Was ist anisotrope Filterung?

Anisotrope Filterung ist eine relativ Standardoption in Videospielen. Sehr wenige Spiele machen sich jedoch die Mühe zu erklären, was es tut, und diejenigen, die es tun, würden dennoch von einem visuellen Beispiel profitieren, um es leichter zu verstehen.

Anisotrope Filterung ist eine Texturfiltertechnik, die die Qualität von Texturen, die schräg gesehen werden, merklich verbessern kann. Dies ist im Allgemeinen bei flachen Wand- oder Bodentexturen, die sich in die Ferne erstrecken, am deutlichsten. Ohne Texturfilterung wird eine schräge Textur merklich verschwommen und verliert viele Details, wenn der Winkel steiler wird.

Mipmaps

Eine grundlegende Lösung für diese Unschärfe sind Textur-Mipmaps. Mipmapping beinhaltet die Vorberechnung einer Reihe von herunterskalierten Versionen von Texturen. Wenn die ursprüngliche Textur beispielsweise 256 × 256 Pixel beträgt, hätte die Mipmap-Version 128 × 128, 64 × 64, 32 × 32 Pixel und so weiter. Dieses Design erhöht die Größe jeder Texturdatei um 33 %.

Tipp: Das „Mip“ in Mipmap kommt von den Initialen für den Satz „viel auf kleinem Raum“ im lateinischen „Multum in parvo“.

Die herunterskalierten Versionen in Mipmapped-Texturen werden verwendet, wenn die Textur mit reduzierter Auflösung effizienter anzuzeigen ist als die volle Auflösung. Dieses Problem bei diesem Ansatz entsteht, weil das Bild mit reduzierter Auflösung per Definition kleiner als das Original ist. Damit jedes Muster zusammenpasst, muss die Textur gedehnt werden, damit sie der Breite der Originaltextur entspricht. Diese Dehnung erhöht die Unschärfe der Textur schlagartig und merklich, wobei der Effekt noch schlimmer wird, wenn Texturen mit niedrigerer Auflösung ausgetauscht werden. So offensichtlich dieser Unschärfe-Effekt auch ist, er ist immer noch weniger sichtbar und weniger rechenintensiv als die volle Textur skalieren und in Echtzeit herunterskalieren.

Anisotrope Filterung

Die Lösung für dieses Problem ist anisotrope Filterung. Anstatt nur schrittweise kleinere Texturen zu verwenden, die die Breite und Höhe der vorherigen Textur halbieren, werden auch eine Textur mit halber Breite und voller Höhe und halber Höhe mit voller Breite erstellt. Diese Texturen mit halber Höhe und voller Breite bieten die notwendigerweise reduzierte Qualität, müssen jedoch nicht gestreckt werden, da sie bereits die gleiche Breite wie die Originaltextur haben, wodurch der erhebliche Unschärfeeffekt verhindert wird.

Tipp: Das Wort „anisotrop“ hat einen zusammengesetzten Ursprung. „An“ bedeutet nicht, „iso“ bedeutet gleich und „tropisch“ kommt von Tropismus, was auf Richtung bezogen bedeutet. Dieser Name passt, weil die anisotrope Filterung nicht in alle Richtungen gleich filtert.

In Spielen wird die anisotrope Filteroption oft mit einem Multiplikator präsentiert, im Allgemeinen 2x, 4x, 8x und 16x. Diese stellen die Anzahl der zur Verwendung verfügbaren Größenverkleinerungen dar. Normalerweise ist der Unterschied zwischen 8x und 16x fast unmöglich zu erkennen, außer bei direkten Vergleichen. Dies liegt daran, dass die einzigen betroffenen Texturen entfernt, klein und daher schwer zu erkennen sind. Die Auswirkung der anisotropen Filterung auf die Leistung ist relativ gering.