TEST: Anizotropní filtrace AMD vs. Nvidia

[Ache]

TEST: Anisotropní filtrace AMD/Ati vs. Nvidia
Co jsem testoval a proč?:
Hned úvodem bych chtěl poděkovat Maltrovi a hlavně Havlimu za poskytnutí většiny screenshotů použitých v tomto testu.
Tento test mě napadl hned po tom co bylo locknuté téma o AF filtraci, které už je tady asi po třetí a pokaždé vzniklo jako vydělení OT z nějaké sekce grafik. Tak sem si řekl že by bylo super udělat si takovou databázi jak se vlastně Anisotropní filtrace vyvíjela postupem času na všech dostupných grafikách od AMD a nvidie. Já sám jsem AF začal používat už na Radeon 9600 generaci.

Kvalitu filtrace je sice ideální porovnávat ve hrách (videa), ale protože v takovém případě je nutné udělat bezeztrátové videa, tak jako ideální nástroj který zobrazí i kvalitu mip-map (barevně) poslouží starý dobrý AF-tester1.3 který lze spustit na jakékoliv grafice která AF podporuje. Ve všech případech je testováno na nastavení checkerboard 0 aby textura byla co nejnáchylnější na zobrazení shimmeringu a nebo jiných optimalizací na úrovni AF stages. Barevně jsou zobrazeny už samotné mip-map levely, které při 16xAF jsou už od kamery výrazně posunuty. Ať už si o AF testeru myslíte co chcete, v tomhle nastavení nám velmi dobře ukáže jak si jednotlivé grafiky poradí s náročnou (ostrou a pravidelnou) texturou při maximálním nastavení AF.

Takže dost keců a pojďme se podívat, jak se to všechno postupně vyvinulo. Otestovány jsou všechny generace grafik od Geforce 3! a prvního Radeonu! A ve všech případech je na screenu jen ta maximální možná kvalita pokud se například Q a HQ neliší. Jako první se podíváme na...

Grafické karty Nvidia
Generace Geforce 3 a 4
AF filtraci stupně 2x sice již bylo možné nastavit na GF2 generaci, ale rozdíl proti trilinearu je minimální, takže jako první grafiky co podporují AF se dají označit až grafiky generace GeForce 3. A Nvidia rovnou ze začátku nasadila laťku kvality hodně vysoko. Sice maximální stupeň byl "jen" 8x, ale kvalita byla na úplně jiném levelu než s jakým přišly ATi s 16xAF. Takto vypadala filtrace v základním nastavení ovladače na Quality (HQ nebylo možné).
Rozlikněte si obrázek na plnou velikost (po kliknutí na náhled ještě jednou klikněte na imgur větší náhled)[/b]

8xAF @ GeForce 3 a 4:
Co na to říct... píše se rok 2001 a AF kvalita je na úrovni filtru se kterým přišla Ati až na Generaci X1800 při HQ nastavení! Shimmering je podle šedé oblasti minimální a úhlová optimalizace také! Nevýhodou samozřejmě jsou vyšší nároky na výkon a tedy i vyšší propady při používání AF než u konkurence.

Generace Geforce FX
S Geforce FX (konkurence hlavně k radeonům 9500/9600/9700/9800) generací přišla první optimalizace při default nastavení... optimalizace která je používána dodnes. AF filtr je stejný, podporuje max. stupeň 8x, ale v základním nastavení Quality je přidána trilinerální optimalizace - tzv. brilinear (trilinear s ostřejšími přechody, ale né úplně bilinerálními). Nicméně i tak bylo AF na míle vzdáleno tomu co předváděla Ati se svým úhlově optimalizovaným AF i na generacích X800. Takhle to vypadalo v AF testeru:

8xQAF @ GeForce FX:
8xHQAF @ GeForce FX:
Tento typ optimalizace který od té doby nvidia používá dodnes lze obtížně detekovat, ale lze si jí všimnout celkem snadno v závodních hrách.

Generace Geforce 6 a 7
Bohužel, zatímco konkurenční Ati pomálu ale jistě začínala AF filtraci zlepšovat. Pro nvidii, jsou tyhle dvě generace naopak velký krok zpět. Sice již bylo možné nastavit 16x, ale, ale...
Hlavně nastavené Quality (default ovladače) získalo jako bonus zesílený shimmering (ošizená kvalita filtru) a hlavně výrazné úhlové optimalizace. Po příchodu generace GF7 se navíc ještě více optimalizovalo pro samotné profily her a některé drivery (ty na výkon do recenzí) rovnou filtrovali jen bilineárně.

