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Downsampling - Ultra HD Qualität schon heute?

Grafikhuren aufgepasst: Warum auf 4k warten, wenn man es heute schon haben kann ?

Samstag, 22. März 2014 um 21:20 von trip

Was ist denn eigentlich Downsampling?



Downsampling ist seit gut 2 Jahren unter PC-Spielern in aller Munde und ist recht einfach zu beschreiben: Man zwingt per Software die Grafikkarte dazu, eine Höhere Auflösungen zu berechnen, als eigentlich der Monitor anzeigen kann, und lässt anschließend das fertig berechnete Bild anschließend wieder auf native Auflösungen zurück rendern.

Der Nebeneffekt an der ganzen Sache ist, dass eine nahe zu perfekte Kantenglättung auch bei Spielen entsteht, die eigentlich von Haus aus kein Antialiasing unterstützen. Der Effekt ist teilweise so gravierend, dass einige Spiele wie GTA IV oder TESV:Skyrim trotz ihres Alters teilweise besser als mancher Next-Gen-Titel aussehen können. Das Bildmaterial wirkt deutlich feiner, detaillierter und ruhiger. AMD Grafikchips eigenen sich traditionell besser bei hohen Auflösungen als ihre Gegenspieler aus dem Hause Nvidia. Es ist also keine Überraschung, dass sowohl die Playstation 4 als auch die XboxOne von Haus aus eine Unterstützung von 4K Bildmaterial bieten, allerdings nur für Videomaterial.

Dies liegt an den Spezifikationen von HDMI 1.4, welches maximal nur 30 Frames (also Bilder) pro Sekunde übertragen kann, wenn es sich um eine Auflösung über1440p handelt. Downsampling umgeht dieses Problem, da Bildmaterial in einer hohen Auflösung zwar berechnet wird, aber nicht übertragen wird und somit die HDMI Spezifikationen gar nicht erst verletzt. Erst mit HDMI 2.0 ist es technisch möglich, native 4k Inhalte mit maximal 60 Bildern pro Sekunde dauerhaft zu übertragen. So wäre zwar schon heute ein Hypothetisches Halo 6 in Ultra HD Auflösung möglich, im Multiplayer wäre es aber eine Ruckelorgie. Sony und Microsoft haben beide ein Interesse daran, 4K Inhalte zu pushen, schließlich wird Ultra HD für die kommenden Fernseher ein das Verkaufsargument werden. Die Frage lautet daher, wie beide Firmen in Zukunft auf diesen technischen Flaschenhals reagieren werden? Am sinnvollsten wäre es einfach, so früh wie möglich eine Revision ihrer Konsolen anzukündigen, welche standardmäßig HDMI 2.0 Anschlüsse besitzen.

Downsampling ist ebenso wie das Native 4K eine große Belastung für die Hardware, welche neben einer potenten Grafikkarte auch einen kompatiblen Monitor bzw. Fernseher erfordert. Schließlich muss statt der „einfachen“ 1080p die vierfache Menge an Pixel berechnen werden, was viele Grafikchips am Rande seiner Leistungsfähigkeit bringt. Da aber Playstation 4 und XboxOne mit einer ganz anderen Lebenserwartung im Hinterkopf entwickelt wurde, kann man nur mutmaßen, wie lange die aktuelle Hardware wirklich für solche hohe Auflösung ausreicht. Es ist einfach wahrscheinlicher, dass man zumindest bei dieser Generation beim Full HD bleiben wird.

Endlich ein Verkaufsargument für eine Geforce Titan?



Wie schon erwähnt, benötigt 4K deutlich mehr Rechenaufwand um in einen spielbaren Bereich zu kommen. So ist es keine Überraschung, dass so mancher Wechsel von 1.920 x 1.080 auf 3.840 x 2.160 zu Einbrüchen der Framerate um bis zu 70 Prozent oder mehr führen kann. Hier kommt es auf die richtige Hardware und letztlich auch um die Bereitschaft an, für eine gewisse Qualitätsstufe etwas mehr zu zahlen.

So ist es keine Überraschung, dass eine Geforce Titan oder eine GTX 780ti deutlich mehr Leistung bringen, als eine zwei Jahre alte Oberklassenkarte. Mittlerweile hat besonders Nvidia Interesse an 4K Gaming gezeigt und wird die kommenden Generationen seiner Grafikarten an diese neuen Anforderungen anpassen. Da aber nicht jeder seinen heimischen Rechenknecht mit Highend-Hardware ausstattet, gehen wir einfach auf folgender typischen Systemkonfiguration aus.

