SLI AA vs. Super AA

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Neben der eigentlichen Leistung einer Grafikkarte rückt auch die Bildqualität immer mehr in den Vordergrund, seit dem die Leistung nicht mehr nur durch die Grafikkarte gebremst wird. Auch sind nicht mehr nur die 3D-Engine Entwickler verantwortlich für die Bildqualität, sondern die Grafikkartenhersteller mit ihren Treibern selbst. Diese bieten die Möglichkeit, die Bildqualität mittels einiger Treiberoptionen noch zu optimieren. Da hierzu auch die entsprechende 3D-Leistung vorhanden sein muss, bieten Multi-VPU die beste Grundlage für höchste Qualiätseinstellungen. Für diese Multi-GPU-Lösungen bieten sowohl ATI wie NVIDIA qualitätssteigernde Antialiasing-Modi an.

Sowohl NVIDIA als auch ATI sind bestrebt, nicht nur die Performance ihrer Produkte immer weiter zu verbessern, sondern auch die Bildqualität zu optimieren. Gehört das vierfache Anti-Aliasing und eine 16fache Anisotropische Filterung bereits zum Standard, bieten SLI und CrossFire die Möglichkeit, hier noch weiter an der Qualitäts-Schraube zu drehen. Bei NVIDIA wurde dies durch das SLI Antialiasing möglich, ATI taufte seine Lösung Super AA Mode.


Zu Begin sollten wir den Begriffe Anti-Aliasing einmal erklären, bevor wir uns die Performance der verschiedenen Modi einmal näher anschauen.

Anti-Aliasing:

Das Anti-Aliasing dient grob gesprochen zur Kantenklättung und der Reduzierung des Pixel- und Linienflimmern. Dabei werden die vorhandenen Grafikinformationen einfach in einer höheren Auflösung berechnet als sie ausgegeben werden sollen. Nach der Berechnung werden die Daten einfach wieder in die Auflösung herunter gerechnet, in der sie auf dem Monitor ausgegeben werden. Das Ergebnis ist ein deutliche besseres Bild ohne störende Kanten und Treppen. Nachteile dieses Verfahrens sind natürlich der enorme Rechenaufwand, der betrieben werden muss um die Texturen und Grafiken in einer höhere Auflösung zu berechnen. Die beiden wichtigsten Anti-Aliasing Modi sind das Supersampling (SSAA) und das Multisampling (MSAA). Beim Supersampling oder SSAA wird das Bild in einer höheren Auflösung berechnet und dann heruntergerechnet, womit Farbmittelwerte entstehen. Beispielsweise wird bei 4fachem Anti-Aliasing das Bild in der Auflösung 1280x1024 Pixeln angezeigt, aber in der 4fachen Auflösung von 5120x4096 Pixeln berechnet und dann wieder auf 1280x1024 Pixel heruntergerechnet. Beim Multisampling oder MSAA wird nur an den Kanten, nicht in den Texturen Supersampling durchgeführt.

Auf den folgenden Seiten betrachten wir die technische Umsetzung seitens NVIDIA und ATI.


Beim SLI-Anti-Aliasing handelt es sich um einen neuen, eigenständigen SLI-Rendermodus, der die Antialiasing-Performance nahezu verdoppeln kann, indem die Anti-Aliasing-Berechnungen auf zwei Grafikkarten aufgeteilt werden. Wenn das SLI Anti-Aliasing aktiviert ist, kann der Benutzer unter zwei neuen Anti-Aliasing-Optionen wählen: SLI8x und SLI16x.

Wie oben erwähnt setzten sich das SLI8x und das SLI 16x aus den bereits im Single-GPU Betrieb bekannten Modi zusammen. Dabei handelt es sich um das 4x Multisample FSAA und das 8xS FSAA, welche mit Hilfe von folgenden Schaubildern erklärt werden können.

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Sind 4x Multisample FSAA und 8xS FSAA auf den einzelnen Grafikkarten berechnet und dann zu 8x SLI FSAA und 16x SLI FSAA zusammen gesetzt.

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Aktiviert wird das SLI-Anti-Aliasing einfach über den Forceware Treiber. Allerdings ist die entsprechende Treiberoption nicht sofort verfügbar, sondern muss erst mit Hilfe des Coolbits Registry Eintrags freigeschaltet werden. Dann kann in den Qualitätseinstellungen die "Globalen Treiber-Einstellungen" auf "Erweiterte Einstellungen" gesetzt werden. Nun muss der Multi-GPU Rendering Modus ausgewählt werden. Wählt man nun den SLI-Anti-Aliasing Modus aus, wird das Anti-Aliasing SLI8x und SLI16x freigeschaltet.

