Spielt die native Auflösung beim Spielen immer noch eine Rolle?

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Wir leben zwar im Zeitalter nach der Auflösung, aber es gibt immer noch viele hitzige Debatten über Spiele mit nativer Auflösung auf modernen 4K-Displays (oder höher). Ist das Rendern in nativer Auflösung tatsächlich wichtig? Vielleicht ist es an der Zeit, es loszulassen.

Was ist “Native” Auflösung?

Flachbildschirme, ob LED, OLED oder Plasma, haben ein Raster aus physikalischen Pixeln. Wenn ein Bild mindestens so viele Pixel an Daten enthält, wie der Bildschirm physisch anzeigen kann, erhalten Sie die maximale Schärfe und Klarheit, die auf diesem Bildschirm möglich ist. Dies unterscheidet sich von älteren CRT-Displays (Cathode Ray Tube), die einen geladenen Strahl verwenden, um ein Bild auf der phosphoreszierenden Schicht auf der Rückseite des Bildschirms zu zeichnen. Bilder auf einer Kathodenstrahlröhre sehen bei jeder Auflösung gut aus, da der Strahl einfach die erforderliche Anzahl von Pixeln zeichnen kann, zumindest bis zu einer bestimmten Grenze.

Wenn auf Flachbildschirmen die Anzahl der Pixel in Ihrem Inhalt (z. B. ein Spiel, ein Foto oder ein Video) geringer ist als die native Auflösung des Bildschirms, muss das Bild “skaliert werden.&#8221 ; Ein 4K-Display hat die vierfache Anzahl von Pixeln im Vergleich zu einem Full-HD-Display. Um also ein Full-HD-Bild auf 4K zu skalieren, können Sie vier 4K-Pixel verwenden, um ein Full-HD-Pixel darzustellen. Das funktioniert ganz gut und im Allgemeinen sieht das Bild immer noch gut aus, nur nicht so scharf wie ein natives Bild.

Das Problem beginnt, wenn sich Bilder mit niedrigerer Auflösung nicht so sauber in das native Pixelraster des Displays aufteilen. An dieser Stelle kommen wir in den Bereich der Schätzung von Pixelwerten. Wenn wir einen perfekt teilbaren Skalierungsfaktor haben, haben die Pixelgruppen, die ein Pixel mit niedriger Auflösung darstellen, alle denselben Farb- und Helligkeitswert wie das Original. Bei einem unvollkommenen Skalierungsfaktor müssen einige Pixel die Farb- und Helligkeitswerte verschiedener Originalpixel darstellen. Es gibt verschiedene Ansätze, dies zu lösen, wie beispielsweise die Mittelung der Werte der geteilten Pixel. Leider führt dies im Allgemeinen zu einem hässlichen Bild.

Native Auflösung und Spieleleistung

Mohsen Vaziri/Shutterstock.com

Herkömmliche Weisheit bestand darin, nur Inhalte mit nativer Auflösung zu verwenden oder zumindest Inhalte, die perfekt auf die höhere Auflösung skaliert werden. Für Spiele bedeutet dies effektiv, dass das Spiel mit der nativen Auflösung des Displays gerendert werden muss, um die beste Bildqualität zu erzielen. Leider wird dadurch die GPU (Graphics Processing Unit) stärker belastet, wodurch das Zeichnen jedes Frames des Spiels länger dauert, da mehr Pixel vorhanden sind. Wenn die zusätzliche Belastung zu groß ist, kann die GPU möglicherweise nicht schnell genug Frames zeichnen, um das Spiel flüssig und spielbar zu machen.

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Wenn wir die Auflösung nicht senken können, besteht die einzige Möglichkeit, die GPU-Last zu reduzieren und die Framerate zu erhöhen, darin, andere visuelle Funktionen zurückzuschalten. Sie können beispielsweise die Qualität der Beleuchtung, der Texturdetails, des Zeichenabstands usw. verringern. Tatsächlich sind Sie gezwungen, visuelle Qualität gegen visuelle Klarheit einzutauschen. Wenn Sie einfach die niedrigere Bildrate akzeptieren, tauschen Sie Bewegungsklarheit und Reaktionsfähigkeit gegen eine bessere Qualität in jedem Bild ein. Hier gibt es keine richtige Antwort, da verschiedene Spiele und verschiedene Spieler diesen unterschiedlichen Werten zuweisen, aber es gibt auf jeden Fall einen Kompromiss.

Wie wäre es, wenn Sie auf eine perfekte Skalierung zurückgreifen? Dies behebt zwar die schlimmsten Skalierungsartefakte, bietet jedoch das gegenteilige Problem. Die nächstniedrigere Auflösung, die perfekt mit 3840/2160 (UHD 4K) skaliert, ist beispielsweise 1920×1080 (Full HD). Wie bereits erwähnt, sind das viermal weniger Pixel. Auf moderner Hardware besteht eine gute Chance, dass Sie bei dieser Auflösung nicht Ihre gesamte GPU-Leistung nutzen.

Sie können diesen zusätzlichen Spielraum nutzen, um andere Einstellungen für die visuelle Qualität zu erhöhen, oder Sie können schnellere Bildraten nutzen, insbesondere wenn Sie ein Display haben, das sie dank der Unterstützung für schnelle Bildwiederholfrequenzen anzeigen kann.

Keine dieser Lösungen ist optimal, und zwischen diesen beiden Punkten gibt es eine große Kluft, bei der Sie die perfekte Balance zwischen Auflösung, Bildrate und Rendering-Qualität finden können. wenn nur diese willkürliche Auflösung gut aussehen würde. Für den größten Teil der Geschichte der Flachbildschirme war dies nicht der Fall. Heute ist das ganz anders.

