Näytön tasoitus

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 20. joulukuuta 2015 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 88 muokkausta .

Anti - aliasing on kuvankäsittelyssä käytetty tekniikka , joka tekee kaarevien viivojen rajat tasaisemmiksi poistaen "hampaat" , jotka näkyvät esineiden reunoilla . Anti-aliasointia käytti ensimmäisen kerran vuonna 1972 Massachusetts Institute of Technologyssa Architecture Machine Group , josta tuli myöhemmin MIT Media Labin ydinosa .

Tasoituksen perusperiaate

Antialiasoinnin perusperiaate on käyttää tulostuslaitteen ominaisuuksia näyttämään värisävyjä, joilla käyrä piirretään. Tässä tapauksessa kuvan reunapikselin vieressä olevat pikselit ottavat väliarvon kuvan värin ja taustavärin välillä, luoden gradientin ja hämärtäen reunaa.

Tasoittamiseen on kaksi vaihtoehtoa:

Yleinen anti-aliasing piirtämällä liian suuri, tasoittamaton kuva, jota seuraa resoluution lasku .
Erikoistuneet anti-aliasing-algoritmit, jotka toimivat tietyntyyppisten kuvien kanssa (esimerkiksi Wu:n algoritmi segmenttien piirtämiseen).

On huomattava, että anti-aliasointi riippuu näytön gammasta . Erityisesti keskiarvo välillä 0,2 ja 0,8 ei välttämättä ole 0,5, vaan . Tämä on erityisen havaittavissa hienovaraisissa kuvioissa ja tekstissä . Siksi paras laatu anti-aliasing saadaan vain, kun se tiedetään. $\left({\frac {0{,}2^{\gamma }+0{,}8^{\gamma }}2}\oikea)^{{1/\gamma }}$ $\gamma$

Tasoitustyypit

Huomautus: Anti-aliasing vaikuttaa kuvanopeuteen (ruutua sekunnissa) riippuen näytönohjaimen kaistanleveydestä (muistin kaistanleveydestä).

SSAA

Super s ample Anti-A lyasing - oversampling anti - aliasing [1] , jota kutsutaan myös korkealaatuiseksi tai koko näytön anti-aliasingiksi [2] , käytetään korjaamaan "jaggies" aliasing koko näytön kuvissa [3] . SSAA oli saatavilla varhaisissa näytönohjaimissa DirectX 7 :ään asti . Se sisältyy ominaisuutena AMD HD6XXX -valikoimaan (vain DirectX 9 -peleille ), ja se on sisällytetty NVIDIA Fermi -ajureihin kaikissa peleissä DirectX 9 -peleistä DirectX 11 -peleihin, joissa käytetään mitä tahansa DirectX 10 :tä tai uudempaa tukevaa NVIDIA -näytönohjainta. .

Tämän seurauksena SSAA-kuva näyttää pehmeämmältä ja realistisemmalta. Kuitenkin valokuvat, joissa on yksinkertainen anti-aliasing (kuten supersampling ja sitten keskiarvo), voivat heikentää joidenkin tyyppisten viivapiirustusten tai kaavioiden ulkonäköä (kuva näyttää epäselvältä), varsinkin kun viivat ovat vaaka- tai pystysuorammin. Näissä tapauksissa voidaan käyttää vihjailua .

Koko näytön anti-aliasing mahdollistaa tyypillisten "hampaiden" poistamisen polygonien rajoilla . On kuitenkin otettava huomioon, että koko näytön anti-aliasing kuormittaa voimakkaasti näytönohjainta, mikä johtaa kuvanopeuden laskuun .

Anti-aliasoinnin laatua rajoittaa videomuistin kaistanleveys , joten nopealla muistilla varustettu näytönohjain pystyy laskemaan koko näytön anti-aliasoinnin pienemmällä tehokkuudella kuin heikko näytönohjain . Anti-aliasing voidaan ottaa käyttöön eri tiloissa. Esimerkiksi x4 anti-aliasing tuottaa paremman kuvan kuin x2 anti-aliasing, mutta heikentää merkittävästi suorituskykyä. SSAAx2 anti-aliasing kaksinkertaistaa resoluution , kun taas SSAAx4 nelinkertaistaa sen [4] .

MSAA

M ulti s ample Anti - Liasing on vain geometriaa käyttävä korvausalgoritmi, joka korvaa SSAA: n ja antaa siten samanlaisen anti-aliasing-vaikutuksen kuin SSAA, mutta pienemmällä kuormituksella.