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Folgende von NVIDIA erstellte Beispielbilder zeigen die Verbesserungen in der Bildqualität durch Ändern der Antialiasing-Option von der Standardeinstellung 4x AA in SLI16x AA.

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Werfen wir nun einen Blick auf die ATI Super AA Mode.


Der neue CrossFire Super AA Mode erlaubt es ähnlich wie das SLI Anti-Aliasing eine weitaus höhere Anzahl an Referenzpunkten für einen Pixel zu setzen, um diesen dann mittels des Anti-Aliasing Verfahrens zu berechnen. Auch die Funktionsweise ist ähnlich. Jede GPU rendert den gleichen Frame mit aktiviertem Anti-Aliasing, verwendet jedoch andere Referenzpunkte. Haben beide GPUs ihren Frame berechnet, werden sie mittels der CrossFire Compositing Engine zusammen gesetzt. So wird jedes darzustellende Bild mit der doppelten Anzahl an Referenzpunkten berechnet. Aus 4x und 6x AA werden z.B. 8x und 12x AA.

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Zum Super AA Mode 10x und 14x gelangt man natürlich nicht über diese einfach Multiplikation des Anti-Aliasing zweier Grafikkarten, sondern durch die Kombination von 2x Supersampling (SSAA) mit 4x bzw. 6x Multisampling (MSAA).

Auch bei ATI gestaltet sich die Aktivierung des Super AA Modus recht einfach. Im Catalyst Treiber stehen folgenden Optionen nach der Aktivierung des CrossFire Betriebes zur Verfügung.

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Bevor wir die einzelnen Benchmarks betrachten, wollen wir uns das Testsystem einmal näher anschauen.


Bereits die ersten SLI Tests vor gut einem Jahr zeigten: Ohne leistungsstarkte CPU, lässt sich kaum ein Vorteil aus einem SLI-System erzielen. Ähnliches lässt sich natürlich auch für ein CrossFire System schlussfolgern. Daher griffen wir bei diesem Test auch auf leistungsstarke Komponenten zurück, um die Multi-VPU Systeme auch entsprechend unterstützen zu können. Leider ist es derzeit noch nicht möglich, ein CrossFire System bestehend aus zwei ATI Radeon X1800 XT oder XL Karten unter die Lupe zu nehmen, um diese gegen ein NVIDIA GeForce 7800 GTX oder GeForce 7800 GTX 512 Gespann laufen zu lassen. ATI ist noch nicht in der Lage entsprechende Grafikkarten in ausreichender Stückzahl zu liefern. Die ersten Modelle sollten in den nächsten Tagen im Handel erhältlich sein.

Neben den beiden Mainboards Sapphire Pure CrossFire PC-A9RD480 und dem ASUS A8N32-SLI Deluxe viel unsere Wahl noch auf einen AMD Opteron 150 für den Sockel 939, der sich durch seine ausgezeichneten Overclocking Möglichkeiten auszeichnet.

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Um eine möglichst praxisnahe Situation zu simulieren, takteten wir die CPU mittels Erhöhung des HTT Taktes auf 2.800 MHz, um so das Niveau eines AMD Athlon 64 FX-57 zu erreichen. Bewusst wurde ein Single-Core Prozessor ausgewählt, da bisher nur NVIDIA Grafikkarten durch den neuen Forceware Treiber von Dual-Core Prozessoren profitieren. ATI will seinen nächsten Catalyst-Treiber der mitte Dezember erwartet wird ebenfalls dann für Dual-Core Prozessoren optimieren.

Um den jeweils zwei Grafikkarten noch einmal richtig Dampf zu machen, übertakteten wir die CPU auf dem ASUS A8N32-SLI noch einmal kräftig, können die damit erlangten Werte dann natürlich nicht mit dem ATI-System vergleichen.

Als Arbeitsspeicher setzt wir den von Corsair vor wenigen Wochen vorgestellten TWINX2048-3500LLPRO ein, der selbst bei Taktraten von 234 MHz, also DDR468 noch mit Timings von 2-3-2-6-1T glänzen kann.

