2.5D: Der Mythos 2D-Hardwarebeschleunigung
Die Spezialisierung der Grafikkarten erfolgte zunächst im reinen 2D-Bereich. Dass diese Karten noch heute exzellente Leistungen bringen, wenn es darum geht, komplexe Zeichnungen auszugeben, das ist kein Geheimnis. Noch so manches Schätzchen aus längst vergangenen Tagen hat sich dadurch bis heute das Überleben gesichert. Jedoch versagen diese Karten schnell im Alltag, wenn es um die allgemeine Oberflächendarstellung aktueller Windows-Versionen geht. Dies hat einerseits mit der grafischen Aufwertung der Oberfläche und andererseits mit einem beschränkten Funktionsumfang zu tun. Doch der Reihe nach…
2D-Beschleunigung von Zeichenfunktionen
Darunter versteht man den Teil der 2D-Hardwarebeschleunigung, der für die native Ausgabe von Zeichenaufgaben des GDI über die Grafikkarte zuständig ist. Das betrifft einerseits einfache geometrische Objekte wie Pixel, Linien, Kurven, Polygone, Rechtecke, Ellipsen und andererseits das Skalieren, Rendern und Kantenglätten der Schriften (TrueType, OpenType).
Sprach man anfangs noch von sogenannten 2D-Einheiten auf den Grafikbeschleunigern, so ist diese spezialisierte Einheit mittlerweile auf den Heimanwenderkarten völlig verschwunden. Die Beschleunigung dieser 2D-Zeichenfunktionen erfolgt analog zur 3D-Beschleunigung auf einer identischen Hardware und die Implementierung erfolgt einzig und allein über den Grafiktreiber.
Wir werden im zweiten Teil unseres Artikels einen speziell von uns für diesen Bereich entwickelten Benchmarktest vorstellen, der diese wichtigen Funktionen umfassend testen wird und zeigt, dass Treiber eklatant und unerwartet versagen können, wenn man die grundlegendsten Funktionen sträflich vernachlässigt. Nachfolgend eine kleine Auswahl von insgesamt 9 Testkriterien:
2.5D-Beschleunigung der Oberflächendarstellung
Das Umsetzen der Zeichenfunktionen ist mittlerweile jedoch nur ein Teil der 2D-Beschleunigung. Eine sichtbare und subjektiv sehr gut wahrnehmbare Beschleunigung lässt sich durch aktuelle 3D-Grafikkarten erzielen, die zudem in der Lage sind, die im vorigen Abschnitt erwähnten 2.5D-Layer selbst hardwaremäßig zu erzeugen, zu verwalten und bedarfsgerecht anzuzeigen.
Wie funktioniert das? Ähnlich wie bei der 3D-Darstellung werden auch die nicht sichtbaren Teile eines Fensters zunächst als virtueller rechteckiger Ausschnitt, der stellvertretend für das betreffende Fenster steht, in einem Stück an die Grafikkarte übergeben und dort komplett gerendert und gespeichert. Es muss also später nichts „nachgezeichnet“ werden. Die Grafikkarte kennt jederzeit Größe und Position dieser virtuellen Rechtecke und über den sogenannten Tiefenpuffer (Z-Buffer) teilt man der Karte mit, in welcher Reihenfolge (Z-Order) die Fenster bzw. Objekte übereinander liegen und dargestellt werden. Über die Sichtbarkeit der Inhalte entscheidet dann die Grafikkarte allein.
Fassen wir einmal kurz zusammen:
Die aktuelle 2D-Hardwarebeschleunigung beinhaltet sowohl die Implementierung der wichtigsten 2D-Zeichenfunktionen, als auch die Umsetzung der 2.5D-Layertechnik für die Fenster- bzw. Oberflächendarstellung.
Es wäre sicher ermüdend, auf jede einzelne Windows-Version näher einzugehen. Da die aktuellen Probleme, die uns zu diesem Test veranlasst haben, vor allem unter Windows 7 auftreten, haben wir uns im Folgenden auf die Betrachtung von Windows XP, Windows Vista und natürlich Windows 7 beschränkt.