CSAA

C overage Sampling Anti -A lyasing on jatkoa SSAA➔MSAA➔CSAA:n "evoluutiolle". Parannus saavutetaan sillä, että naapuripikselistä siirretään enemmän tietoa alinäytteestä kehyspuskuriin. Mikä lopulta auttaa laskemaan tarkemman tasoituksen. CSAA:n ja MSAA:n tasatasoilla (x2, x4, x8...) laatu on aina korkeampi CSAA:lla, ja ne ovat yhtä suuret kuormituksen suhteen.

QCSAA

Laadullinen ylimittaus Sampling Anti - A lyasing on CSAA : n parannettu versio, koska analysointiin käytetään kaksi kertaa enemmän näytteitä.

AAA

Mukautuva A anti-liasing - MSAA : lla on ongelma läpinäkyvien objektien reunojen tasoittamisessa. Tämä algoritmi on suunniteltu poistamaan tämä ongelma. Se on MSAA :n ja SSAA :n yhdistelmä . Tätä tyyppiä suositellaan tehokkaiden näytönohjainkorttien omistajille. Vain AMD :n käytössä .

TrAA

Läpinäkyvyys Anti-A- liasing on samanlainen kuin AAA, mutta Nvidiasta .

CAFA

Räätälöity suodatin Anti-liasing on algoritmi , joka sisältää 4 suodatinta: laatikko, kapea teltta, leveä teltta ja reunantunnistus. Jokainen suodatin on erilainen lähestymistapa MSAA:n toteuttamiseen. Vain AMD :n käytössä .

laatikko : standardi MSAA.

kapea teltta : samanlainen kuin CSAA.

leveä teltta : samanlainen kuin QCSAA.

reunantunnistus : kun reunantunnistussuodatin kulkee renderoidun kuvan läpi, sen määrittelemille pikseleille, jotka määritellään monikulmioreunuksiksi tai teräviksi värisiirtymiksi, käytetään parempaa antialiasointimenetelmää suurella määrällä näytteitä, ja loput pikselit - vähemmän.

TXAA

T emporaalisesti arvioitu A anti -liasing on Nvidian algoritmi , joka käyttää MSAA-kehystä. Laskentakaava käyttää aikaa, aiempien kuvien pikselitietoja ja käsitellyn kohtauksen tietoja. Tämän jälkeen suoritetaan värin keskiarvo. Tämän avulla voit päästä eroon pelin esineiden välkkymisestä ja nykimisestä. Kaukana se antaa laadukkaan kuvan, mutta lähellä olevat kohteet ovat hieman saippuaisia ja kuormitus on melkein kuin MSAA:lla, vaikka laatu on parempi samoilla arvoilla. Kehittäjän mukaan: TXAAx2 on laadultaan verrattavissa MSAAx8:aan, mutta kuormitukseltaan se on verrattavissa MSAAx2:een, ja TXAAx4 on laadultaan korkeampi kuin MSAAx8, mutta kuormitukseltaan se on verrattavissa MSAAx4:ään. Erinomainen dynamiikan tasoittamiseen.

TAA

T emporal A anti- A lyasing on TXAA:n analogi, mutta ei Nvidiasta .

TSSAA

Temporal Super Sampling Anti-A- liasing on TXAA : n analogi , mutta se ei ole sidottu Nvidian näytönohjainkorttiin ja perustuu supersamplingiin .

FXAA

Nopeasti arvioitu Anti - A - liasing on Nvidian algoritmi [5] , joka on yhden kierron pikselien varjostin , joka laskee tuloksena olevan kehyksen jälkikäsittelyssä. Se on perinteiseen MSAA:han verrattuna tuottavampi ratkaisu, joka kuitenkin vaikuttaa työn tarkkuuteen ja kuvanlaatuun.

MLAA

M orph ogical Anti -A -liasing on Intelin FXAA :n analogi . Etsii kustakin kehyksestä "sahalaitaisia" reunoja, jotka ovat samanlaisia kuin kirjaimet Z, L tai U, ja sekoittaa kunkin tällaisen osan sisältämien viereisten pikselien värejä. Algoritmi on käännetty käyttämään prosessoria , ei näytönohjainta. Siksi sitä voidaan suositella heikkojen näytönohjainkorttien omistajille, joissa on enemmän tai vähemmän tuottava prosessori. Monimutkaisemman algoritmin ansiosta kuva on parempilaatuinen kuin FXAA. AMD :llä on toteutus , mutta teknisesti myös Nvidia voisi käyttää sitä . On ongelma: anti-aliasing ei toimi läpinäkyvillä tekstuureilla. Siksi tämän jälkikäsittelyn lisäksi sinun on kytkettävä myös TrAA tai AAA kuvan parantamiseksi. Käsittelyaika kestää 0,9 ms . Myös näytönohjainkortteihin on toteutettu MLAA - algoritmeja .

