Anti Aliasing erklärt: Definition, Typen & funktion

Jeder von uns hat sie schon mal in den Grafikeinstellungen seines Lieblingsspiels gefunden - die Option Anti-Aliasing. Wahrscheinlich habt ihr damit auch schon rumgespielt, konntet aber keinen merklichen Unterschied in der Grafik feststellen.

Was also ist Anti-Aliasing genau und wie wirkt es sich auf die Grafik von PC-Spielen aus? Wie funktioniert es und wo liegen die Unterschiede zwischen den einzelnen Typen? Dies und mehr erfahrt ihr hier!

Was ist Anti-Aliasing?

Anti-Aliasing (auch Antialiasing oder kurz AA genannt) bedeutet auf Deutsch Kantenglättung. Antialiasing wird häufig verwendet, um Spiele weniger kantig aussehen zu lassen. Es ist eine Technik zum Glätten gezackter Kanten durch Mischen benachbarter Pixel mit derselben Farbe. Dies erzeugt ein klareres Bild, das realistischer aussieht.

Es gibt verschiedene Arten von Anti-Aliasing-Methoden, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen (stellen wir euch weiter unten vor).

Die meisten PC-Spiele haben eine Option in den Grafikeinstellungen, mit welcher Anti-Aliasing in mehreren Stufen (x2, x4, x8 - höhere Multiplikatoren beanspruchten die Grafikkarte mehr) angepasst werden kann. Bei manchen PC-Spielen müsst ihr Antialiasing aktivieren, wenn ihr das Spiel zum ersten Mal startet. Zudem kann AA bei manchen Grafikkarten auch in der dazugehörigen Software eingestellt werden.

Wie funktioniert Anti-Aliasing?

Bevor wir uns die Antialiasing-Arten näher ansehen müssen wir erst mal verstehen, was Anti-Aliasing bewirkt und wie es die Gaming-Grafik verbessert. Dazu müssen wir etwas weiter vorne anfangen.

Die Bilder auf eurem PC-Monitor bestehen aus Tausenden kleiner Quadrate, die Pixel genannt werden. Jedes Pixel ist eine einzelne Farbe.

Jedes Bild auf eurem Monitor besteht aus Tausenden von farbigen Pixeln.

Bilder mit vertikalen oder horizontalen Linien zu erstellen ist einfach, da die quadratischen Pixel perfekt ausgerichtet sind, wenn sie nebeneinander platziert werden.

Aber es ist schwieriger, Bilder mit Kurven und diagonalen Linien zu erstellen. Um diagonale Linien zu erzeugen, müssen die Pixel Punkt an Punkt ausgerichtet werden, wodurch ihre gezackten Kanten sichtbar werden. Der offizielle Begriff für diese Verzerrung ist "Aliasing", aber die meisten kennen das Phänomen als "Zacken" oder den "Treppeneffekt".

In einem Spiel habt ihr sicherlich schon mal eine sich krümmende Linie bemerkt, die anstatt eines Bogens eher wie eine Treppe aussieht.

Wir halten also fest: Glatte Kurven sind auf einem Monitor (der Bilder als Pixel darstellt), schwer zu rendern. Aus diesem Grund wirken geschwungene Linien in Spielen eher gezackt.

Anti-Aliasing versucht dieses Problem zu lösen, indem die Kanten geglättet werden. Wie schafft es Anti-Aliasing jedoch, Kanten zu glätten? Auch wenn es verschiedene Arten gibt, funktioniert diese Technologie im Kern immer gleich: Die Pixel an den Rändern eines Bildes werden abgetastet. Durch die Verwendung der abgetasteten Farben blendet die Technologie das Erscheinungsbild gezackter Kanten aus, indem Pixel vermischt werden.

Aus diesem Grund bemerkt man in Spielen einen leichten Unschärfeeffekt an den Bildrändern. Dies geschieht durch das Anti-Aliasing welches versucht, gezackte Kanten so glatt wie möglich zu machen.

Wenn ihr ein Spiel mit einer höheren Auflösung ausführt ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass ihr kantige Linien finden werdet. Denn hohe Auflösungen haben genügend Pixel, um gezackte Kanten weniger sichtbar zu machen.

Hohe Auflösungen erfordern jedoch mehr Rechenleistung. Habt ihr also nicht die entsprechend starke Hardware, dann ist dies häufig keine Lösung.

