Skærmudjævning

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 20. december 2015; checks kræver 88 redigeringer .

Anti - aliasing er en teknologi, der bruges i billedbehandling til at gøre grænserne for buede linjer glattere og fjerne "tænderne" , der vises på kanterne af objekter . Anti-aliasing blev først anvendt i 1972 på Massachusetts Institute of Technology af Architecture Machine Group , som senere blev en kernedel af MIT Media Lab .

Grundprincippet for udjævning

Det grundlæggende princip for anti-aliasing er at bruge outputenhedens muligheder til at vise de farvenuancer , som kurven er tegnet med. I dette tilfælde antager pixels , der støder op til billedets kantpixel, en mellemværdi mellem billedfarven og baggrundsfarven, hvilket skaber en gradient og slører kanten.

Der er to muligheder for udjævning:

Generel kantudjævning ved at tegne et alt for stort, ikke-udjævnet billede, efterfulgt af et fald i opløsning .
Specialiserede anti-aliasing-algoritmer, der fungerer på billeder af en bestemt type (f.eks. Wu's Algoritme til at tegne segmenter).

Det skal bemærkes, at anti-aliasing afhænger af skærmens gamma . Især gennemsnittet mellem 0,2 og 0,8 er ikke nødvendigvis 0,5, men . Dette er især mærkbart på subtile mønstre og tekst . Derfor opnås anti-aliasing af den bedste kvalitet kun, når den er kendt. $\left({\frac {0{,}2^{\gamma }+0{,}8^{\gamma }}2}\right)^{{1/\gamma }}$ $\gamma$

Typer af udjævning

Bemærk: Anti-aliasing påvirker billedhastigheden (frames per sekund) afhængigt af videokortets båndbredde (hukommelsesbåndbredde).

SSAA

Super s ample A nti- A aliasing - oversampling anti-aliasing [ 1] , også kaldet high-grade eller fuldskærms anti-aliasing [2] , bruges til at rette "jaggies" aliasing i fuldskærmsbilleder [3] . SSAA var tilgængelig på tidlige videokort, op til DirectX 7 . Det er inkluderet som en funktion i AMD HD6XXX- serien (kun til DirectX 9 -spil ), og er inkluderet i NVIDIA Fermi - driverne til alle spil fra DirectX 9 -spil til DirectX 11 -spil, der bruger alle NVIDIA -grafikkort, der understøtter DirectX 10 og opefter .

Som et resultat ser SSAA-billedet blødere og mere realistisk ud. Fotografiske billeder med simpel anti-aliasing (såsom supersampling og derefter gennemsnit) kan dog forringe udseendet af nogle typer stregtegninger eller diagrammer (billedet vil se sløret ud), især hvor linjerne er mest vandrette eller lodrette. I disse tilfælde kan hinting bruges .

Fuldskærms anti-aliasing giver dig mulighed for at fjerne de karakteristiske "tænder" ved polygonernes grænser . Det skal dog tages i betragtning, at fuldskærms anti-aliasing belaster videokortet kraftigt, hvilket fører til et fald i billedhastigheden .

Kvaliteten af anti-aliasing er begrænset af videohukommelsens båndbredde , så et videokort med hurtig hukommelse vil være i stand til at beregne fuldskærms anti-aliasing med mindre ydeevnepåvirkning end et svagt videokort . Anti-aliasing kan aktiveres i forskellige tilstande. For eksempel vil x4 anti-aliasing give et bedre billede end x2 anti-aliasing, men vil reducere ydeevnen betydeligt. SSAAx2 anti-aliasing fordobler opløsningen , mens SSAAx4 firdobler den [4] .

MSAA

M ulti s ample A nti- A - liasing er en udskiftningsalgoritme, der kun har geometri , der erstatter SSAA, og dermed giver en lignende anti-aliasing-effekt som SSAA, men ved en lavere belastning.