16xQAF @ GeForce 6 a 7:
16xHQAF @ GeForce 6 a 7:
Prostě krok zpět. Tahle generace byla fail a ti co chtěli kvalitu měli docela velký důvod přejít k Ati, kde X1800 generace nabízela AF na úrovni starých nvidií, ale s vysokým výkonem díky moderní architektuře.

Generace Geforce 8 až dodnes
Naštěstí černá můra v roce 2007 skončila a s generací GeForce 8, která byla výrazným skokem v architektuře, přišla Nvidia s kvalitou AF které dodnes nebyla změněna a stále jí nebylo Ati/AMD schopno překonat! V základním nastavení ovladače je sice stále používána brilineární optimalizace mip-map (při 16xAF obtížně detekovatelné), ale 16xHQ je téměř dokonalé. K dokonalosti zbývá jen odstranit ty drobné úhlové optimalizace - v praxi ve hrách ale nedetekovatelné.

16xQAF @ GeForce 8 a více:
16xHQAF @ GeForce 8 a více:
Jak vidíte v 16xHQ je obraz i po teoretické stránce špičkový, žádné optimalizace na AF stages (šedá oblast) a minimální úhlové optimalizace na mip-maps (barevná oblast).

V další kapitole se podíváme na AMD... kde to s tím AF je poněkud zajmavejší, protože nvidia až na generaci 6 a 7 měla tu AF kvalitu vždy na vysoké úrovni.

[Ache]

Grafické karty Ati / AMD
Generace Radeon, 7000, 8000, 9100 a 9200
Ati AF filtraci začalo rovnou s levelem 16x, ale s kvalitou tak otřesnou, že použití AF spíš bylo za trest. Na prvních generacích ATi bylo AF optimalizováno snad po všech směrech - pouze bilineární mip-map + AF stages, silná úhlová optimalizace a silný shimmering. Prostě pravý opak toho co předváděly tehdy konkurenční grafiky GF3, 4 a FX. Mezi prvními generacemi radeonů se AF nijak extra nelišilo, takže na ukázku jen ten nejstarší 7000 a nejnovější 9200:

16xAF @ Radeon 7000:
16xAF @ Radeon 9200:

Generace Radeon 9500/9700 až X850
Radeony generace pixel shader 2.0 přinesly mírné zlepšení. otřesný bilinear filtr byl nahrazen poctivým trilinearem i a AF stages! Ubylo i shimmeringu, ale zůstala silná úhlová optimalizace. Obraz tedy byl podobný tomu co předváděly GeForce 6 (konkurence k X800 generaci). Proti staré Geforce generaci ale humus.

16xAF @ Radeon X800:

Generace Radeon X1800 a X1900
S touto generací radeonů konečně přišla výrazná změna, která naopak zatopila konkurenci. Zatímco nvidia se snažila kvalitu přizpůsobit tomu co předváděli starší Radeony, tak na X1800 si díky vyspělé architektuře (samostatné SP a TMU) mohli v Ati dovolit použít kvalitnější AF bez výrazných ztrát výkonu. AF se tedy poprvé stává na Ati kartách opravdu použitelné. Defaultní nastavení ovladače sice stále jede na hnusnou úhlovou optimalizaci (stejnou jako tehdy předváděla nvidia na GF6 a 7), ale v režimu HQ to byla jiná písnička.

16xAF @ Radeon X1800:
16xHQAF @ Radeon X1800:
Jak vidíte tak HQ režim byl téměř na úrovni takové Geforce FX, jediný problém je silnější shimmering, ale myslím si že kdyby za dob Radeonů 8500 byl proti Geforce 3 nasazen takovýto režim AF, tak by nikdo asi neprotestoval proti mírně rozdílné kvalitě.

Generace Radeon HD2000 až HD4800
S HD generací už zmizela extrémní úhlová optimalizace a zůstala kvalita na podobné úrovni jako na X1900 HQ. Byl jen změněn filtr mip-map + ubylo trochu shimmeringu. Nicméně proti těmto generacím už tady byla konkurenční Geforce 8 generace s dodnes referenční kvalitou, takže AMD v téhle generaci se zase stalo tím druhým ve kvalitě.

