzenden Geometriesamples der Nachbarpixel nur in einem geringen Maße nutzt und bei dem der Blureffekt theoretisch nicht allzu schlimm ausfallen sollte. Das 16xCFAA nutzt mit dem „Wide Tent Filter“ ein etwas aggressiveres Pendant, dass ebenfalls das 8xMSAA nutzt, aber nicht wie bei 12xAA vier Samples des Nachbarpixels in das Ergebnis mit einfließen lässt, sondern stattdessen gleich acht Pixel gewichtet. Der Blur-Faktor sollte bei 16xCFAA etwas höher als bei 12xCFAA liegen. Daneben gibt es noch einen 24xCFAA-Modus, der aber etwas mysteriös ist – so gibt ATi diesen offiziell an, Bilder dazu findet man aber nicht, ebenso wenig möglich war es uns, das 24xCFAA im Treiber einzustellen. Der dazu nötige Filter war schlicht und ergreifend nicht vorhanden. Mittlerweile hat ATi allerdings ein Tool veröffentlicht, mit dem auch das 24xCFAA mit dem Edge-Detect-Filter möglich ist. Darüber hinaus gibt es einen neuen 12xCFAA-Modus, ebenso mit Edge-Detect.

Das 24xCFAA sowie ein zweiter 12xCFAA-Modus nutzt, wie oben bereits erwähnt, einen so genannten „Edge Detect Filter“, der im ersten Schritt das macht, was der Name sagt: Er sucht nach Ecken in einem Bild, indem der Pixelshader deutliche Kontraständerungen untersucht. An den Eckpixeln werden dann mehr Samples mit einem hochwertigen Filter verwendet, wobei die anderen Pixel weniger gewichtet werden und in diesem Fall nur der normale „Box Filter“ zum Einsatz kommt. Dies soll den eigenen Angaben zu Folge darüber hinaus Texturflimmern bekämpfen und jegliche Unschärfe verhindern – zweifellos der interessanteste CFAA-Modus, der mit 12xCFAA aufgrund des zumindest theoretisch recht geringem Blureffekts den besten Eindruck erweckt, wenn man ihn dann aktivieren könnte. Es gibt noch ein 4xCFAA (2xAA + Narrow Tent Filter) sowie ein 6xCFAA (2xAA + Wide Tent Filter oder 4xAA + Narrow Tent Filter), die beide aber weniger interessant sind.

Das von ATi verwendete CFAA ist mehr eine Treiber- als eine Hardwaresache, denn die Direct3D-10-Spezifikation macht alles erforderlich, damit man den AA-Modus manipulieren kann. Aufgrund dessen kann man das CFAA logischerweise per Treiber beeinflussen, was ATi in Zukunft auch machen möchte, um die Qualität weiter zu verbessern. CFAA, das wohl ausschließlich im Pixelshader durchgeführt wird, funktioniert mit allen verfügbaren AA-Modi und es gibt laut ATi keine Rendertechniken, die CFAA verhindern. Sowohl bei HDR-Rendering als auch bei Stencil-Schatten (wo nVidias CSAA nicht mehr funktioniert) soll CFAA funktionieren. Einzig in OpenGL bleibt CFAA wirkungslos. Der Speicherverbrauch soll durch CFAA gar nicht oder nur gering ansteigen, was vor allem bei texturintensiven Anwendungen von Vorteil ist. Der FSAA-Viewer kann das Custom Filter Anti-Aliasing leider nicht festhalten, weswegen wir nur auf die Präsentationsfolien von ATi zurückgreifen können. Die Möglichkeit Super-Sampling-Anti-Aliasing zu verwenden, was die Geometrie und Texturen bearbeiten würde, ist weiterhin nicht gegeben.

Schauen wir uns nun das Anti-Aliasing des R600 im praktischen Grafiktool vom bekannten 3DMark an. Wie bereits erwähnt gibt es bei bis zu vier-fachem AA zwischen dem R5x0, R600 sowie dem G80 keine nennenswerten Unterschiede. Die minimale Verschiebung des Samplemusters auf dem R600 gegenüber dem R5x0 resultiert in keiner sichtbaren Verbesserung oder Verschlechterung. Im Vergleich zum G80 ist je nach Winkel mal die eine und mal die andere Lösung im Vorteil. Interessanter wird es dagegen beim 8xAA, da sich hier die Lösungen von ATi und nVidia unterscheiden. Einen grundsätzlichen Gewinner können wir nicht ausmachen, auch hier ist das Ergebnis wieder von Winkel zu Winkel unterschiedlich. Einen Totalausfall bei gewissen Winkeln, wie man es bei dem ein oder anderen Sample-Muster in der Vergangenheit schonmal bewundern konnte, gibt es auf jeden Fall nicht. Gegen das 6xAA auf einem R5x0 setzen sich beide acht-fach-Modi problemlos durch.