CSAA

C overage Sampling A nti-A liasing er en fortsættelse af "udviklingen" af SSAA➔MSAA➔CSAA. Forbedringen opnås på grund af det faktum, at mere information om subsamplen fra nabopixlen overføres til framebufferen. Hvilket i sidste ende er med til at beregne mere nøjagtig udjævning. Med lige store niveauer (x2, x4, x8...) af CSAA og MSAA vil kvaliteten altid være højere for CSAA, og de er lige belastningsmæssigt.

QCSAA

Kvalitet C overage Sampling Anti - A liasing er en forbedret version af CSAA på grund af brugen af dobbelt så mange prøver til analyse.

AAA

En daptiv A nti- A - forbindelse - MSAA har et problem med at udglatte kanter på gennemsigtige objekter. Denne algoritme er designet til at eliminere dette problem. Det er en sammenlægning af MSAA og SSAA . Denne type anbefales til ejere af kraftige videokort. Kun brugt af AMD .

TrAA

Gennemsigtighed A nti-A- forbindelse ligner AAA , men fra Nvidia .

CFAA

Brugerdefineret filter A nti- A liasing er en algoritme, der inkluderer 4 filtre: box, narrow-telt, wide-telt og edge-detect. Hvert filter er en forskellig tilgang til implementeringen af MSAA. Kun brugt af AMD .

æske : standard MSAA.

smalt telt : ligner CSAA.

wide-telt : ligner QCSAA.

edge-detect : når kantdetektionsfilteret passerer gennem det renderede billede, for de af det definerede pixels, som er defineret som polygonkanter eller skarpe farveovergange, bruges en bedre anti-aliasing-metode med et stort antal samples, og til resten af pixels - mindre.

TXAA

T emporal appro X imate A nti- A liasing er en algoritme fra Nvidia , der bruger MSAA-rammerne. Beregningsformlen bruger tid, pixeldata fra tidligere billeder og data fra den behandlede scene. Derefter finder farvegennemsnittet sted. Dette giver dig mulighed for at slippe af med flimren og trækninger af objekter i spillet. I det fjerne giver det et billede af høj kvalitet, men tætte genstande er lidt sæbeagtige, og belastningen er næsten som MSAA, selvom kvaliteten er bedre ved de samme værdier. Ifølge udvikleren: TXAAx2 er sammenlignelig i kvalitet med MSAAx8, men belastningsmæssigt er den sammenlignelig med MSAAx2, og TXAAx4 er højere i kvalitet end MSAAx8, men belastningsmæssig er den sammenlignelig med MSAAx4. Fremragende til udjævning i dynamik.

TAA

T emporal A nti- A liasing er en analog af TXAA, men ikke fra Nvidia .

TSSAA

Temporal Super Sampling A nti-A liasing er en analog af TXAA , men ikke bundet til Nvidia videokort og baseret på supersampling .

FXAA

Hurtig appro X imate Anti - A liasing er en algoritme fra Nvidia [5] , som er en single-pass pixel shader , der beregner den resulterende frame i efterbehandling. Det er en mere produktiv løsning sammenlignet med traditionel MSAA, som dog påvirker arbejdsnøjagtigheden og billedkvaliteten.

MLAA

M orfo l ogisk Anti-A liasing er en analog af FXAA fra Intel . Søger efter "jagged" kanter på hver ramme, svarende til bogstaverne Z, L eller U, og blander farverne på nabopixel, der er inkluderet i hver sådan del. Algoritmen er blevet oversat til at bruge processoren , ikke videokortet. Derfor kan det anbefales til ejere af svage videokort med en mere eller mindre produktiv processor. På grund af den mere komplekse algoritme er billedet af bedre kvalitet end FXAA. AMD har en implementering , men teknisk set kunne Nvidia også bruge den . Har et problem: anti-aliasing virker ikke på gennemsigtige teksturer. Derfor skal du udover denne efterbehandling også forbinde TrAA eller AAA for at forbedre billedet. Behandlingstiden tager 0,9 ms . Der er også MLAA-algoritmer implementeret på videokort .

