PC-Spiele mit 4K, 6K, 8K, 15K: "Spielen mit Downsampling schlägt Full-HD immer"
Seit über 20 Jahren – so alt ist das erste Doom schon – spielt Joachim Otahal am PC die je nach ihrer Zeit grafisch schönsten Titel. Beruflich hat er inzwischen mit Planung, Aufbau und Wartung von Servern zu tun, dem Spielehobby blieb er aber immer treu. Irgendwann nervte ihn die Tatsache, dass die Kantenglättung per Anti-Aliasing bei jedem Spiel anders aussieht und manchmal nur recht wenig Verbesserung bringt. Die Lösung hieß für Otahal Downsampling: Das Spiel wird in der Grafikkarte mit einer vielfach höheren Auflösung als der des Monitors berechnet und erst vor der Ausgabe an das Display auf dessen native Auflösung heruntergerechnet. Das Bild wirkt dadurch sowohl glatter als auch detailreicher, weil mehr Daten zur Verfügung standen, Treppeneffekte und Ähnliches sind kaum noch wahrnehmbar.
Seine Experimente hat Otahal unter dem Nickname JouMxyzptlk in Form von Videos mit bis zu 6K-Auflösung und noch höher aufgelösten Screenshots auf seiner Webseite(öffnet im neuen Fenster) ; veröffentlicht, dort gibt es auch eine Anleitung(öffnet im neuen Fenster) ; für den Einstieg ins Downsampling. Rund um dieses Thema hat sich inzwischen eine rege Szene entwickelt, die wie bei der Ultra-HD-Auflösung mit "4K" die Bildgröße anhand der Breite bezeichnet: 6K steht also für rund 6.000 Pixel, 8K für 8.000 und so fort. Otahals Rekord steht(öffnet im neuen Fenster) ; derzeit bei 15.360 x 8.640 Pixeln für die Demo Stone Giant. Zum Vergleich: Das sind mit über 132 Megapixeln mehr, als jede digitale Spiegelreflexkamera mit einem Sensor im Kleinbildformat aufnehmen kann.
Golem.de: Wie kommt man auf die Idee, in einer Auflösung zu spielen, die der eigene Monitor gar nicht mehr darstellen kann?
Joachim Otahal: Als Deus Ex Human Revolution herauskam, war ich von den Kantenglättungsmöglichkeiten des Spieles frustriert, überall waren deutliche Ecken und unschöne Treppeneffekte zu sehen. Das hätte meine damalige Grafikkarte viel schöner darstellen können, wenn das Spiel es nur nicht verweigert hätte. So kam ich dann zum Downsampling: Man zwingt die Grafikkarte dazu, ein vielfach größeres Bild zu berechnen und dann auf den Monitor zu quetschen. Dadurch wurde die Grafik erheblich besser, und das Spiel konnte nichts dagegen tun. Das funktioniert selbst mit Spielen wie ZDoom. Als ich einmal damit angefangen hatte, diesen Trick zu nutzen, konnte ich nicht aufhören. Ich bin schlussendlich bei 6K für Spiele im Vollbild und 15K im Fenstermodus angekommen. Letzteres ist allerdings nur noch für Screenshots geeignet, spielbar ist das nicht mehr.
Golem.de: Probieren Sie hin und wieder neue Filtertechniken wie FXAA oder TXAA aus? Oder ist man durch Downsampling für immer verdorben?
Otahal: Nur wenn die Leistung für echtes Anti-Aliasing nicht mehr reicht, dann wird auf diese Postprocessing-Techniken zurückgegriffen. Zuletzt habe ich das bei den Aufnahmen von Sniper Elite 3 in Ultra HD gemacht. Seit Deus Ex Human Revolution so genau aufgezeigt hat, wo die Grenzen von FXAA sind, habe ich eine Aversion gegen diese Filter, die ja nur gezielte Weichzeichner sind. Mir missfallen diese Formen von Anti-Aliasing, da sie quasi cheaten, anstatt zu rechnen. Das Gleiche trifft auch auf den Nvidia-16xQ-CSAA zu, welcher von banalem 4xSSAA geschlagen wird. Das sind meiner Meinung nach Marketingtricks, um entweder höhere Zahlen beim Anti-Aliasing aufführen zu können, oder um via Weichzeichner höhere Frame-Raten mit günstigerer Hardware zu erreichen.