16xHQAF @ Radeon HD4890:
Jak vidíte, tak proti 8800GTX generaci je to stále horší - silnější shimmering a úhlová optimalizace, ale stále to vypadá na trilineárlní filtr s trilineárním AF-stages.

Generace Radeon HD5000
S generací Radeonů HD5000 přišel pořádný fail. Z AMD namasírovali novináře tím, že odstranili úhlové optimalizace a tak všichní dávali do plusů v recenzích že má HD5870 super kvalitu filtrace, lepší než konkurence. To že je to blábol sem odhalil já a později i další weby, kde si uživatelé ztěžovali na horší kvalitu filtrace, například computerbase.de nebo extrahardware.cz.
O co šlo? podívejme se na screenshot:

16xHQAF @ Radeon HD5000:
Co vidíme? Minimální shimmering, nulové úhlové optimalizace, a krásně trilineární mip-map. Ale když se podíváte na šedivou oblast pořádně (oblast filtrovaná AF filtrem), zjistíme že je tam viditelný ostrý přechod z "shimmerující" texury do odfiltrované části. No a právě tento přechod se stal tím zásadním problémem, protože se ve spostě her stal viditelným až vyloženě otravným.

Generace Radeon HD6000
Protože se o HD5000 failu psalo i na hodně webech, tak AMD se snažilo prý údajně filtr upravit... no výsledek je takový že jen přibyl shimmering, který ty bilinerání přechody na AF stupních více maskoval, ale stále byly viditelné, i když zachytit to na screenech už bylo o dost horší... většina recenzentů umlčena.

16xHQAF @ Radeon HD6000:

Generace Radeon GCN (HD7000, R7 a R9 2xx)
GCN je poslední generací AMD grafik a zase byla změněna AF filtrace. To je také důkazem že AMD stále bojuje s kvalitou. Na HD7970 byl snížen shimmering - v praxi jsou tedy textury méně šumivé v pohybu.

16xHQAF @ Radeon HD7970:
Stále stejně viditelná AF-stage optimalizace jako na HD5000, ale díky vyššímu shimmeringu méně viditelné v praxi. Ani HD7970 a R9 290 grafiky nedosahují tak čisté filtrace jako nvidia od GTX8800.

[Ache]

Finále
Tak to by bylo do dnešní doby vše. Jakmile na straně zelené nebo červené nastane nějaká změna, databázi určitě budu aktualizovat.

Zatím je jasně vidět, že AMD/Ati vždy šlo cestou optimalizací aby co nejméně ztrácelo výkon a kvalita byla až na straně druhé. Naopak nvidia udělala fail jen s generací 6 a 7 (v podstatě ta samá architektura), kde se přizpůsobili tomu co do té doby předváděla Ati... jenže ta zrovna z humus filtrace přešla později na vyšší kvalitu a tak se to na chvíli otočilo. Kromě GF 6 a 7 vždy Nvidia nabízela kvalitnější filtraci textur přes Anisotropní filtr.

Jinak jako vždy doufám že se vám tento test líbil, a pokud ne tak ho ignorujte a neflamujte v diskuzi!


Bonus:
Někde na začátku sem zmínil filtraci Geforce 2 a matroxu. Tyto karty měly jen AF2x tak sem je vynechal, ale pro zajímavost je tedy dávám na závěr do placu aby nepřišly vniveč když mi je Havli poslal:

2xAF @ Geforce 256:

2xAF @ Matrox Parhelia:

[DOC_ZENITH]

Super test, ale trochu bych to poupravil.

AF filtr DX8 nvidií a FXka byl vizuálně defakto dokonalej, ale.... to bylo tím že byl bez jakejchkoliv optimalizací. AF2x žralo 20% výkonu 4x 35% 8x 60% výkonu texture fillrate, což bylo kor v té době před masivnim nasazenim shaderů kritické. V jakejchkoliv náročnějších hrách tedy člověk hrál bez AF.

Naopak ATI s R300 přinesla AF které sice mělo úhlové optimalizace, ale člověk si jej mohl zapnout a hrát s nim všude s minimální ztrátou výkonu. Tehdy to bylo obrovské vítězství. Protože i s úhlama to mělo citelně lepší obraz než čistě trinilear only.