Einen guten Eindruck kann das 12xCFAA im 3DMark hinterlassen. Die Glättung ist größtenteils sichtbar besser als beim 8xAA, man kann es gar mit dem 16xQAA auf einem G80 aufnehmen. Hier gilt wieder die altbekannte Regel: Je nach Winkel glättet mal die eine und mal die andere GPU besser. Mit dem 16xCFAA schafft es ATi zum ersten Mal, das CSAA beim G80 zu übertrumpfen. Obwohl der 16xQ-Modi nicht viel schlechter aussieht, werden die Kanten teilweise nicht ganz so gut wie beim 16xCFAA auf dem R600 bearbeitet. Dieser Modus ist logischerweise leicht besser als das 12CFAA. Kommen wir zum Schluss nun zu einem Spiel, die wohl zweifellos wichtigste Disziplin, die ein Anti-Aliasing-Modus bewältigen muss. Doch vorher müssen wir anmerken, dass es starke Unterschiede in der Helligkeitsberechnung zwischen dem R5x0, R600 und dem G80 gibt. Dies hat aber keinerlei Auswirkungen auf die Qualität der Kantenglättung.

Das 12xCFAA mit Edge-Detection hinterlässt eine gute Figur. Das Ergebnis liegt gleichauf mit dem 12xCFAA. Das 24xCFAA hinterlässt allerdings einen faden Beigeschmack. Viele Kanten werden mehr schlecht als recht bearbeitet – wir hegen die Vermutung, dass die Treiberimplementierung des Edge-Detect-Filters noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Positiv herausstellen müssen wir, dass der Edge-Detect-Filter, wie von ATi versprochen, das Bild nicht mit einem Blur-Filter überdeckt.

In Half-Life 2 gibt es bis einschließlich vier-fachem Anti-Aliasing keinerlei große Differenzen in der Bildqualität. Einzig interessant ist eine sichtbare Verbesserung des Adaptive-Anti-Aliasing, was nun effektiver als auf dem R5x0 zu arbeiten scheint. Die Alpha-Test-Texturen werden um einiges besser geglättet, was vor allem in Bewegung positiv bemerkbar wird. Auch die direkte Konkurrenztechnologie von nVidia, die auf den Namen Transparency-Anti-Aliasing setzt, kommt nicht gegen das Adaptive-Anti-Aliasing von ATis R600-GPU an. In Half-Life 2 kann das 8xAA auf dem R600 seine vollen Stärken ausspielen und schlägt das 8xQAA von nVidia deutlich. Beinahe sämtliche Winkel werden von der ATi-Grafikkarte besser geglättet – sehr gut, ATi!. Das 8xQAA von nVidia ist keinesfalls schlecht und dem 4xAA überlegen, die Sampleanordnung scheint nVidia aber nicht so gut wie den Kanadiern gelungen zu sein. So hat ein Quervergleich mit anderen Spielen gezeigt, dass ATis Implementierung effektiver arbeitet.

Wenn man ATis 8xAA mit dem neuen 12-fachen Custom-Filter-Anti-Aliasing vergleicht, fallen sofort zwei verschiedene Dinge auf. Zweifellos, die Kantenglättung ist in Half-Life 2 sehr gut und wohl die Beste, die wir von dem R600 zu sehen bekommen haben. Weder das 16xQA noch ein anderer MSAA-Modus kommt an das Ergebnis von 12xCFAA heran. Was aber auffällt, ist eine sichtbare Unschärfe, die sich über das gesamte Bild erstreckt. Zwar ist der Blur-Effekt längst nicht so ausgeprägt wie bei nVidias altem Quincunx Anti-Aliasing, vorhanden ist er aber trotzdem. Das 16xCFAA glättet nur wenig besser als 12xCFAA, die Unschärfe fällt aber noch intensiver als bei 12xCFAA auf. Der Edge-Detect-Filter weiß in Half-Life 2 nicht zu gefallen. Weder das 12xCFAA noch das 24xCFAA sehen bedeuten besser als das herkömmliche 8xAA aus. Unterschiede fallen beim genauen Hinsehen zwar auf, diese sind aber so gering, dass man die Verbesserungen im Spielgeschehen übersieht.

Der 8xAA-Modus ist ATi auf dem R600 sehr gut gelungen und sieht ohne Zweifel besser als nVidias 8xQAA aus. Selbst das 16xQAA muss sich anstrengen, um an das acht-fache AA auf dem R600 heranzukommen. Es fällt uns allerdings schwer, eine allgemeine Wertung für das Custom-Filter-Anti-Aliasing zu geben. Ohne Zweifel, die Kantenglättung ist hervorragend und zaubert geglättete Bilder auf den Bildschirm, die vorher mit reinem MSAA noch undenkbar gewesen sind. Jedoch wird das Bild sichtbar unschärfer, was sicherlich längst nicht jedermanns Sache ist. Hier sollte jeder für sich entscheiden, was ihm wichtiger ist. Zudem muss man anmerken, dass der Blur-Effekt von Spiel zu Spiel unterschiedlich ausgeprägt ist. Wir ziehen dabei das 12xCFAA dem 16xCFAA-Modus vor. Letzteres glättet nur in seltenen Fällen besser, ist aber noch einen Tick unschärfer als das 12xCFAA. Dieser Modus ist auf jeden Fall einen Versuch wert. Die beiden Edge-Detect-Modi sind leider relativ sinnlos. Die Bildqualität steigt gegenüber 8xAA quasi nicht an. Positiv zu bemerken ist aber, dass der Edge-Detect-Filter im Gegensatz zu den anderen Filtern keinen Blur über das Bild legt.