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Hardware:

Prozessor:
AMD Opteron 150 für Sockel 939
Takt : 2.808 MHz mit 234 MHz Referenztakt

Speicher:
2x 1024 MB Corsair TWINX2048-3500LLPRO
Dual-Channel Modus
Timings : 2-3-2-6-1T

Mainboards:
Sapphire Pure CrossFire PC-A9RD480
ASUS A8N32-SLI Deluxe

Grafikkarten:
2x NVIDIA GeForce 6600 GT
2x NVIDIA GeForce 6800 GT (NVIDIA GeForce 6800 Ultra auf GT Niveau getaktet)
2x NVIDIA GeForce 6800 Ultra
2x NVIDIA GeForce 7800 GTX
2x NVIDIA GeForce 7800 GTX 512
ATI Radeon X850 XT
ATI Radeon X850 XT PE
ATI Radeon X850 CrossFire Edition

Betriebssystem:
Windows XP SP2

Treiber:
NVIDIA Forceware 81.94
NVIDIA nForce4 6.82
ATI Catalyst 5.11

Benchmarks:

Um die verschiedenen Anti-Aliasing Modi testen zu können, aktivierten wir wie auf den vorhergehenden Seiten beschrieben das SLI16x und 14x Super AA.

Beginnen wir nun mit dem interessanten Teil dieses Artikels, den Benchmarks.


Quake 4 1024x768 16xAA/14xAA und 16x AF (ID Software)

Quake 4 basiert auf der Doom 3 Engine und wurde um einige Effekte aufgebort. Ob Quake 4 sich auch im Multiplayer gegen seinen legendären Vorgänger Quake 3 Arena durchsetzen kann wird die Zeit zeigen. In unseren Benchmarks leistet es seinen Dienst mittels einer eigens erstellten Timedemo.

Quake 4 1280x1024 16xAA/14xAA und 16x AF

Quake 4 1600x1200 16xAA/14xAA und 16x AF

Die beiden ATI CrossFire Systeme setzen sich zwischen die SLI Systeme bestehend aus jeweils zwei NVIDIA GeForce 6800 GT und GeForce 6800 Ultra Karten. Untereinander reihen sich die SLI Systeme sehr schön wie erwartet auf. Mit 16xAA/14xAA und 16x AF ist aber ein flüssiges Spielvergnügen wohl nur noch auf dem mit 3.1 GHz übertakteten System mit zwei übertakteten GeForce 7800 GTX 512 möglich.


Doom 3 1024x768 16x AA/14x AA und 16x AF (ID Software)

Doom 3 - sicherlich das Spiel des Jahres 2004. Der atmosphärische Ego-Shooter hat Schocker-Stimmung, gutes Gameplay und geniale Grafik zugleich und darf natürlich auch nicht in einem Grafikkarten-Test fehlen. Wir verwenden für den Benchmark die klassische Doom3-Demo demo001 mit verschiedenen Einstellungen. Wichtig dabei ist, dass der Benchmark mehrmals durchlaufen soll, da der Benchmark zunächst die Daten von der Festplatte cachen muss, um zuverlässige Ergebnisse zu bekommen.

Doom 3 1280x1024 16x AA/14x AA und 16x AF

Doom 3 1600x1200 16x AA/14x AA und 16x AF

Bei Doom 3 zeigt sich das gleiche Bild. Hier sehr deutlich zu sehen, welchen Vorteil die NVIDIA GeForce 7800 GTX 512 Karten mit ihrem doppelten Speicherausbau gegenüber der GeForce 7800 GTX entwickeln.


F.E.A.R. 1024x768 16x AA/14x AA und 16x AF (Monolith)

F.E.A.R. dürfte einer der Tip-Hits des Jahres 2005 sein. Nicht nur die Story wirkt fesselnd, sondern auch die Grafik bindet. Kaum ein Spiel belastet dank einer starken Physik Prozessor und Grafikkarte derart stark und verwendet dabei sämtliche bisher verfügbare 3D-Technologien.

F.E.A.R. 1280x1024 16x AA/14x AA und 16x AF

F.E.A.R. 1600x1200 16x AA/14x AA und 16x AF

Bei der niedrigsten Auflösung skalieren die SLI Systeme sehr schön. Erst bei höheren Auflösungen können sich die NVIDIA GeForce 7800 GTX und GeForce 7800 GTX 512 Systeme etwas absetzen. Bei 1024x768 müssen sich die CrossFire Systeme sogar den zwei NVIDIA GeForce 6600 GT geschlagen geben.


