DirectX 11 Tesselation vs Unlimited Details – 2 neue Grafiktechnologien


In der aktuellen c’t gibt es einen interessanten Artikel über das neue DirectX 11 Tesselation.
Dieser Überbegriff umfasst mehrere Technologien und Algorithmen, die das bisherige Konzept der Computergrafik optimieren soll. 3D Objekte, bestehend aus Polygonen, konnten bisher nur verbessert werden, wenn man die Polygonanzahl des Objekts erhöhte und somit das Drahtgitter verfeinerte. Dafür werden allerdings zusätzliche Designer oder zusätzliche Zeit benötigt, also zusätzliche Kosten.
Dank Tesselation müssen die 3D Objekte nicht weiter verfeinert werden, Tesselation verfeinert sie selbst.
Dazu werden Farbinformationen der, auf den groben 3D Objekten liegenden, Textur ausgewertet und zusätzliche Polygone geschaffen. Solange das grafische Objekt also eine anständige Textur besitzt, kann Tesselation das bestehende Gittermodell verfeinern. Dabei erschafft es Vertiefungen, Erhebungen oder Verformungen auf der Oberfläche des eigentlich simpleren Objekts. Diese zusätzlichen Strukturen verhalten sich wie komplexe, detaillierte, manuell durch Gamedesigner entworfene Modelle. Sie können auf sich selbst Schatten werfen oder Lichtreflexionen korrekt darstellen.

Damit sich jeder visuell etwas darunter vorstellen kann, hier ein Video des Unigine-Engine „Heaven“ Benchmark:

Gleich am Anfang seht ihr eine Treppe, ohne Tesselation war das nur eine glatte Schräge. Die Textur wurde ausgewertet und es konnten allein durch Farbinformationen Stufen nachgebildet werden.
Mittlerweile gibt es noch 2 weitere Benchmarks, die Tesselation richtig ausreichen und wirklich beeindrucken, Download empfohlen!

Tesselation bei Wasser, ebenso beeindruckend:

Ich freue mich auf die ersten Spiele, die von der Technik richtig gebraucht machen.
Laut c’t benutzen derzeit nur wenige Spiele die Technologie und dann auch nur kaum sichtbar. Als Beispiele werden Dirt 2, Lord of the Rings Online, Dungeons and Dragons Online Eberron Unlimited, Stalker – Call of Pripyat oder Rebellions Alien vs Predator genannt.

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Die 2. Technologie ist mir komplett neu, ein Freund berichtete mir letztens in der Diskussion über Tesselation darüber. Sie wird von den Entwicklern simpel als „Unlimited Detail“ bezeichnet.
Das Prinzip ist folgendes:
Bei einer Auflösung von 1024×768 hat das Bild fast 800.000 einzelne Bildpunkte, Pixel. Daraus setzt sich das Bild logischerweise zusammen.
Seit es (ernstzunehmende) Spiele gibt werden diese durch Polygonobjekte realisiert. Die Grafikkarte bekommt eine Fülle von räumlichen Gittern, belegt diese mit einer Textur und kann diese dann darstellen. Bewegt sich z.B. die Kamera so dreht sich einfach nur das bereits berechnete Objekt, es wird nicht für jeden Frame neu erstellt denn es wurde bereits berechnet.
Unlimited Detail verfolgt den Ansatz, Objekte nicht aus 2-dimensionalen Polygonen sondern aus einzelnen Bildpunkten, Pixeln, zu erschaffen. Ein Objekt besteht dann nicht aus 20 Polygonen sondern aus 20.000 bis 200.000 Bildpunkten. Eine Szene besteht damit aus Milliarden von Bildpunkten, wenn man die theoretisch vorhandenen zählt, aus denen die Objekte geschaffen sind. Aber die Grafikkarte brauch ja nur den aktuellen Frame berechnen. Nur die in dieser Millisekunde dargestellten, fast 800.000, Pixel müssen tatsächlich berechnet und dargestellt werden. Dass die Szene aus Milliarden von Bildpunkten existiert ist egal, solange die Auflösung des Spiels nicht zu hoch wird. Denn die Auflösung bestimmt den Aufwand pro zu berechnenden Frame. Bei 1920×1080 wären das schon fast 2,1 Millionen Pixel. Bei flüssigen 30 Frames pro Sekunde wären das 63 Millionen Bildpunkte, das klingt recht aufwändig. Laut Entwickler soll diese Technik allerdings genauso performant sein wie eine ähnliche designte Polygonlandschaften bei der gleichen Auflösung.
Ich hoffe ich habe auch das einigermaßen sinngemäß wiedergegeben und da sich sicher niemand etwas darunter vorstellen kann, hier die Early Preview mit Entwicklerkommentaren:

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Die Technologie wird darin grundlegend erklärt. Jedoch wurde nur eine praktische Umsetzung beim Nachbau einer Rome – Total War Szene gezeigt. Diese hat mich auch nicht wirklich überzeugt, irgendwie total überladen. Aber hier 2 weitere Videos mit etwas mehr Details auch mehr in Bezug auf Spiele und im ständigen Vergleich zu Polygon-Spielen:
Teil 1
Teil 2

Mich interessiert eure Meinung. Was haltet ihr von Tesselation und wie findet ihr Unlimited Details? Wer wird das Rennen machen oder gibt es vielleicht sogar noch einen weiteren Konkurrenten, was ist mit Echtzeit-Raytracing? Komplexes Thema, yay! 🙂

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7 Kommentare

  1. Kommt das mir nur so vor oder ruckelt dieses „Unlimited Detail“ die ganze Zeit nur? Und was mich auch mal interessieren würde: Die sprechen die ganze Zeit von „Unlimited Point Cloud Data“. Wo kommen denn die unendlich vielen Punkte her? Von unendlich großen Festplatten? ^^

  2. Also an sich ist das keine sehr flüssige Aufnahme aber da weiß man jetzt nicht ob das am Testsystem oder an der Videoaufnahme liegt.
    Und wo die Szenarien mit den Milliarden oder Billionen von Punkten herkommen bzw. wie groß ein solches Szenario in Dateiform wäre, keine Ahnung.
    Vielleicht wäre das ja sogar weniger als bisherige Polygonmaps ^^

  3. Da ist ja auch ne ganze Menge los auf dem Bild, viel glasige Effekte, Lichtquellen, Objekte. Ich bezweifel irgendwie noch, dass die Technologie großen Einzug in die Spielewelt bekommt, oder irre ich mich da?
    Das scheint mir alles viel zu komplex zu sein, schon bei kleineren Szenen.
    Viele aktuelle Ray Tracing Trailer sehen ja schon verdammt gut aus aber zeigen meist nur 1 unbewegliches Objekt in einer Kulisse, nichts weiter groß. Und das ist dann schon aktuellste Technologie auf High-high-end PCs.

  4. Heftig find ich das: http://www.youtube.com/watch?v=zbokPe4_-mY

    Allerdings muss man dazu sagen, dass die Qualität die dort erreicht wird, bei einem PC Game zuviel des guten ist. Selbst HD rechtfertigt nicht den Aufwand, den man betreibt für ein realistisches Bild. Da müssen schon 4k minimum ran, damit man optisch was davon hat.

    Btw: ich weiß jetzt warum ich 3D Kino/TV nicht mag… ich seh immer noch leicht die doppelten Bilder. Das stört mich und strengt meine Augen an… ich bin was Optik angeht anspruchsvoll 🙂

  5. Wow das Video sieht schon ziemlich krass aus.
    Aber ein PC mit 80 Threads und fast 300GB RAM hat nunmal nicht jeder zu Hause und wie du schon sagst, diese megafeine Grafik hätte zumindest in Computerspielen gar keinen Sinn, da man sie nicht annähernd auskosten könnte.

    Du mit deinem empfindlichen Augen 😀
    Versteh gar nicht was man groß noch an 1080p nörgeln kann. Aber sobald 2K Filme Standard sind wird es mir mit dem Übergang von Video zu DVD oder von DVD zu Blu Ray sein, man nörgelt über die ältere Technik ^^

  6. 4k ist Minimum, du kennst mich 🙂

    Unser Raytracer ist jetzt schon deutlich schneller geworden und wir sehen noch Verbesserungspotential. Momentan liegen wir bei 40% der ursprünglichen Zeitdauer…

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