'Viermal so viele Polygone in 6K'
Golem.de: Lohnt sich der Aufwand denn alleine für ein klareres Bild ohne Artefakte?
Otahal: Downsampling bringt ja nicht nur Anti-Aliasing, auch die Texturauflösung in der Entfernung wird höher, da das Mip-Mapping später zuschlägt, und bei fast allen Spielen sind entfernte Objekte und Landschaften mit mehr Polygonen versehen. Sogar die Tessellation arbeitet auflösungsabhängig, die gleiche Szene in Ultra HD hat dabei etwa viermal so viele Dreiecke wie bei Full-HD. Meine Screenshots des Demos Stone Giant zeigen das sehr deutlich. Wenn in Full-HD-Auflösung so viele Dreiecke berechnet würden, könnte man vor lauter Drahtgitter gar nichts mehr sehen. Auch Video von Unigine Heaven zeigt das, dieselbe Szene bei Full-HD hat nicht mal ein Viertel der Dreiecke des 6K-Videos. Downsampling schlägt ein direktes Spielen in Full-HD immer.
Golem.de: Für Downsampling muss man im Grafiktreiber eine Auflösung einstellen, die der Monitor eigentlich nicht beherrscht. Wie finden Sie da die optimalen Werte heraus?
Otahal: Man tastet sich Stück für Stück mit den Custom-Auflösungen heran, bis entweder der Treiber sich weigert, der Monitor kein oder nur ein Teil eines Bildes anzeigt, oder eben in manchen Fällen auch das System hart einfriert. Dabei erreicht man auch Varianten, die sehr hart an das Limit von HDMI 1.2 herangehen, Ultra HD in 60 Hz sollte damit an sich nicht möglich sein. Aber durch Reduktion der Zeilenzahl und des Blankings konnte ich genau diese Auflösung mit 60 Hz erreichen, und zwar ohne ein neues Bios für die Grafikkarte. Damit könnte man noch den Pixeltakt am Displayausgang höher setzen, aber das ist bei mir gar nicht nötig.
Golem.de: Die Wiederholungsrate des Monitors muss dabei aber auf sehr niedrige Werte gesetzt werden, oder?
Otahal: Um 6K auf 1.920 x 1.200 Pixel zu bekommen, muss ich auf 12 Hertz herunter, 6K mit 24 Hertz bekomme ich nur mit Downsampling auf 1.280 x 720 oder 1.280 x 800 Pixeln hin. Damit dabei noch genügend Leistung zur Verfügung steht, verwende ich das Tool EVGA Precision X. Damit wird die Karte auf 1,12 GHz übertaktet, auch unter Last, und damit sehe ich auch, wie stark die sonstige Auslastung ist. Der Grafikspeicher ist, wenn ich an das Limit gehe, immer zu 100 Prozent gefüllt. Da DirectX 11 den Hauptspeicher auch als VRAM-Extension nutzen kann, sind solche hohen Auflösungen oft noch mit AA möglich. (Anm. d. Red: Otahal meint hier den Framebuffer, in dem das endgültige Bild aufgebaut wird. Für Texturen und Geometriedaten können auch frühere DirectX-Versionen den Hauptspeicher benutzen, das war sogar schon mit AGP-Grafikkarten möglich.)
'Ab DirectX-10 klappt 6K fast immer'
Golem.de: Und wie bekommt man dann heraus, welches Spiel welche Auflösungen unterstützt? Ist das bei Titeln mit der gleichen Engine immer ähnlich?
Otahal: Das lässt sich grob nach DirectX-Levels klassifizieren. Ich vermute, dass das jeweilige Maximum an VRAM der jeweiligen DirectX-Version für das Limit verantwortlich ist. Dennoch ist das von Spiel zu Spiel verschieden. Manche machen das einfach so mit, andere muss man zwingen, und manche verweigern es komplett.
DirectX 8.1 läuft bis 3.424 x 2.140 Pixel wunderbar, Tron 2.0 und 3DMark 2001 gehören in diese Kategorie. Aber auch Unreal Gold funktioniert. Leider haben zu viele Spiele aus dieser Zeit hart codierte Limits.
Auf DirectX 9 basierende Spiele lassen sich bis auf 4.224 x 2.640 setzen. Das gilt für die aktuellen Blizzard-Spiele, Oblivion, Fallout 3 und Skyrim, sowie alle auf der Unreal 3 Engine basierenden Titel. Spiele mit der Source Engine laufen nur bis 4.096 x 2.560 Pixel, darüber gibt es schwere Grafikfehler. Der bisher einzige Ausreißer bei DirectX9, der bis 6K läuft, ist Homeworld 2.