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Weiter so THG nach dem Solarprojekt der erste tolle lange und informative bericht den ich hier lese. Die Kurzen artikel sind nett aber So ein langer ausführlicher Bericht ist doch immer wieder ein Highlight ich hätte gern mehr davon. Auch ein paar neue Modding Artikel Videos wären mal wieder eine nette abwechslung (alla Öl PC etc)
"Die sogenannte „2D-Grafik“ besteht eben nicht nur aus netten Überblendeffekten und animierten Menüs mit Schatten, sondern zunächst erst einmal aus ganz trivialen Sachen wie Pixeln, Linien, Kurven, Rechtecken, Kreisen, Polygonen und vielem mehr."
Das reicht mir schon um nicht weiter zu lesen ...
Inwiefern?
Für die meisten besteht "2D-Grafik" nur aus dem, was sie als Benutzeroberfläche auf dem Desktop sehen. Niemand wird sich die Mühe machen zu unterscheiden, ob es sich nun um das Zeichnen an sich mit grundlegenden Funktionen von GDI, GDI+ oder Direct2D oder das Fenstermanagement handelt. Das alles kann, in der Summe betrachtet, durchaus im Allgemeinenfall relativ flott ablaufen, aber in einigen Anwendungsszenarien eben auch bremsen. Wenn Dein Auto am Berg keine Leistung bringt, dann kannst Du auch pauschal sagen, die Kiste zieht nicht - oder Dich eben auf die genaue Ursachensuche machen. Dann wirst Du ins Detail gehen und die Einzelteile überprüfen müssen. Denn ganz umsonst steht ja "2D-Grafik" nicht in Gänsefüßchen
Dein Nick sei I-HaTe2D. Oder?
Toller Bericht! Zumindest weiss ich jetzt, warum auf meinem Notebook mit VB6 die Desktopgestaltung auszuschalten ist, um brauchbar mit der IDE zu schaffen.
Wenn man hier nicht so findige Tüftler, wie FormatC hätte, wäre ich heute noch im Ungewissen, warum eine alte 2D-Applikation da so gemütlich vor sich hinschleicht, wenn ich ein Fenster verschiebe.
Es ist echt traurig, dass die Hersteller zugunsten der 3D-Leistung die 2D-Leistung vollkommen vernachlässigen. Oder ist dies sogar gewollt? Schliesslich gibt es ja sog. Workstation-Karten beider Hersteller (QuadroFX, FireGL), welche auch auf den 2D-Bereich getrimmt sind.
Hier wäre es gut, zu wissen, wie die Karten im Vergleich zu ihren 3D-Gamerkarten abschneiden. Wenn die Workstation-Karten wieder DEUTLICH schneller wären, könnte man Mutwillen den Herstellern unterstellen, da sie entweder ihre Treiber entsprechend "kastrieren", damit Kunde "Depp" sich entweder für eine 3D-Karte oder eine (z.T. sündhaft teure) Workstationkarte entscheidet.
Schade, dass die Hersteller scheinbar solche Tricksereien notwendig haben, um eine künstlich grosse Produktpalette aufzubauen, denn wenn man bedenkt, wass die heutigen Grafikmonster an Rechenpower haben, dann sollte so 2D-Rendering für die Karten eigentlich "*Rülps* und verdaut" sein...
Wie eingangs erwähnt! SEHR lesenswerter Artikel, der auf der Startseite durchaus als Topic (2D unter Vista/Seven) verankert werden sollte, denn ich glaube mal, dass es ETLICHE Anwender gibt, die mit diesem Problem konfrontiert sind!
Bei ATI ist die 2D Leistun schon seit jahren auf dem Rueckmarsch. Seit der x800ter Serie werden 2D Funktionen eingespart. Ab dieser Generation muss man damit Rechnen, einer Ruckelorgie gegenueber zu stehen, wenn der Windows Media Player laeuft, und nebenher ein Transparentes Fenster aufpoppt. (WinXP) Das wurd irgendwann vor 2 Jahren per Treiberupdate nachgebessert. Trotzdem beherrscht eine ATI Karte aktuell nicht mal das Noetigste von 2D Instruktionen. Da, wo Nvidia damals immer eingespart hat, hat ATI seit ein paar Jahren schoen aufgeholt. Problem nur, das z.B. die GTX280 ein deutlich besseres Set an 2D Funktionen mitbringt, als ATI Karten frueher. Komisch is des.