Intel i5-2500k @ Standardtakt
12 Gigabyte DDR3-1333 RAM
Eine Geforce GTX 660 OC
eine Samsung 840 SSD mit 128 Gigabyte
Windows 8.1 Pro als 64bit Version


Als Monitor verwenden wir einen Acer T231H mit aktiviertem Multitouch, welcher nativ mit 1.920 x 1.080 Pixeln trieben wird. Außerdem benutzen wir immer die aktuelle Beta des Geforce Grafikkartentreibers, um das Maximum an Leistungsverbesserung zu bekommen. Um das eigentliche Downsampling zu aktivieren, gehen wir in die Nvidia Systemsteuerung und anschließend auf Bildschirmauflösung. Durch einen Druck auf den Button „Anpassen“ und danach „Benutzerspezifische Auflösungen erstellen ...“ können wir nun unsere Wunschauflösung einstellen.

Erfolgreich getestete Auflösungen ohne viel herum zu probieren sind wie folgt:


Native Auflösung 1.680 x 1050 • 2.100 x 1.314 (1314p) • 2.520 x 1.576 (1576p) • 3.360 x 2.100 (2100p)

Native Auflösung 1.920 x 1.080 • 2.400 x 1.350 (1350p) • 2.880 x 1.620 (1620p) • 3.840 x 2.160 (2160p)

Native Auflösung 1.920 x 1.200 • 2.400 x 1.500 (1500p) • 2.880 x 1.800 (1800p) • 3.840 x 2.400 (2400p)



Die oberen Auflösungen sind natürlich nur Empfehlungen. Letztlich heißt das aber auch, dass solche hohen Auflösungen zwar grundsätzlich möglich sind, aber nicht unbedingt funktionieren müssen. So können bestimmte Bildschirmauflösungen auch durch behutsames Verändern der Bildwiederholungssequenz erreicht werden, die anfangs noch nicht zur Verfügung gestanden waren. Anschließend einfach abspeichern und hinein ins Getümmel. Wichtig: Sollte die gewünschte Bildschirmauflösung nach einem Neustart nicht mehr verfügbar sein, einfach wieder aufs "Anpassen" gehen und bei der entsprechenden Auflösung ein Häkchen setzen.

Doch wie sieht es mit der Leistung aus? Mit der gegenwertig verbauten Hardware läuft Crysis 3 mit 30 FPS gerade so flüssig, Battlefield 3 bzw. 4 bewegen sich durchschnittlich über 40 FPS. Alan Wake stürzt dank der Schatten und Beleuchtung teilweise unter 30 Bildern pro Sekunde. Diese Werte sind grundsätzlich ohne Kantenglättung zu verstehen! Ältere Titel wie GTA IV kann man mit den nötigen Einstellungen schnell unter 30 Frames bekommen, werden dann noch zusätzlich Texturepacks und Mods installiert, sinken die Werte dank vollem Grafikspeicher ins Bodenlose. In diesem Fall gilt für eine Grafikkarte die alte Redewendung: Viel hilft viel.

Wird durch eine Ultra HD Auflösung die Grafik immer besser?



Das Ganze kann man mit einem klaren "Jein" beantworten. Viele Spiele wurden nicht für diese Auflösungen konzipiert und zeigt oft, wo Entwickler sparen mussten. So ist ein Skyrim in 4k zwar nun nahe zu flimmerfrei und detailreicher, aber nun zum anderen sorgen nun schlechte Texturen und polygonarme Charaktere für einen Blick in die Vergangenheit. Man sollte also nicht erwarten, das mit einer möglichst hohen Auflösung automatisch alles besser aussieht.

Downsamplig "verschluckt" einige Pixel die man eigentlich sehen sollte, weil das Bild auf die passende Größe zusammen gestaucht wird. Wenn man Videos oder Fotos komprimiert, gehen auch normalerweise Bilddaten verloren. Der Vorteil ist, das Spiele die auch Realismus getrimmt wurden deutlich kontrastreicher erscheinen, Battlefield 3 und 4 wirken teilweise wegen der besseren Schatten fast fotorealistisch. Das Problem ist aber, es ist deutlich einfacher eine lebensechte Umgebung zu entwickeln, die Figuren aber haben auf Grund von technischen Grenzen aber immer noch das Charisma einer Scheibe Toast. Und daran wird sich die auch die nächsten Jahre nicht viel ändern. Hat hier der Realismus seine Grenzen ?

Da entscheidet der persönliche Geschmack, ich finde das da ein großer teil des Charme verloren geht. Es ist dank super scharfen Bild, aber dafür mit polygonarmen NPC eigentlich nicht das, was man eigentlich erwartet.

