Full Scene Anti-Aliasing
Ook nieuw op de GeForce 2 is ondersteuning voor Full Scene Anti-Aliasing. Geheel nieuw is het eerlijk gezegd niet, want de GeForce 256 heeft ook al de mogelijkheden om Full Scene Anti-Aliasing toe te passen. Helaas is de rekenkracht van de GeForce 256 in de meeste gevallen niet toereikend om met FSAA ingeschakeld 3D games toch nog vloeiend te laten werken, zodat we FSAA toch wel als iets nieuws bij de GeForce 2 kunnen zien.
Wat FSAA precies inhoudt, heb ik ondertussen al een aantal keren op deze website uitgelegd: kort gezegd zorgt Anti-Aliasing ervoor dat kartelrandjes, die ontstaan doordat er maar een eindig aantal pixels op het scherm beschikbaar zijn, worden ‘afgerond’. Een voorbeeld van Anti-Aliasing zie je in onderstaande figuur, waar twee keer het woord ‘Hardwareinfo.net’ te lezen is. Boven is Anti-Aliasing toegepast en onder niet. We zien duidelijk dat uitvoering zonder Anti-Aliasing er een stuk slechter uitziet, als gevolg van de duidelijke trapeffecten. De twee uitvergrotingen van de letter H laten zien hoe Anti-Aliasing in zijn werk gaat: de enkele pixels rondom het object iets in kleur te wijzigen, lijkt het object van ver af een stuk mooier afgerond.
Bij Full Scene Anti-Aliasing worden echter niet alleen de randen van 3D objecten mooi afgerond, maar wordt echt op het hele scherm Anti-Aliasing toegepast. De manier waarop de GeForce 2 chip dat doet heeft Super-Sampling. Met behulp van nevenstaande figuur zal ik het Anti-Aliasing systeem van de GeForce 2 verduidelijken. Laten we eerst in de linker kolom van de afbeelding kijken. We zien hier eerst 9 willekeurige pixels van het scherm. Op deze 9 pixels willen zo goed en zo kwaad als het gaat een klein zwart rondje tekenen. In de tweede figuur van de linker kolom zien we waar d.m.v. van de gele cirkel waar het zwarte rondje hoort te komen. In alle pixels heb ik een blauwe punt gezet, die het midden van pixel aangeven. Als het rondje nu getekend moet worden, kijkt de 3D chip waar rondje wel of niet het midden van de pixel
staat: de pixels waar dat het geval is worden zwart gekleurd, de andere niet. Het uiteindelijke resultaat zien we in de derde afbeelding in de linker kolom: het rondje is een zwart kruis geworden.
Het idee achter Super-Sampling Full Scene Anti-Aliasing is nu om een afbeelding eerst op een hogere resolutie te renderen, en daarna weer terug te verkleinen. Bij zogenaamd 2X FSAA wordt een nieuwe resolutie gebruikt die in beide richtingen twee keer zo groot is. Dat houdt dus in principe in dat voor iedere pixel twee sub-pixels gerenderd worden. In de eerste afbeelding van de tweede kolom zien we dat de 9 oorspronkelijke pixels nu zijn verdeeld in 36 sub-pixels. In de tweede afbeelding zien we de middens van de sub-pixels aangegeven en de plaats waar ons kleine rondje moet komen. Ook nu worden alle sub-pixels waarvan het midden in het rondje ligt weer zwart gekleurd en de andere blijven wit. Het resultaat zien we in afbeelding drie van de rechter kolom. Om het resultaat nu op het scherm te zetten moet deze hoge resolutie afbeelding weer teruggescaled worden naar de gewenste resolutie. Van vier sub-pixels moet dus weer telkens één normale pixel worden gemaakt. Dit gebeurt door het berekenen van de gemiddelde kleur. Van de vier sub-pixels linksboven is er bijvoorbeeld één zwart en drie wit. De gemiddelde kleur wordt dus 25% grijs. Van de vier sub-pixels midden boven zijn er twee zwart en twee wit. Hier wordt de gemiddelde kleur dus 50% grijs. Het uiteindelijke resultaat zien we in de vierde afbeelding van de tweede kolom: een groot verschil met het resultaat zonder Anti-Aliasing! Links onder in de afbeelding kun je de twee “rondjes” nu in ware grootte zien. Het zal duidelijk zijn dat de rechter, dus de stip mét Anti-Aliasing, een stuk ronder lijkt dan de linker.
Even terug naar de realiteit: Full Scene Anti-Aliasing kan dus zonder problemen op alle huidige spellen worden toegepast. In de twee afbeeldingen hieronder zie je bijvoorbeeld een screenshot van Quake 3 met behulp van de GeForce 2. De linker maakt geen gebruik van FSAA, de rechter wél. Klik op de twee afbeeldingen voor de oorspronkelijke 800x600 versies.
Het valt wel op dat de beeldkwaliteit van de rechter screenshot vele malen beter is. FSAA is dan ook niet voor niets dé nieuwe 3D techniek van dit moment.
Om het verschil nog wat duidelijker te maken zie je in onderstaande afbeelding twee keer de kleine toren van de screenshots uitvergroot: je ziet dan ook meteen het effect van FSAA veel beter.
Hoewel FSAA heel erg mooi is, heeft het wel een groot nadeel: het vraagt zeer veel extra performance van de videokaart. Bij 2X FSAA moet de 3D chip dus al vier keer zoveel pixels berekenen! Terwijl je het spel bijvoorbeeld in de resolutie 800x600 speelt, worden de 3D graphics eigelijk berekend in 1600x1200. De framerates bij 800x600 met FSAA zakken dus tot onder het niveau van 1600x1200 zonder FSAA!
De GeForce 2 heeft overigens niet alleen ondersteuning voor 2X FSAA, maar ook voor 1.5X FSAA en 4X FSAA. Die laatste optie is echter vrijwel onbruikbaar, aangezien de chip daar 16 keer zoveel pixels moet bereken<+en>: de performance zakt dan naar een onwerkbaar lage waarde.
Bij OpenGL spellen ondersteunt de GeForce 2 op dit moment overigens alleen maar 2X FSAA.