Was auch erklärt, dass die 280er GTX bei mir unter Seven wie eine Rennsau läuft und ich für die VB6 IDE die Desktopgestaltung nicht deaktivieren muss. Sie läuft spürbar flotter als die 4650HD in meinem Schleppi... eigentlich traurig... wenn ich sehe, was die karten an Rechenleistung haben, sollte doch gerade 2D den onboard-Lösungen um ein Vielfaches überlegen sein... oder geht der Trend dahin, dass man für 2D einen onboard-Grafikchip braucht und für 3D dann ein Grafikmonster, wie die heutigen Karten.
Vermutlich steckt dahinter die Idee der Hybrid-Grafiklösungen...
Das ist wohl ein Copy-Paste Fehler...
Auf was für einem Mainboard liefs denn nu?
Dass ich damit gar nicht so falsch liege, zeigen u.a. mehrere Threads hier im Forum:
http://www.tomshardware.com/de/for [...] er-betrieb
@bluray:
Was VB6 betrifft, die SDI-GUI ist echt ein Fall für sich. MS hat bei der Oberfläche ein wenig tief in die Trickkiste gegriffen, was nun ab Vista leider rächt. Das, was z.B. bremst (und nicht nur in VB6) ist das Verschieben der Steuerelemente während der Laufzeit, in dem man der Steuerelementeklasse Eigenschaften gibt, die sie sonst nicht hat (z.B. Rahmen bei Buttons). Diese ganze Fensterjongliererei geht allerdings davon aus, dass die Steuerelementeklassen "sauber" sind. Derartiger Missbrauch ist nun mal nicht vorgesehen. Solange ich diese GDI-Aufrufe selbst an den Treiber schicken kann, klappt das (Windows Basic), sobal der DWM (Aero) aktiv ist, weiß Windows nicht mehr so recht, was es damit machen soll
@SpielerZwei:
Es muss richtig heißen: DFI Lanparty DK X48-T2RS. Das kommt vom Stress, weil die Linien nicht funktionieren
Lass Dir den Test und die Probleme der ganzen Leute hier mit der Aero-Oberfläche unter W7 mal auf der Zuge zergehen:
[*]Die Ausgabe von 2D-zeichenobjekten erfolgt OHNE Aero und damit ohne DWM mit 157 MHz um Welten schneller als bei 850 MHz und Aero + DWM!
[*]Die Oberfläche als solche läuft stabiler und vor allem auch ohne Darstellungsfehler, sobald Aero ausgeschaltet ist!
[*]Auch die Treiberzurücksetzerei entfällt - weil nichts mehr abstürzt. Netter Nebeneffekt.
Mein ursprünglicher Gedanke, den Takt zu erhöhen, um ständig unter 850 MHz zu arbeiten hat sich im Nachhinein als falscher Lösungsansatz herausgestellt. Aero weg, damit 2D-Hardwarebeschleunigung weg und schon läufts.
Warte geduldig auf Teil 2, dann gibts hier beim Tom auch das Benchmarkprogramm als Download
Gerüchte, dass die 2D-Peformance der ATI-Treiber stinkt, gibt es schon seit längerem in der Linuxwelt, siehe z.B.:
http://www.phoronix.com/scan.php?p [...] n_2d&num=1
http://en.wikipedia.org/wiki/Fglrx
Angeblich sollen da die Opensourcetreiber sogar bessere Ergebnisse liefern:
http://ubuntuforums.org/showthread.php?t=963185
Das lässt hoffen, dass es sich hier nicht um ein Hardwareproblem handelt, sondern einfach nur um Schlamperei von Seiten ATIs Treiberabteilung...
Der Witz ist ja, unter Vista ist die Karte durchaus einen ganzen Zacken schneller. Wobei sie in kaum einem Fall die Performance einer Geforce erreicht. Vor allem die Werte der älteren Karten. Das Blitting ist ok, Stretchen taugt auch nichts. Es ist echt zum Haareraufen.
Wie immer Igor, ein außergewöhnlich toller Artikel!
Danke, THG. Endlich mal wieder was lesensbares!
Sehr genialer Test/Bericht!
Also ich habe grad so viel gelernt wie in meiner ganzen Schulzeit zusammen
Jetzt endlich verstehe ich, wieso im Desktop Bereich mein Rechner so zügig läuft, wie eine Oma mit Krücken und beim Zocken es mich eher an Roadrunner auf Speed erinnert!!!
