Antialiasing

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Exemplu antialiasing. Marginile personajelor din a doua linie au fost netezite.

Antialiasing (uneori prescurtat în AA ) este o tehnică de reducere a efectului de aliasing (în italiană, zimțată, [1] treptată [2] sau zimțată) atunci când un semnal de rezoluție mică este afișat la rezoluție înaltă. Anti-aliasing atenuează liniile prin netezirea marginilor și îmbunătățirea imaginii.

Formarea efectului de aliasing

Comparație între o imagine aliasată (stânga) și una antialiasată (dreapta)

Cardurile grafice funcționează cu triunghiuri și linii care, pentru a fi afișate, trebuie prelevate . Aceasta este faza în care sunt stabilite culorile pixelilor individuali și care produce pașii dintre obiectele finale.

În timpul eșantionării, o singură culoare este atribuită pixelului, luându-și centrul drept referință; dacă un pixel aparține unei linii care delimitează două câmpuri, prevalează și în acest caz culoarea câmpului căruia îi aparține centrul pixelului. Din acest motiv, efectul alias se formează pe linii oblice, zone cu diferență mare de culoare sau pe margini ascuțite. Din acest motiv, în majoritatea cazurilor (în general la nivel hardware), imaginea este eșantionată ca și cum în loc de un singur pixel ar fi mai mulți și pixelului final i se va atribui culoarea medie (supersantionare).

Activarea efectului, în jocurile video, implică (în majoritatea cazurilor) o scădere a ratei de cadre dezvoltată de placa video, tocmai din cauza cantității mari de date pe care aceasta din urmă trebuie să le gestioneze.

Redare sub-pixel

Compararea diferitelor vizualizări cu intervenții diferite sub-pixel; de la stanga la dreapta:
1) Imagine tradițională
2) Imagine cu gestionare sub-pixel
3) Imagine cu anti-aliasing
4) Imagine cu gestionare sub-pixel și anti-aliasing

Diferitele tehnici anti-aliasing intervin în moduri diferite, în general, anti-aliasing intervine asupra pixelului și, prin urmare, în cazul unei imagini în două culori (alb-negru), veți observa că sub-pixelii aceluiași pixel sunt luminați în în același mod, asigurând corectitudinea cromatică; În timp ce unele tehnici precum ClearType folosesc mai mult sub-pixelul, favorizând conturul prin sacrificarea corectitudinii culorii, motiv pentru care aceste tehnici, care inițial nu reglează intensitatea sub-pixelilor, au îmbunătățit rezultatele vizuale cu un intermediar management.între gestionarea tradițională a sub-pixelilor și gestionarea pixelilor a metodelor tradiționale anti-aliasing.

Tipuri de anti-aliasing

Metode tradiționale

Multisampling (Multisampling)

Antialiasingul multisampling (MSAA) este cu siguranță cea mai utilizată metodă.

Această metodă acționează asupra marginilor poligoanelor (nu asupra întregii imagini), iar efectul de aliasare este eliminat printr-un filtru de echilibrare a culorilor: dacă doi (sau mai mulți) poligoane se află pe același pixel, culoarea pixelului este determinată în pe baza culorilor poligoanelor. De exemplu, dacă pe un pixel există două poligoane de culori diferite p1 care acoperă 2/3 și p2 care acoperă treimea rămasă, culoarea pixelului va fi egală cu echilibrul celor două culori, ținând cont de faptul că „puterea” a culorii lui p1 va fi dublu față de cea a lui p2 .

Această analiză va fi cu atât mai precisă cu cât filtrul este mai mare (2x, 4x, 8x etc.).

Supersantionare

SSAA 3 × 3
9 subpixeli

Supersampling (SSAA), uneori numit Full Scene Anti-Aliasing (FSAA) [3] , deși în ultimul caz MSAA este uneori folosit [4] este o metodă larg utilizată, dar diferă de multisampling , datorită faptului că acționează pe întreaga imagine și, prin urmare, și în interiorul poligoanelor, și nu numai pe margini. Cu SSAA, fiecare pixel este împărțit în mai mulți pixeli care au o culoare independentă. Pentru a calcula culoarea finală a pixelilor, se face o „medie” a tuturor pixelilor, acordând în general o importanță mai mare pixelilor centrali. Masca subpixel este setul de "fragmente" de pixeli. O mască excelentă este de 4 × 4 px (16 subpx), chiar dacă plătește în performanță în comparație cu cele mai rapide 2 × 2 sau 3 × 3 px.

Această tehnică poate fi descrisă și ca o reproducere video a unei imagini redimensionate de 2, 3, 4 sau mai multe ori, ceea ce permite o performanță de calitate excelentă, mult superioară multisamplării , dar pe de altă parte necesită o cheltuială enormă de energie și resurse.

Quincunx

Quincunx: pătratele verzi reprezintă grila de pixeli înainte de AA, pătratele portocalii reprezintă grila de pixeli după AA, unde sunt create cu media culorilor celor patru pixeli verzi subiacenți și eșantionul interpus între ei

Quincunx (Quincunx AA) este un sistem utilizat de NVIDIA (cu numele 2xQ ) care permite să aibă aceleași rezultate ca și 4 ×, dar salvând performanțele, care sunt analoage tehnicii 2 ×; pe de altă parte, poate apărea o linie verticală sau orizontală neutilizată.

Această tehnică este aplicată întregii imagini (exact ca tehnica SSAA) și constă în formarea unei rețele cu culorile normale care ar forma imaginea și crearea noului ecran prin adăugarea culorilor celor patru pixeli cu greutatea 1/8 și adăugarea de asemenea, un al cincilea eșantion interpus între cei patru pixeli, cu o greutate de 1/2, pentru a avea pixelul adiacent se vor utiliza două dintre punctele utilizate de pixelul anterior.