MFAA

M ulti frame Sampled Anti-A lyasing on Nvidian algoritmi , joka on yksinomaan Maxwell - sukupolven näytönohjainkorteissa . Lomittamalla näytepaikat MFAAx4:llä on sama vaikutus suorituskykyyn kuin MSAAx2:lla, mutta se tarjoaa kuvanlaadun MSAAx4:n kanssa. [6]

SRAA

S ubpixel Reconstruction Anti- Liasing on Nvidian kaksivaiheinen algoritmi . Hyvin samankaltainen kuin MLAA, mutta toimii syvyyspuskureiden ja normaaleiden karttojen kanssa, minkä vuoksi se määrittää paremmin reunat antialiasoinnin ja varjostettujen reunojen kanssa. Suoritusaika on yleensä hyvin lyhyt, suurin osa algoritmin ajasta kuluu varjostuksen käsittelyyn. Tulosteessa saattaa näkyä artefakteja. Vertailun vuoksi: kuvan tasoitus resoluutiolla 1280x720 (HDV 720p) kestää noin 5-10 ms SSAA:lla ja 1,8 ms SRAA:lla .

SMAA

S ubpikseli M orfologinen A anti- liasing on MSAA:n, SSAA:n ja MLAA:n yhdistelmä. Pohjimmiltaan parannettu MLAA lisäämällä paikallista kontrastia, etsimällä kuvioita ja käyttämällä enemmän näytteitä. Joskus voidaan myös lisätä väliaikainen ylinäytteenotto. Se kuluttaa enemmän resursseja kuin MLAA, mutta se käyttää näytönohjainta , ei prosessoria .

Löydät lajikkeita:

SMAAx1 : Klassinen SMAA-algoritmi, joka sisältää tarkan etäisyyshaun, paikallisen kontrastityön reunojen, geometrian ja diagonaaliviivojen havaitsemiseksi. Käsittelyaika kestää 1,02 ms .
SMAATx2 : SMAA x1 + algoritmit TSSAA:lta. Käsittelyaika kestää: 1,32 ms .
SMAASx2 : SMAA x1 + algoritmit MSAA:lta. Käsittelyaika kestää: 2,04 ms .
SMAAx4 : SMAA x1 + algoritmit SSAA:lta, MSAA:lta, TSSAA:lta ja TMSAA:lta. Käsittelyaika kestää: 2,34 ms .

CMAA

K onservatiivinen M orfologinen anti- A - liasing on FXAA:n ja SMAAx1:n yhdistelmä. Ihanteellinen heikoille ja keskikokoisille näytönohjaimille . Ero FXAA:sta johtuu jopa 64 pikselin pituisten reunaviivojen käsittelystä . Käytetään algoritmia, joka käsittelee vain symmetriset värikatkot tarpeettoman sumentumisen välttämiseksi. Ero SMAAx1:een johtuu objektien vähemmän täydellisestä anti-aliasoinnista, koska vähemmän muotoja käsitellään ja se on lisännyt ajallista vakautta, eli vähemmän objektien välkkymistä.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ AnandTech – AMD:n Radeon HD 5870: uuden sukupolven GPU:t
↑ Jason Gregory ja Jeff Lander. Pelimoottorin arkkitehtuuri (määrittämätön) . — A.K. Peters, Ltd. , 2009. - s. 39. - ISBN 9781568814131 .
↑ M. Carmen Juan Lizandra. Graafiset kirjastot Windows-ohjelmointiin (uuspr.) // Crossroads, ACM Student Magazine. - ACM, 2000. - Kesäkuu ( osa 6 , nro 4 ). - doi : 10.1145/333424.333433 .
↑ Rayce185. Anti-aliasing: Perustiedot . ylikello (tammikuu 2009). (määrätön)
↑ http://developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf
↑ NVIDIA. MFAA TEKNOLOGIA . nvidia.com.ua _ nvidia.com.ua Käyttöönottopäivä: 17.4.2020. (määrätön)

Kirjallisuus

Danil Gridasov. Mikroskoopin alla. GeForce CSAA vs. Radeon CFAA . i3D laatu . iXBT (23. lokakuuta 2008). Haettu: 30. syyskuuta 2010. (Venäjän kieli)
Kristof Beets, Dave Barron. Super-näytteenottoon perustuvien anti-aliasing-menetelmien analyysi . iXBT (7. kesäkuuta 2000). Haettu: 30. syyskuuta 2010. (Venäjän kieli)
Tekninen raportti CSAA (30. lokakuuta 2006).