Nvidia to u NV40 adoptovala protože potřebovali rovněž rychlé AF protože se s nim žačalo testovat. Taky bych vypíchnul že NV40 a RV520 byly první čipy co uměly TRAA, a v případě Nvidie naprosto stejně jak jej provádí dodnes. V případě ATI lépe jak jej provádí dnes (jako mnoho věcí). Defakto do G80 byla vzorem kvality spíš ATI, protože staré GF3-FX AF nikdo moc nebral díky performance hitu vážně. Je dobré tak pro retro gaming starejch her co nebyly pro Glide. I v dobovejch hrách jej moc použít nešlo. Od G80 ale vládne ve filtraci NV a od DX11 karet se AMD sama zakopala do ještě větší díry.

[Ache]

Tohle není test výkonu, ale pouze databáze kvality.
Nicméně nesouhlasím s tim že by AF na GF bylo uselles. UT2003 byla jedna z prvních her kde se kvůli terénu (který už nebyl jen kvádrovej) dala odhalit AF úhlová optimalizace... a tam sice při použití AF byl pro GF GF výrazný hit výkonu, ale stále to vzhledem ke kvalitě bylo hratelné - tehdy v běžných rozlišeních:
http://abload.de/img/image01822snf.gif
http://abload.de/img/image024kzs6a.gif

Takže bych rozhodně netvrdil že 8xAF se na GeForcách nedalo používat. Ano byl tam hit výkonu větší než na Atinách, ale nebyl tam žádný hit v kvalitě.

[Ingamacek]

Slepy som ja alebo kto?
http://i.imgur.com/btn2YCa.png
Neni vidno od polovice nic po stred kruha a kruh neni kruh ale 8 uholnik

Okrem nejakeho miesta tvaru kruhu je toho vidno aspon ovela viac a kruh vyzera ako kruh
http://imgur.com/c24yQ2D

[DOC_ZENITH]

jo, ale všimni na Radeonu si té lajny + to co je pod ní občas vidět neodpovídá mozaice původní textury, nejedná se tedy o korektní filtraci ale artefakt kterej se v praxi projevuje jako shimmering.

[Ache]

Slepy som ja alebo kto?
http://i.imgur.com/btn2YCa.png
Neni vidno od polovice nic po stred kruha a kruh neni kruh ale 8 uholnik

Okrem nejakeho miesta tvaru kruhu je toho vidno aspon ovela viac a kruh vyzera ako kruh
http://imgur.com/c24yQ2D

No ten dotaz moc dobře nechápu - na co se přesně ptáš... ale tady máš vysvětlující screen z popisky co se z toho dá vyčíst:
http://abload.de/img/beznzvu-1odujb.png

- defakto kdyby HD5870 neměla ty hnusný přechody (jako ale i ostatní nový Radeony), tak by měla filtr suprovej - sice možná trochu měkčí textury, ale komplet bez shimmeringu, protože nic extrémnějšího než jemná černobílá šachovnice není.

[Ingamacek]

To ze na tom Nv screene nieje vidno defacto nic, akurat maznuty obraz odpolovice smerom dnu/ do stredu. Ci to je akoze lepsie, ze na druhom screene aspon tam nieco zobrazuje

[Ache]

Rozdíl je jen v tom (pokud pominu ty bilinerání AF optimalizace), že na té HD7970 budou textury mírně ostřejší, ale náchylnější na shimmering/moaré. To už tu někde bylo na videu (UTčko od DOC_Zenitha) zdokumentovaný. Já to tím AF testerem chtěl testovat hlavně protože zobrazuje víc věcí najednou a běží na čemkoliv co umí DX a AF.
Třeba až se bude Havli nudit, tak prožene svou sbírku grafik nějakým šílenějším testem. Ale pro tyhle účely porovnání je AF tester dostatečný - zmapovat jak se to postupně vyvíjelo do dnešní podoby u obou značek.

[PET5]

Hezké. Výrobci by se mohli v nových generacích grafických karet na AF více zaměřit. Nedostatek výkonu pro kvalitní AF už asi nebude problém. Prostě by měli vzít v úvahu, že si přejeme rovnoměrné textury bez potlačování intenzity zobrazení, shimmeringu, úhlových optimalizací, apod., bez ohledu na vzdálenost od místa pohledu. Copak to nejde udělat dokonale?