Idealerweise sollten die verwendenden Spiele durch passende HighRes Texturen ergänzt werden, was gerade im fall von TESV:Skyrim ist es eine echte Bereicherung ist. Was nützt einem schon die schickste Villa, wenn das Land drum herum verdorrt ist ?

Problematisch ist es auch, dass ursprünglich geliebte Spielfiguren plötzlich zweidimensional oder unsympathisch erscheinen können. So war Elizabeth in Full HD Auflösung immer mein persönliches Herzblatt und die wohl sympathischste Begleiterin in einem Videospiel seit Alyx Vance aus Half Life ². Glaubhaftes Verhalten, große treue Augen, süß und Brüste ... Mädel ich werde dich beschützen. Und von dieser Seele, wenn man das überhaupt so nennen darf, ist in 1620p nahezu nichts mehr zu finden.

Ähnliches trifft bei Titeln wie SimCity oder die Sims zu. Beide sind für den Autor in 1620p nahe zu unspielbar, erst ein herunterstufen auf Full HD beugt Kopfschmerzen vor. Warum das manche Menschen so empfinden ist nicht ohne weiteres erklären. Möglicherweise liegt es einfach an der schieren Flut an Micro Management, die diese Spiele noch zusätzlich verursachen und die Augen auf Dauer sehr beanspruchen. Es gibt genügend Menschen, die auch heute empfindlich auf zu viele Partikel reagieren, von der berüchtigten 3D-Übelkeit der 90er Jahre ganz zu schweigen.

Also nicht wundern, das es bei einigen Spielen trotz schönerer Optik nicht immer auch dem persönlichem Empfinden oder Geschmack entspricht.

Von technischen Problemen und sonstigen Herausforderungen



Downsampling ist nach wie vor eine Bastellösung und verlangt oft viel Geduld. Das häufigste Problem ist und bleibt die Inkompatibilität mit dem benutzten Monitor, welche aber mit viel Feinjustierung aber in den meisten Fällen behoben werden kann. Jeder mit einem halbwegs Aktuellen 60/120Hz Monitor sollte ohne große Schwierigkeiten eine 25-50 prozentige Steigerung gegenüber der nativen Auflösung erreichen können, alternativ gibt es immer noch die stundenlange (sic!) manuelle Justierung der Bildwiederholungsrate.

Grundsätzlich gilt aber für Downsampling-willige: Je höher die maximale Bildwiederholungsrate des Monitors, umso höher ist die Chance auf einen Erfolg. Darum ist es auch möglich, einen handelsüblichen Full HD Fernseher per Downsampling in einen 4k-Monitor zu verwandeln, wenn dieser denn mindestens 3D unterstützt. Wie schon anfangs erwähnt, meistern AMD Chips Auflösungen jenseits des Full HD deutlich effizienter als Konkurrent Nvidia. Leider ist Downsampling auf diesen aktuell nur mit Zusatzprogrammen wie dem Custom Resolution Utility (CRU) möglich, Auflösungen über 2.560 x 1.600 werden aber aktuell nicht unterstützt. Warum man in diesem Fall Nvidia das Feld überlässt, wissen nur die Götter bzw. die Marketing-Abteilung von AMD.

Dazu kommt noch, dass viele Spiele nicht ohne Weiteres in so hohen Auflösungen spielbar sind und teilweise noch manuelle Anpassungen benötigen. So wollte sich Call of Duty-Ghosts nur nach einer Modifikation der Config-Datei zu einer 1620p Auflösung überreden lassen und TESV:Skyrim zeigt aufgrund eines Bugs dauerhaft ein großes S oberhalb des Kompasses an. Wieder andere Spiele verweigerten eine Veränderung der Auflösungen zwar Ingame, die Konfiguration über einen separaten Launcher verlief aber unproblematisch und nach einem erneuten Start auch in der gewünschten höheren Auflösung. Solche zusätzlichen Launcher sind bei vielen (Cross-Plattform) Unreal Engine 3 Titeln wie Mass Effect für die Grafik- und Soundeinstellungen zuständig und meistens im selben Ordner, wie die eigentliche Program.exe zu finden.

Fazit



Ein Wechsel zurück zu Full HD ist für mich persönlich nur in Ausnahmefällen eine Option. Ob man Downsampling wirklich braucht, liegt aber im Auge des Betrachters. Die Qualität wird zwar teuer erkauft, ist aber immer noch die günstige Variante für Gaming oberhalb von 1080p. Für Bastelwillige mit entsprechender Hardware uneingeschränkt empfehlenswert, der Rest sollte aber lieber auf erschwingliche 4k Monitore warten.

trip@cw



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