Was ist anisotropes Filtern?

Anisotrope Filterung ist eine Technik, die im Bereich der 3D-Rechentechnik verwendet wird, um die Bildqualität von Texturen auf gerenderten Oberflächen zu verbessern, die relativ zum Betrachter geneigt sind. Dies wird durch Eliminieren von Aliasing erreicht, das für die gezackte oder pixelige Qualität einiger Grafiken verantwortlich ist. Zusätzlich zu seinen Anti-Aliasing-Eigenschaften reduziert diese Filterung auch das Unschärfen von geneigten Texturen, eine Verbesserung gegenüber früheren Filtertypen, die als bilineare und trilineare Filterung bekannt sind. Ein wichtiger Unterschied der anisotropen Filterung im Vergleich zu anderen Anti-Aliasing-Methoden besteht darin, dass sie nur die Texturen einer Form beeinflusst, nicht aber die Form selbst.

Mitte und Ende der 1990er Jahre entwickelt, unterstützen die meisten modernen Grafikkarten heute anisotrope Filterung, die normalerweise innerhalb einer bestimmten Anwendung aktiviert oder deaktiviert werden kann. Anisotropes Filtern ist ein übliches Merkmal in Computerspielen und ist ziemlich hardwareintensiv und kann auf verschiedene Stufen eingestellt werden, um entweder die Grafikqualität oder die Rechenleistung zu verbessern. Der Grad der Filterung wird als Verhältnis gemessen, wobei 4:1 doppelt so scharf ist wie 2:1. Rückläufige Renditen werden im Allgemeinen erlebt, je größer das Verhältnis wird, wobei 16:1 nur geringfügig schärfer als 8:1 ist und so weiter. Der Performance-Kompromiss verringert sich in gleicher Weise, da weniger zusätzliche Pixel gefiltert werden, was eine geringere zusätzliche Belastung der Hardware bedeutet.

Die anisotrope Filterung funktioniert durch die Überwachung einer gegebenen Textur auf einer Pixel-für-Pixel-Basis und das Abbilden eines Musters basierend auf der projizierten Form der Textur bei jedem Pixel. Bei extremen Winkeln kann ein einzelnes Pixel den Bereich enthalten, der von einer großen Menge an Texturdaten verwendet wird. Auf diese Weise kann der Filterprozess sehr datenintensiv werden, und trotz Fortschritten wie dem Caching von Textursamples können je nach verwendetem Spiel oder Anwendung und der jeweiligen Szene, die gerendert wird, große Mengen an Speicherbandbreite benötigt werden. Angesichts der extrem anstrengenden Natur der anisotropen Filterung auf Hardware haben einige Grafikkartenhersteller die Filterung für gängige geometrische Winkel, die in Spielen gesehen werden, wie Wände, Böden und den Himmel, optimiert.

Angesichts seiner Stärken bei der Verbesserung der Qualität von abgewinkelten Texturen sind die Auswirkungen der anisotropen Filterung am deutlichsten in Spielen mit einem Gelände, das sich über große Entfernungen erstreckt, wie z. B. Ego-Shooter und Flug- oder Rennsimulatoren. Spiele, die weniger geeignet sind, um anisotrope Filter auszunutzen, umfassen Genres wie Echtzeitstrategie- und Sportsimulationen, bei denen der Großteil des Bildschirms oft von einem statischen Hintergrund eingenommen wird.