[DOC_ZENITH]

Easy, už od G80 se AF moc vylepšit nedá, je fast i na max kvalitu a jediné co by šlo pohnout je 100% kroužek.... ale to už by vizuálně ani nebylo v praxi moc poznat.

Dnes je stále v módě cheating a "optimalizace". Okvalitu nikomu nejde, recenze se tomu přestali věnovat, 90% lidí hraje komplet bez AF pokud si jej hra sama nezapne.

Co je asi nejdůležitější, recenze se tím přestali zabejvat. Resp max statickym screenshotem. Jak dlouho trvalo než recenzenti vlastně začali měřit třeba plynulost a ne jen očet FPS u AFR multigpu? Přišlo s NV40 a měřit se to začalo tak 2 roky dozadu, tzn díra 8 let. 8 let recenze braly slepě čísla a lidi pak měli v 90% případů horší plynulost jak s 1 kartou a přesto se to prodávalo a dostávalo to zlatá ocenění. To je něco jako TRAA, když přišlo, ala RV520 vs G70, tak to všichni drtili, jakmile výrobci ztratili zájem aby se to probíralo, nebylo o tom ani slovo. Dnes mi recenze přijdou jak šité na prdel danejm produktům a jako marketing pro ně. Místo toho aby se soustředili na jejich slabá místa a propady.

Na konzolích se hraje 900p 30fps ( s přimhouřenýma očima) + postprocessing + upscaling + noaa/af či 2x... a BFU to nevadí... tak co bys čekal.

[PET5]

Nj, chápu, že marketingově vypadají lépe vysoká čísla u snímkové frekvence, než nějaké těžko prokazatelné texturování, takže pár příspěvků v diskuzi výrobce ke změnám zřejmě nedonutí.

Na té kvalitě by se dalo určitě vylepšovat více, než jen úhlová optimalizace v podobě plynulého kruhu. Předpokládám, že v ideálním stavu by měla ta textura být zřetelná s rovnoměrnou strukturou a intenzitou v celé ploše AF testeru. Staré grafiky ukázaly, že to jde, takže moderní by to nemusely mrvit.

[DOC_ZENITH]

Problém je že kdyby filtering vůbec nebyl nebo bylo LOD stažená na -50 třeba, na statickym screenu by to vypadalo božsky. V pohybu by to byl ale jeden velkej shimmer fest, kvůli tomuto problému vlastně filtering máme. Ta ztráta detailů dle vzdálenosti a úhlu je nutná aby nebyl shimmer, je to nevýhoda toho že monitor má pixely, a ne transfer fotonů přímo do našeho oka heh... má prostě pevnej počet bodů. Kvalita AF je vždy boj o to, aby bylo zachováno co nejvíce detailů s tim že se nesmí oběvit shimmer.

Filtering nebudeme potřebovat vůbec toho dne až budeme mít monitor co má taková rozlišení a takovou hustotu pixelů, že naše oko nedovede pozrovat pixel-to pixel shimmer.

[webwalker]

Tady také něco přikládám z AF Testeru

AFTester.jpg

Je vidět, že úhly toho octagonu se promítají i do normálové textury. Stačí pouze texturou pootočit.

[michal3d]

No ale aj tak je na tom obrazku zdaleka najrusivejsia ta "lajna" na AMD, hlavne ta cast uplne vpravo...

[Krteq]

Tady také něco přikládám z AF Testeru

Postni i screen z nastavení

[webwalker]

Tak nastavení je klasika AF16, Lod0, Level0, Tunel, barevná mipmap tam je jen aby byly vidět úhly toho octagonu. No a pak už jen stačí natáčet texturou. Je to vidět okamžitě. U toho mého screenu byla textura natočena tuším na 36°.

[Krteq]

Tak jsem zkusil tvoje nastavení a máš recht, při pootočení textury je to o něčem jiném.



Pro úplnost ještě bez naúhlování textury.



Mohl by někdo s nV otestovat stejné nastavení se stejným popř. podobným naúhlováním textury?

[del42sa]

nicméně ten přechod tam u AMD/ATI GPU bohužel pořád je viditelný

PS: ještě dodám, že já s tím osobně problém nemám, ale chápu , že to jiným může vadit.