Mir sind noch zwei kleine patzer aufgefallen
Bei Test 3,4,5 im Diagram steht immer zweimal "HD4870 GPU" und in Test 6 im Diagram taucht 3 mal die HD5870 auf.
Was mir grad noch zudenken gibt ist, wie sich dieses Verhalten auswirk wenn der Prozessor einen Integrierten Grafikchip hat?
Ist das nicht der Stoff aus dem die Verschwörungstheorien sind?
Na fassen wir mal zusammen: Intel bringt neue CPU´s MIT Grafikkern integriert... 3D Leistung gleich null, 2D, na ja, da kommt Microsoft in´s Spiel, optimiert Windows 7 für diese Hardware...
Nun kommen ATi und Nvidia in´s Spiel um uns auch 3D zu ermöglichen...
Also, wer demnächst wieder ein alltags- und freizeittaugliches PC-SSystem braucht, der MUSS einen neuen INTEL Proz kaufen, WIN 7 installieren UND eine 3D Grafikkarte dazu... Die restliche Hardware natürlich auch in NEU, weil alles alte bremst ja das neue Zeugs aus...
Verkauft wird das ganze als "Baukastenlösung", Wer nicht zocken will dem reicht die "Prozessor-Grafik" und wer zocken will, der schont im Desktop die Umwelt weil die 3D-Karte ja ausgeschaltet und deaktiviert ist...
Na ja, ich sag´s ja immer, die Amis haben im Marketing mehr drauf als wir, alle brauchen neue PC´s und die Konjunkturkriese ist überwunden! Und das was unsere Händler drann verdienen dürfen, na ja, vieleicht hilft es ja auch...
Wie schlagen sich eigentlich die neuen Grafikkarten im transcodieren von Videofilmen? Ich denke dabei an das neuberechnen von selbstgedrehten Videosequenzen mit Adobe Premiere, Pinnacle Studio usw. wo ja auch die Grafikkarte zum tragen kommt...
Toller Artikel, sehr lesenwert, sehr interessant. Ich arbeite ab und zu mit Corel Draw und hab mir nie wirklich Gedanken um die 2D-Leistung meiner Grafikkarte gemacht. Dieser Artikel hat mir die Augen geöffnet. Jetzt vermute ich auch, warum der Phenom II X4 mit der Ati Onboardgrafik in einem anderen Rechner so bemitleidenswerte Performance unter Corel Draw bietet. Ich bin entsetzt!
Ich kann den 2. Teil und das Benchmarktool nicht erwarten. Genialer erster Teil!
Aber erkläre mal einem Treiberprogrammierer, dass es außerhalb seiner zuckersüßen und romantischen Rosa-3D-Welt noch andere Realitäten gibt! Die glauben doch glatt, Direct2D wäre in 90% der Anwendungen implementiert, außer Windows 7 gäbe es keine Betriebssysteme mehr und es würden eh alle nur noch zocken. Die GDI und GDI+ sind in deutlich über 90% der Anwendungen noch präsent. Das zu vernachlässigen ist einfach nur realitätsfern.
Aus meiner täglichen Praxis heraus prognostiziere ich für Direct2D in den nächsten 2 Jahren vielleicht einen Anteil von 20-25%. Wenn überhaupt. Mehr sicherlich nicht. Hier setzt jemand seinen Wunschtraum über die Realität ohne zu begreifen, dass sich nicht der Kunde nach dem Anbieter, sondern der Hersteller gefälligst am Kunden zu orientieren hat. Verkehrte Welt eben.
Um dem 2. Teil und der Erklärung des Testprogramms nicht vorzugreifen:
Ich zeichne mit Absicht NICHT in irgendeinen Puffer, den ich dann komplett blitte, sondern DIREKT auf den Bildschirm (zumindest aus Sicht des Programms). Alles andere wäre reine Augenwischerei. Dadurch kann es zu keinem Datenstau kommen, da die nächste Linie erst gezeichnet wird, wenn die vorige auch ausgegeben wurde. Selbst wenn ich den Takt unter Aero zwangsweise absenke, so dass Aero und Basic bei gleichem Takt laufen, ist die Variante mit Aero grausam langsam. Da ändert auch die geänderte Taktrate nichts.