Ausgabeauflösung vs. Rendering-Auflösung

Das erste Konzept, das uns hilft zu verstehen, warum nicht-native Auflösungen auf Flat- Panel-Displays ist die der Rendering-Auflösung und der Ausgabeauflösung. Die Rendering-Auflösung ist die Bildauflösung, die das Spiel intern rendert. Die Ausgabeauflösung ist die Auflösung des Frames, der tatsächlich an das Display gesendet wird.

Wenn Sie beispielsweise eine PlayStation 5 mit einem 4K-Display verbunden haben, meldet das Display, dass es ein 4K-Signal empfängt. Das ist unabhängig von der tatsächlichen internen Auflösung des Spiels. Warum so viel Aufwand betreiben, um dem Display vorzutäuschen, dass es ein 4K-Bild erhält? Kurz gesagt, es liegt daran, dass der integrierte Scaler des Displays nicht aktiviert wird und der Spieleentwickler die vollständige Kontrolle darüber hat, wie sein Bild von der internen Auflösung auf die native Auflösung des Bildschirms skaliert wird. Dies ist das Geheimnis, warum die native Auflösung nicht mehr wirklich wichtig ist.

Wir haben die Technologie

Spieleentwickler jetzt verfügen über ein ganzes Arsenal an Skalierungstechniken. Wir können sie hier nicht alle behandeln, aber es gibt ein paar wichtige, die es zu wissen gilt.

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Wenn das Spiel die Kontrolle über den Skalierungsprozess hat, kann es zunächst sicherstellen, dass die besten Pixelwerte im endgültigen Bild berechnet werden, die aus dem internen Rendering abgeleitet werden. Da der Spieleentwickler die vollständige Kontrolle über den Skalierungsprozess hat, kann er seinen Scaler feinabstimmen, um das gewünschte Aussehen für sein spezifisches Spiel zu reproduzieren.

Die Verwendung einer benutzerdefinierten internen Skalierungstechnik ermöglicht auch die dynamische Auflösungsskalierung (DRS). Hier wird jeder Frame mit der höchstmöglichen Auflösung gerendert, während eine bestimmte Ziel-Framerate beibehalten wird. Das Endergebnis ähnelt ein wenig einem Streaming-Video, bei dem die Qualität je nach verfügbarer Bandbreite dynamisch variiert. Nur ist DRS viel feinkörniger und reaktiver. Dies ist eine ziemlich gute Lösung, denn Ihr Spiel sieht am knackigsten aus, wenn nicht viel los ist, und die Auflösung sinkt in der Hitze der Action, wenn der Spieler es am wenigsten bemerkt.

Es gibt auch fortgeschrittene Techniken zum “Rekonstruieren” Bilder mit niedrigerer Auflösung in höher aufgelöste Versionen umwandeln. Bildrekonstruktionsmethoden sind im Grunde intelligente Skalierungsmethoden, die nicht einfach eine Zahl mit zwei multiplizieren. TAA (Temporal Anti-Aliasing) verwendet beispielsweise Informationen aus vorherigen Frames, um den aktuellen Frame zu schärfen. DLSS (Deep Learning Super Sampling) verwendet maschinelle Lernalgorithmen, um Bilder mit niedrigerer Auflösung mit spezieller Hardware, die auf Nvidia RTX-Grafikkarten zu finden ist, hochzuskalieren. Oft mit Ergebnissen, die von nativem 4K kaum zu unterscheiden sind.

Schachbrett-Rendering, das häufig auf der PS4 Pro-Konsole von Sony verwendet wird, rendert nur 50 % jedes 4K-Frames in einem spärlichen Pixelraster. Die Lücken im spärlichen Raster werden dann aus den vorhandenen Pixeln und ggf. vorherigen Frames abgeleitet. Das Pixelraster kann auch in einem alternierenden Muster pro Bild verschoben werden, wodurch die Rekonstruktionsqualität verbessert wird. Obwohl diese Methode auf jeder Hardware verwendet werden kann, verfügt die PS4 Pro tatsächlich über spezielle Hardware, um die Leistung und Qualität des Schachbrett-Renderings zu verbessern, weshalb viele Entwickler sie dort verwenden.

Dies ist nur die Spitze des Eisbergs, aber alle diese Methoden sind ein Grund dafür, dass das Rendern mit nativen Auflösungen kein Problem mehr ist. Die Spieleentwickler haben die genaue Kontrolle über den Skalierungsprozess und wie das endgültige Bild bei der Ausgabe in nativer Auflösung aussehen wird.

Wahrnehmung ist alles

< p>Der letzte Grund, warum wir nicht glauben, dass das Rendering mit nativer Auflösung etwas ist, wofür es sich lohnt, als Ziel den Schlaf zu verlieren, ist, dass die Auflösung nur ein kleiner Teil des Puzzles der Bildqualität ist. Letztlich kommt es auf die Qualität des wahrgenommenen Bildes an, nicht auf eine willkürliche Pixelzahl.

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Zum Beispiel ist ein 4K-Bild eines mit Bleistift gezeichneten Strichmännchens sicherlich weniger angenehm für den Auge als ein schönes Renaissance-Gemälde bei 1080p. Farbe, Kontrast, Glätte, Beleuchtungsqualität, Art Direction und Texturdetails sind Beispiele für Bildqualitätsfaktoren in Spielen, die Teil der von Ihnen wahrgenommenen Gesamtqualität sind. Bewerten Sie die Grafik eines Spiels ganzheitlich und auf eine Weise, die widerspiegelt, wie es gespielt werden soll. Nicht mit einer Lupe, um die einzelnen Pixel zu zählen, die auf einem Stecknadelkopf tanzen.

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