Wenn ihr eure Auflösung nicht erhöhen könnt um unschöne Ecken zu entfernen, dann kann Antialiasing eine Alternative sein.

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Verschiedene Arten von Anti-Aliasing

Während die allgemeine Idee hinter Anti-Aliasing dieselbe ist, gibt es dennoch viele Techniken die alle etwas anders funktionieren.

Die meisten AA-Methoden können in zwei Typen eingeteilt werden:

• Räumliches Anti-Aliasing
• Anti-Aliasing nach der Verarbeitung

Schauen wir uns die Unterschiede an.

Räumliches AA

Bei räumlichen AA-Methoden erhält ein Bild mit niedriger Auflösung die Farbgenauigkeit eines Bildes mit hoher Auflösung. Die neuen Farben tragen dazu bei, dass die Pixel besser miteinander verschmelzen und zackige Kanten weniger sichtbar werden.

Dies funktioniert, da höhere Auflösungen mehr Pixel verwenden und dadurch bessere Bilder erzeugen. Mit mehr Pixeln gibt es eine größere Farbvielfalt im Bild - und mehr Farbe bedeutet mehr Details in der Pixelwelt.

SSAA

Supersampling Anti-Aliasing (SSAA) ist eine der effektivsten räumlichen Methoden. Es ist auch als "Full-Scene Antialiasing" (FSAA) bekannt.

SSAA sorgt dafür, dass eure Grafikeinheit Spiele mit einer höheren Auflösung rendert. Von dieser größeren Auflösung wird das Bild heruntergerechnet. Das Rendern dieser höheren Auflösung erhöht auch die Anzahl der angezeigten Pixel, wodurch für unser Auge ein schärferes Bild entsteht.

Auch wenn SSAA effektiv ist, braucht ihr dafür eine schnelle Grafikkarte mit ordentlich VRAM, sowie generell ein leistungsstarkes System.

MSAA

MSAA (Multisample Anti-Aliasing) ist eine der gebräuchlichsten Techniken, da sie einen Kompromiss zwischen Ressourcenhunger und Grafikqualität eingeht.

Sie verwendet geometrische Formen und Farbmanipulationen, um die Illusion von Glätte zu erzeugen. Hierbei werden nur die Kanten der Polygone geglättet, die Texturen nicht. Dadurch wird euer System etwas weniger belastet.

Bei MSAA könnt ihr einen Multiplikator von zwei bis acht einstellen, je höher desto besser die Bildqualität - einhergehend mit einer höheren Belastung des PCs. Obwohl MSAA eine geringere Auswirkung auf eure Rechenleistung hat, kommt es nicht an die Qualität von SSAA ran.

CSAA

Coverage Sampling Anti-Aliasing ist die AA-Lösung von NVIDIA, die sehr ähnlich wie MSAA funktioniert. Der Unterschied zu MSAA besteht darin, dass es eine viel bessere Leistung bietet und nur auf NVIDIA-Karten verfügbar ist.

CSAA lässt eure Grafikeinheit erkennen, ob ein Polygon in einem Bild vorhanden ist. Es bestimmt, welche Teile des Polygons wahrscheinlich eckige Kanten haben wird und führt dann eine Hochrechnung nur dieser Pixel durch.

EQAA

Natürlich hat AMD eine Antwort auf die exklusive AA-Lösung von NVIDIA entwickelt. Enhanced Quality Anti-Aliasing (EQAA) verhält sich ähnlich wie CSAA und MSAA. Dabei wird der Fokus darauf gesetzt, dass eure GPU nicht überlastet werden soll. Laut AMD soll EQAA eine verbesserte MSAA-Version sein, welche mehr Qualität bei gleichzeitig geringerer Belastung des Videospeichers bietet.

Post-Processing AA (Antialiasing nach der Verarbeitung)

Beim nachträglichen Anti-Aliasing wird jedes Pixel nach dem Rendern leicht verschwommen dargestellt. Es handelt sich also auch um eine Rendering-Technik, ähnlich wie DLSS.

Die GPU bestimmt, wo sich die Kante eines Polygons befindet, indem sie den Farbkontrast zwischen jeweils zwei Pixeln vergleicht.