Counter Strike: Source 1024x768 16x AA/14x AA und 16x AF (Valve)

Counterstrike Source ist ein leistungsfähiger Benchmark - er nutzt optische Effekte, die man in Half Life 2 findet und demnach ist er ein recht leistungsfähiger Indiz dafür, wo es Grafikkartentechnisch bei Half Life 2 eng werden könnte. Wir verwenden ihn bei Mainboardreviews in niedriger Auflösung, um auch eine Aussage für die Leistungsfähigkeit der Mainboards geben zu können. Hier können wir mit einer hohen Auflösung und Antialising die Last auf die Grafikkarte verschieben.

Counter Strike: Source 1280x1024 16x AA/14x AA und 16x AF

Counter Strike: Source 1600x1200 16x AA/14x AA und 16x AF

Erstmals im Counter-Strike: Source Benchmark können sich die beiden ATI CrossFire Systeme auch gegen ein SLI Gespann zweier NVIDIA GeForce 6800 Ultra Karten durchsetzen.


Half-Life 2: Lost Coast 1024x768 16x AA/14x AA und 16x AF (Valve)

Half-Life 2: Lost Coast dient bisher weniger dem Spielspaß, der nur wenige Minuten wehrt, sondern der Demonstration der High-Dynamic Range Lighting (HDR) Technik. Diese lässt Lichteffekte deutlich realistischer aussehen.

Half-Life 2: Lost Coast 1280x1024 16x AA/14x AA und 16x AF

Half-Life 2: Lost Coast 1600x1200 16x AA/14x AA und 16x AF

Im ersten HDR Benchmark ist ein großer Sprung zwischen der NVIDIA GeForce 6800 und GeForce 7800 Serie zu erkennen. Offenbar hat NVIDIA hier gute Arbeit geleistet oder aber beim NV40 noch etwas geschlampt.


BattleField 2 1024x768 16x AA/14x AA und 16x AF (EA Games)

Battlefield 2 versetzt den Spieler in einen gnadenlosen Kampf im 21. Jahrhundert. Hierbei wird er von einem ganzen Team unterstützt, welches ihm dabei hilft, den Feind auf gegnerischem Terrain zu bezwingen.

BattleField 2 1280x1024 16x AA/14x AA und 16x AF

BattleField 2 1600x1200 16x AA/14x AA und 16x AF

Auch bei BattleField 2 zeigen sich klare Vorteile für die NVIDIA GeForce 7800 Serie. Hier ist in allen Auflösungen noch ein Spielen möglich, ohne das man Performanceeinbrüche erwarten muss.


Call of Duty 2 1024x768 16x AA/14x AA und 16x AF (Activision)

Call of Duty 2 ist der Nachfolger des erfolgreichen ersten Teils. Die zweite Generation besticht wieder durch eine ausgezeichnete Grafik und kann auch in Sachen Gameplay überzeugen.

Call of Duty 2 1280x1024 16x AA/14x AA und 16x AF

Call of Duty 2 1600x1200 16x AA/14x AA und 16x AF


Bei der der höchsten Auflösung  brechen alle ATI CrossFire Systeme sowie die SLI Gespanne ab der NVIDIA GeForce 6800 Ultra ein.


Die Fragen, ob nun ATI oder NVIDIA die qualitativ bessere High-End Anti-Aliasing-Lösung haben, muss offen bleiben. Diverse Tests der Bildqualität bescheinigen weiterhin ATI und dem dazu passenden Catalyst-Treiber die bessere Ausgabequalität. Geht es jedoch um die Performance bei 16x bzw 14x Anti-Aliasing, liegen die NVIDIA Systeme dank Generationenvorsprung weit vorne. Erst wenn wir ein ATI Radeon X1800 CrossFire-System ebenfalls durch die Benchmarks jagen, dürfte das Bild komplett sein. In dieser Konfiguration sollte ATI ebenso wie die NVIDIA-High-End-GPUs mithalten können.

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Wer auf der Suche nach der ultimativen Darstellungsqualität ist, der wird sicher seine Freunde an SLI Anti-Aliasing und ATI Super AA haben. Natürlich setzt dies ein entsprechendes System vorraus. "Ältere" Grafik-Generartionen haben mit diesen High-End Qualitätseinstellungen so ihre Schwierigkeiten und so sollten hier die entsprechenden Treiberoptionen nur gesetzt werden, wenn auch die passende Hardware vorhanden ist.

Deutlich wird dies daran, dass der Geschwindigkeitsvorsprung von einem übertakteten Athlon 64 auf 3.1 GHz und die übertakteten GeForce 7800 SLI 512 gut zu sehen waren und teilweise deutlich vor den Standard-Setups lagen. Hier bringt zusätzliche Grafik- und CPU-Power also noch einmal einen kleinen Leistungsschub.

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