MFAA

M ulti frame Sampled A nti-A liasing er en algoritme fra Nvidia , eksklusiv til Maxwell - generationens grafikkort . Ved at sammenflette prøvepositioner har MFAAx4 den samme ydeevnepåvirkning som MSAAx2, men leverer billedkvalitet på niveau med MSAAx4. [6]

SRAA

S ubpixel- rekonstruktion A nti- A liasing er en to-pass algoritme fra Nvidia . Meget lig MLAA, men fungerer med dybdebuffere og normale kort , hvorfor det bedre definerer grænser for anti-aliasing og skyggefulde kanter. Udførelsestiden er generelt meget lav, det meste af tiden i algoritmen bruges på at behandle skygge. Artefakter kan forekomme i outputtet. Til sammenligning tager udjævning af et billede med en opløsning på 1280x720 (HDV 720p) omkring ~5-10 ms ved brug af SSAA og 1,8 ms for SRAA .

SMAA

S ubpixel M orfologisk A nti- A liasing er en kombination af MSAA, SSAA og MLAA. Grundlæggende en forbedret MLAA med tilføjelse af lokal kontrast, søgning efter mønstre og brug af flere prøver. Nogle gange kan der også tilføjes en midlertidig oversampling. Det bruger flere ressourcer end MLAA, men det bruger videokortet , ikke processoren .

Du kan finde sorter:

SMAAx1 : En klassisk SMAA-algoritme, der inkluderer nøjagtig afstandssøgning, lokalt kontrastarbejde til at detektere kanter, geometri og diagonale linjer. Behandlingstiden tager 1,02 ms .
SMAATx2 : SMAA x1 + algoritmer fra TSSAA. Behandlingstiden tager: 1,32 ms .
SMAASx2 : SMAA x1 + algoritmer fra MSAA. Behandlingstid tager: 2,04 ms .
SMAAx4 : SMAA x1 + algoritmer fra SSAA, MSAA, TSSAA og TMSAA. Behandlingstiden tager: 2,34 ms .

CMAA

K onservativ M orfologisk A nti- A liasing er en kombination af FXAA og SMAAx1. Ideel til svage og mellemstore grafikkort . Forskellen fra FXAA skyldes behandlingen af kantlinjer på op til 64 pixels lange . Der bruges en algoritme, der kun håndterer symmetriske farvebrud for at undgå unødvendig sløring. Forskellen fra SMAAx1 skyldes mindre fuldstændig anti-aliasing af objekter, da færre former for former behandles og det har øget tidsmæssig stabilitet, dvs. mindre flimren af objekter.

Se også

Noter

↑ AnandTech - AMD's Radeon HD 5870: Medbringer den næste generation af GPU'er
↑ Jason Gregory og Jeff Lander. Game Engine Architecture (ubestemt) . — A. K. Peters, Ltd. , 2009. - S. 39. - ISBN 9781568814131 .
↑ M. Carmen Juan Lizandra. Grafiske biblioteker til Windows-programmering (neopr.) // Crossroads, ACM Student Magazine. - ACM, 2000. - Juni ( bind 6 , nr. 4 ). - doi : 10.1145/333424.333433 .
↑ Rayce185. Anti-aliasing: Det grundlæggende . overclock (januar 2009). (ubestemt)
↑ http://developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf
↑ NVIDIA. MFAA TEKNOLOGI . nvidia.com.ua _ nvidia.com.ua Dato for adgang: 17. april 2020. (ubestemt)

Litteratur

Danil Gridasov. Under mikroskopet. GeForce CSAA vs. Radeon CFAA . i3D kvalitet . iXBT (23. oktober 2008). Hentet: 30. september 2010. (Russisk)
Kristof Beets, Dave Barron. Analyse af anti-aliasing metoder baseret på super-sampling . iXBT (7. juni 2000). Hentet: 30. september 2010. (Russisk)
Teknisk rapport CSAA (30. oktober 2006).