Der Nachteil der Nachbearbeitungsmethode besteht darin, dass eure Grafik in Spielen möglicherweise zu verschwommen erscheint. Die Unschärfe macht sich beim Spielen mit sehr genauen Texturen und dynamischer Beleuchtung stärker bemerkbar.

Vorteilhaft ist bei dieser Methodik jedoch, dass sie sehr schnell ist und viel weniger Rechenleistung benötigt als die räumlichen Methoden.

FXAA

Ihr wollt Kantenglättung, habt aber keine Höllenmaschine daheim rumstehen? Dann ist NVIDIAs FXAA (Fast Approximate AA) möglicherweise was für euch, da es die PC-Ressourcen am wenigsten beansprucht. Anstatt Berechnungen zu den Farben und der Geometrie eines Spiels durchzuführen, verwischt es einfach die gezackten Kanten. Infolgedessen erzeugt es normalerweise ein insgesamt unschärferes Bild, aber euer PC wird kaum beansprucht.

MLAA

AMDs Gegenstück zu FXAA ist MLAA (Morphological AA). Es ist eine formbasierte Anti-Aliasing-Methode, die Nachbearbeitungsfilter für die Kantenglättung verwendet. Vielen Nutzern zufolge beansprucht MLAA euer System jedoch etwas mehr als FXAA.

SMAA

Morphologisches Subpixel-Anti-Aliasing kombiniert MLAA mit den räumlichen SSAA- und MSAA-Techniken. Entwickelt von einem Studenten in Zusammenarbeit mit Crytek, wird diese AA-Methode gerade bei Gamern immer beliebter.

Sie glättet Pixel mit der gleichen Unschärfemethode wie MLAA und FXAA, verwendet aber auch Supersampling, um das gesamte Bild zu schärfen. Die Bildqualität ist mit der von MLAA/FXAA vergleichbar (oder besser), erfordert aber noch weniger Rechenleistung.

CMAA

Ein von Intel entwickelter Algorithmus. CMAA (Conservative Morphological Anti-Aliasing) ist eine Kombination aus FXAA und SMAA ist. Hierbei gibt es weniger Unschärfe als mit FXAA, aber ein weicheres Bild als mit SMAA. Die Leistungseinbußen liegen ungefähr zwischen den beiden vermischten Methoden.

TXAA

Temporales Anti-Aliasing (TXAA) ist eine sehr komplexe und relativ neue Methode, die nur bei aktuelleren Grafikkarten zu sehen ist. Es wird sowohl Supersampling als auch Unschärfe verwendet, um Kantenglättung zu erreichen.

Mit TXAA bekommt ihr ein besseres Bild als mit MLAA oder FXAA, aber TXAA erfordert viel mehr Rechenleistung. Und da die Unschärfemethode verwendet wird, wirkt eure Grafik möglicherweise immer noch etwas unsauber.

TSSAA

TSSAA (Temporales Super-Sampling-Anti-Aliasing) wird bei Spielen wie Doom angezeigt und ist Id-Softwares Form von TXAA. Hierbei nimmt das Spiel Proben aus den letzten 8 gerenderten Frames und wendet sie als Anti-Aliasing an. Die Methode gilt als sehr sparsam bezüglich verwendeter Rechenpower und sieht sehr gut aus. Zudem sieht das Bild weniger "verschmiert" oder "verwaschen" aus wie bei FXAA und es werden scharfe Bewegtbilder generiert.

Welche Form von Antialiasing ist ideal fürs Gaming?

Etwas genauer betrachtet, könnt ihr in Abhängigkeit eures PCs folgende Antialiasing-Methoden testen:

• Langsamerer Einsteiger-PC (integrierte GPU, wenig RAM, schwache CPU): FXAA, CMAA, SMAA.
• Mittelklasse-PC (dedizierte Mittelklasse-Grafikkarte, 16 GB RAM, Mittelklasse CPU): MLAA, SMAA, CSAA, EQAA.
• Highend-PC: Hier sind werden SSAA, TXAA, TSSAA, MSAA empfohlen - experimentiert etwas herum. Mit SSAA werdet ihr wohl die schönste Grafik bekommen, wenn es euer PC wuppen kann.

Im Allgemeinen hängt die für euch beste Antialiasing Methode immer davon ab, welche Spiele ihr zockt und wie stark euer PC ist. Durch die große Auswahl sollte aber jeder was passendes finden, auch wenn Methoden wie FXAA scheußlich aussehen.

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