Titel mit DirectX10 und höher laufen im Prinzip immer bis 6K, also entweder 6.144 x 3.840 oder 6.372 x 3.584. Je nach Spiel muss dann das Anti-Aliasing schwächer eingestellt werden, da sonst das VRAM nicht ausreicht und der Treiber abstürzt. Glücklicherweise überlebt Windows das und quittiert es nur mit einer Fehlermeldung. Der einzige Ausreißer bisher ist 3DMark 2011, der sich weigert, mehr als Ultra HD darzustellen, während der ältere 3DMark Vantage in 6K wunderbar läuft.
Über 6K klappt das dann nur noch mit Spielen, die als "Windowed Mode" laufen können. Wie hoch die Auflösung dann noch getrieben werden kann, ist von Spiel zu Spiel sehr unterschiedlich. Einige erlauben zwar, dass das Fenster 15K groß ist, aber das eigentliche Rendering bleibt bei der Anfangsauflösung. Bei anderen ist es von der Szene oder allgemeinen grafischen Komplexität abhängig, wie weit man gehen kann. Das Limit ist immer der verfügbare Grafikspeicher, daher nutze ich aktuell auch eine Geforce Titan mit 6 GByte.
Golem.de: Welche weitere Hardware haben Sie im Lauf der Zeit für Ihre Videos eingesetzt?
Otahal: Die ältesten Clips von Need For Speed Most Wanted auf meinem Youtube-Channel(öffnet im neuen Fenster) wurden auf einem Phenom II 940 X4 bei 3,6 GHz und einer AMD Radeon HD 4890 mit Fraps gemacht. Danach war es ein Core i7-2600K bei 4,8 GHz mit einer GForce GTX-680. Damit ließen sich schon sehr gut Ultra-HD-Spiele aufnehmen. Aktuell verwende ich einen Core i7-4960X bei 4,55 GHz und eine Geforce Titan. Diese Grafikkarte wurde ausschließlich wegen der 6 GByte RAM besorgt, dies ermöglichte mir, 3DMark Fire Strike Extreme in 6K laufenzulassen. Die CPU habe ich nur aufgrund des Tempos beim Encoden der fertigen Videos, sie ist dabei circa 60 Prozent schneller als der übertaktete i7-2600K. Entscheidend ist der Monitor, ich verwende einen Fujitsu-Siemens P26W-5, verbunden über HDMI, mit einer nativen Auflösung von 1.920 x 1.200 Pixeln. Dieses Display ist überraschend tolerant gegenüber untypischen Timings.
Golem.de: Wären für bessere Grafik nicht drei Full-HD-Displays, die recht günstig sind, bei entsprechendem Abstand, oder ein 4K-Monitor eine Alternative?
Otahal: Die Neugierde war da, ich habe es mit geliehenen Monitoren ausprobiert, aber für die paar Spiele ergab die Anschaffung keinen Sinn. Selbst für den normalen Desktop brauche ich privat nicht mehr als einen Monitor, das ist eben ein anderer entspannter Workflow als bei der Arbeit. Aber selbst, wenn ich drei Monitore nehmen würde, müssten es unbedingt 16:10-Monitore sein. Und meine Ansprüche an die Bildqualität und Farbwiedergabe sind doch sehr hoch, so dass ich automatisch in der Klasse über 500 Euro lande. Billige Full-HD-Monitore sind für meine Zwecke sinnlos. An meinem Arbeitsplatz habe ich aber testweise vier gute 1.920-x-1.200-Monitore mit 24 Zoll aus der 300-€-Klasse an meinem Arbeitsplatz gehabt, so zusammengeschaltet, dass sie wie ein Ultra-HD-Monitor arbeiten. Da sieht man dann, was einem noch so an Details entgeht, wenn man seine eigenen Videos ansieht. Und man kann nicht nur in der Theorie abschätzen, welche Bildgröße man für Ultra HD haben will.
'4K unter 50 Zoll ist ein No-Go'
Golem.de: Und, was wäre dann für Sie optimal?
Otahal: Unter 50 Zoll für 4K ist für mich ein No-Go, da ich daheim über einen Meter weit vom Monitor weg sitze. Leider sind Ultra-HD-Monitore, die nicht nur groß sind, sondern auch die passenden Anschlüsse haben und ein gutes Bild liefern, noch viel zu teuer, also wird gemütlich gewartet, bis etwas Passendes auftaucht.
Golem.de: Mit 50 Zoll gibt es bisher nur Fernseher. Wie wäre es mit einem 28-Zöller und 60 cm Abstand? Sowas gibt es schon für unter 700 Euro, und die Hersteller bewerben diese neue Kategorie recht stark.
Otahal: Privat wäre mir das zu nahe am Monitor. Im Geschäft wäre die Schrift zu klein, um angenehm damit zu arbeiten. Ich habe 27-Zoll-Monitore mit 2.560 x 1.440 Pixeln ausprobiert, und schon da wird die Schrift einfach zu klein und ich muss tatsächlich mit weniger als 50 cm Abstand am Gerät kleben, trotz meiner mit Brille bei 120 Prozent gemessenen Sehfähigkeit. Jetzt 28 oder 32 Zoll mit Ultra HD zu nehmen, macht das noch schlimmer, alles wird noch kleiner. Ich müsste im Betriebssystem die DPI-Skalierung anschalten, aber damit macht man sich ja genau den Vorteil, mehr Pixel zu haben, wieder zunichte, also ergibt das keinen Sinn. Es gibt auch zu viele Programme, die bei aktiven High-DPI-Einstellungen nicht gut aussehen oder gar nicht bedienbar sind, da Schaltflächen plötzlich außerhalb des Fensters liegen. Den Vorteil, diese Sachen im Geschäft ausprobieren zu können, hat mir einige Enttäuschungen erspart, ich wäre damit nicht zufrieden gewesen.
Golem.de: Ihnen geht es aber nicht nur um die Technik, Sie spielen die Titel auch tatsächlich. Was muss ein gutes Spiel haben?
Otahal: Mit 40 Jahren bin ich ja fast schon ein Opa im Spielebereich. Da wird man anspruchsvoll. Meine Vorlieben sind Spiele, welche die Phantasie anregen und die Immersion sehr gut umgesetzt hat. Ich spiele meist Solo, und wenn Multiplayer, dann eher auf einer kleinen LAN-Party als online, da Teamspeak nicht an die reale Kommunikation herankommt. Bei First Person Shootern bevorzuge ich Spiele, die Finesse und vorsichtige Herangehensweise fordern und jeden Fehler bitter bestrafen. Aktuelle Beispiele dafür sind Sniper Elite 3 in Authentic und Wolfenstein in Extreme und ArmA 3.
Counterstrike und Battlefield machen zwar Spaß, sind aber inzwischen doch langweilig geworden. Gut gemachte RPGs reizen mich umso mehr, je offener die Welt ist, Elder Scrolls Arena bis Skyrim und auch Fallout 3 zählen für mich zu den besten Vertretern ihrer Art. Historisch spiele ich schon, seit es den Atari 2600 gab, ich habe die ersten Spiele von id Software als neu erlebt und sehr viel Zeit in Doom mit Singleplayer und Multiplayer verbracht. Aktuelle Spiele, die mich schwer enttäuscht haben, sind zum Beispiel Far Cry 3 und Remember Me.
Golem.de: Vielen Dank für das ausführliche Gespräch.
Nachtrag vom 18. Juli 2014, 17:10 Uhr
Anders als ursprünglich beschrieben, liegt beim Downsampling an den Displayausgängen der Grafikkarte keine höhere Auflösung an, als der Monitor darstellen kann. Anpassungen an der Auflösung im Treiber mitsamt den Timings – insbesondere der Bildfrequenz – sind dennoch nötig, damit die Grafikkarte den Framebuffer in den gewünschten Größen zulässt. Vor der Ausgabe wird die Auflösung aber auf die native Pixelzahl des Monitors heruntergerechnet, dabei ergibt sich auch die Kantenglättung, denn: Aus einem Bild mit einer höheren Auflösung wird eines mit einer niedrigeren erstellt, was gegenüber dem Rendering mit einer kleineren Auflösung dennoch mehr Details ergibt. Ebenso beherrscht Deus Ex Human Revolution kein TXAA, diese Technik erschien erst später. Die entsprechenden Textstellen wurden korrigiert, wir bitten, den Fehler zu entschuldigen.
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