Metode de post-procesare

Anti-aliasing morfologic (MLAA)

Acest tip de anti-aliasing a fost dezvoltat deSony Computer Entertainment și, spre deosebire de SSAA și MSAA, nu acționează înainte de crearea imaginii, ci după. Este o post-procesare și acționează asupra întregii imagini, analizând forma tuturor poligoanelor, pixelilor și texturilor alfa conținute în acesta.

MLAA a demonstrat o eficiență remarcabilă, permițând o calitate a imaginii foarte ridicată, cu doar o minimă reducere a performanței susținută de supra-eșantionare , cu un câștig pe factorul de a necesita mult mai puțin timp pentru a calcula și aplica efectele sale asupra imaginilor, comparativ cu metodele tradiționale, cum ar fi SSAA sau MSAA.

Această tehnică reduce drastic distanțarea unei imagini acționând asupra fiecărui element, iar rezultatele sale sunt în mod substanțial comparabile cu cele ale supra-eșantionării .

Fiind o creație aSony Computer Entertainment , MLAA a fost folosit pentru prima dată pe PlayStation 3 , datorită utilizării SPE a celulei , în jocuri precum God of War III , Killzone 3 , LittleBigPlanet 2 , Battlefield 3 și Deus Ex: Revoluția umană . [5]

Anti-aliasing rapid aproximativ (FXAA)

FXAA este un tip de anti-aliasing post-procesare care a fost dezvoltat de Timothy Lottes , fost programator la NVIDIA .

A fost creat pentru a fi foarte rapid, fără a necesita o mare putere de calcul și o cheltuială de energie, dar în același timp și pentru a obține performanțe vizuale bune. La fel ca MLAA, FXAA își aplică efectele asupra întregii imagini, acționând și asupra texturilor alfa , dar în comparație cu aceasta din urmă consumă cu 15-20% mai puțin din resursele necesare, dar obținând o calitate mai mică, dar totuși acceptabilă.

Calitatea redusă constă în faptul că FXAA folosește un efect de estompare a mișcării pentru a netezi o imagine întreagă, făcând-o în același timp neclară. Mai mult, efectele FXAA sunt aproape total anulate atunci când elementele sunt în mișcare. [6]

Metode alternative

Soluții nestandardizate și în general proprietare ale anumitor producători:

Anti-aliasing temporal (TAA)

Acest anti-aliasing este, de asemenea, cunoscut sub numele de TAA sau TXAA și este o variantă a MSAA. Masca anti-aliasing a unui cadru este rotită cu 180 ° și utilizată împreună cu masca cadrului următor pentru a determina corecția, dublând cantitatea de filtrare fără a afecta performanța, dar scăzând definiția imaginii pentru un ușor efect de estompare. În plus, în acest caz, masca de eșantionare are puncte de analiză aranjate diferit față de soluțiile tradiționale, pentru că altfel acestea s-ar suprapune. O mască TAA 2x este, prin urmare, capabilă să garanteze aceleași efecte ca o MSAA 4x, dar necesită doar jumătate din resursele necesare funcționării.

Jocurile video care folosesc această tehnică sunt, de exemplu, Metal Gear Solid 4: Guns of the Patriots , Halo: Reach și The Order: 1886 , în toate cele 3 jocuri setate la 2x.

Anti-aliasing morfologic sub-pixel (SMAA)

Această tehnică anti-aliasing post-procesare a fost dezvoltată de Crytek , între 2011 și 2012 , și este cunoscută și sub numele de SMAA . SMAA are o bună detecție a modelelor poligonale pentru a gestiona formele geometrice și diagonale și profită de caracteristicile locale de contrast.

Această tehnică a fost prezentată pentru prima dată în Crysis 3 și capabilă să reconstruiască caracteristicile subpixelilor, cu rezultate aproape comparabile cu MSAA × 4. Definiția postprocesării nu este pe deplin corectă, deoarece SMAA tinde să caute un anumit echilibru între metodele tradiționale (MSAA) și metodele post (MLAA). Un SMAA 2x este în general considerat cel mai bun, având în vedere raportul calitate / performanță; chiar dacă masca maximă aplicabilă este de 4x. [7]

Soluții suplimentare

Acestea sunt soluții care adaugă un efect / corecție / intervenție sau îmbunătățesc efectul anti-aliasing.

Gamma a corectat anti-aliasing

Această tehnică îmbunătățește culoarea imaginilor pe baza modului în care ar apărea pe monitor, îmbunătățind în același timp efectul anti-aliasing.

Anti-aliasing de transparență

Această tehnică antialiasing este utilizată împreună cu o altă metodă antialiasing (care implică doar controlul marginilor poligonale) pentru a elimina efectul de aliasing nu numai din contururile poligonale, ci și din texturile bogate în transparență (garduri, garduri, porți) unde altfel filtrul nu ar putea acționează, netezind marginile zonelor de culoare contrastante.

Notă

  1. ^ Vezi GRADIT, Great Italian Dictionary of Use.
  2. ^ Vezi IATE .
  3. ^ Game Mods, Engines and Architecture Arhivat 6 decembrie 2014 la Internet Archive .
  4. ^ Antialiasing pe scenă completă (Direct3D 9)
  5. ^ Lens of Truth, PS3 MLAA
  6. ^ FXAA
  7. ^ Crysis 3: analiza performanței cu șaisprezece plăci video diferite , pe tomshw.it . Adus la 7 august 2014 (arhivat din original la 11 august 2014) .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe