Anti-aliasing: conosci l'effetto responsabile del miglioramento del tuo gameplay

Tu conosci quello serrato strano che a volte venga a dare fastidio, visto nell'immagine di alcuni giochi? Questo è chiamato aliasingE Anti aliasing è lì proprio per liberare il tuo gioco d'azzardo da questo male. Tutto ciò che mostra il tuo computer o cellulare, che si tratti di immagini o video, è in realtà una combinazione di punti colorati. Questi punti sono chiamati pixel. Il pixel non è altro che l'elemento più piccolo di un dispositivo, un punto che andrà a formare un'intera immagine.

Molte schede grafiche attuali sul mercato si sono concentrate molto sul miglioramento dell'esperienza per i giocatori migliorando il rendering e migliorando le prestazioni. serrato quando si gioca. IL NVIDIA incorporato alcuni di questi effetti nel nuovo GTX, io e AMD ha fatto la stessa cosa con la linea Radeon.

Anche se aziende come NVIDIA riescono a sviluppare nuove tecnologie come la Tracciamento dei raggi, un metodo che esegue un calcolo di rendering migliore rispetto ad altri utilizzati, eppure il alias sarà un problema.

Che cosa è aliasing e perché provoca una così grande stranezza

Per capire meglio come funzionano i metodi Anti aliasinge persino il aliasing stesso, è necessario capire come funziona la risoluzione dello schermo e come formano le immagini che abbiamo oggi sui dispositivi. Quella serrato è causato proprio dal fatto che gli schermi rendono i pixel.

Lo schermo dei dispositivi funziona come se fosse una griglia. Ogni pixel renderizzato è il risultato di un calcolo di tutte le informazioni spaziali solitamente calcolate dalla scheda grafica per rendere le informazioni sullo schermo.

In pratica, significa che le linee inclinate o curve non avranno la qualità esatta a meno che la griglia non abbia molte divisioni. Questo tipo di serrato e la mancanza di informazioni sullo schermo, genera l'effetto aliasing🇧🇷 Il problema è che più divisioni, più si riduce l'effetto Aliasing, più costoso per la scheda grafica per elaborare queste informazioni.

Non solo la risoluzione, ma tutto l'hardware è direttamente responsabile dell'elaborazione delle informazioni. Sono ombre, riflessi, sono calcoli interni costosi da elaborare. E tutto l'anticipo della notizia Motori fa sì che il computer abbia bisogno di più calcoli per l'elaborazione.

Generalmente calcoli di superfici e materiali Rendering basato sulla fisica (PBR) dipendono da diversi componenti oltre alla trama. Componenti come la mappa normale, la mappa di emissione e la mappa di riflessione aggiungono solo il processo della GPU e della scheda grafica durante il calcolo. Ora, immagina di calcolare una risoluzione 1080p (1920 × 1080).

Certo, al giorno d'oggi, questo processo è molto meno costoso rispetto a pensare a 5 o 10 anni fa. Tuttavia, molti calcoli potrebbero lasciare il segno sui pixel o potrebbero non essere calcolati correttamente, considerando che alcuni giochi lo hanno fatto oleodotti resa diversa. Anche con l'alta tecnologia e diversi calcoli eseguiti più velocemente, anche così i pixel possono essere disconnessi e generare l'effetto aliasing per i giocatori.

uma conduttura di rendering utilizzato dagli attuali motori è il algoritmo del pittore, che esegue prima il rendering dello sfondo, quindi rende gli oggetti più vicini alla fotocamera, in modo simile alla tecnica utilizzata dai pittori. Questo tipo di calcolo viene eseguito da motoree i giocatori di solito non se ne preoccupano quando giocano a un gioco, a meno che non sia lo sviluppatore del tuo motore.

Spesso durante la riproduzione si può notare che generalmente vengono prima renderizzate le parti più distanti, e poi il computer si occupa di renderizzare le parti più vicine alla telecamera. Per questo, ce ne sono diversi metodi di correzione, chiamato Anti aliasing, applicato direttamente ai pixel sullo schermo, così come metodi che ammorbidiscono il aliasing. metodi che vengono applicati direttamente al sviluppo del gioco, come il Mappatura Mip e Livello di dettaglio (LOD o livello di dettaglio).

Soluzioni anti-aliasing

Rendendosi conto che, con tutte queste lavorazioni e, con le innovazioni tecnologiche, questo problema sarà costante nel sviluppo del gioco. Come se non bastasse agli sviluppatori preoccuparsi di tutta la programmazione, le interazioni, l'interfaccia e tutta la grafica, le animazioni, l'aspetto serrato diventa un altro problema da correggere nel settore.

Per questo sono state create diverse soluzioni, alcune molto costose e altre assolutamente valide e applicate in diversi giochi.

OEAA: bordo esterno anti-aliasing

Questa soluzione è fondamentalmente specifica per casi come Dead Space, dove le linee dei modelli si intersecano con altri modelli o con lo sfondo. Alcune schede grafiche, come quelle di AMD, eseguono già questo calcolo.

Funziona come una modalità di filtro personalizzata programmabile che applica un algoritmo al frame buffer per calcolare quali pixel possono essere miscelati insieme per generare gradienti più uniformi. Ha anche la possibilità di raccogliere campioni extra al di fuori del limite dei pixel.

MSAA: Anti-aliasing a campionamento multiplo

Questo algoritmo Anti aliasing identifica diverse posizioni mediate tra pixel che non vengono percepite dall'occhio umano, in base alla risoluzione dei monitor. E lo accoppia con il rendering dello shader finale, che è fondamentalmente l'aspetto dell'oggetto nella scena.

Questo processo si vede meglio solo a basse risoluzioni come 720p e il costo è ancora alto perché deve essere calcolato per ogni pixel ogni fotogramma. Aumentando il numero di fotogrammi, il costo diventa ancora più elevato.

Questa tecnica viene applicata solo ai bordi degli oggetti e alle zone di transizione dell'oggetto tridimensionale.

FXAA: Anti-aliasing approssimativo rapido

o algoritmo Anti aliasing creato per NVIDIA per coprire le carenze di MSAA. Costa meno l'elaborazione al computer. La differenza principale rispetto a MSAA è che FXAA cerca solo i bordi dell'oggetto anziché tutti i fotogrammi.

La principale perdita di questa tecnica è legata al movimento, in quanto i pixel potrebbero perdere definizione, causando sfocatura nell'immagine. Il modo per risolvere questo problema è aggiungere un altro effetto, chiamato motion blur, che creerà una sfocatura ogni volta che rileva un movimento.

SMAA: Antialiasing morfologico sub-pixel

Questa tecnica sta diventando la più popolare tra gli sviluppatori di giochi moderni. Il metodo analizza i fotogrammi correnti e precedenti e crea una fusione di pixel, formando un sub-pixel. Con questo, può generare un'immagine più nitida.

Anche se è un miglioramento rispetto all'FXAA in termini di sfocatura e nitidezza, l'effetto può ancora avere problemi quando il soggetto è in movimento.

TXAA: antialiasing temporale

Come suggerisce il nome, questo effetto Anti aliasing mira a ridurre il problema della sfocatura con oggetti che si muovono ad alta velocità, più specificamente di quanto il frame rate sia in grado di rendere.

Quando la velocità dell'oggetto è superiore al frame rate del dispositivo, alcuni fotogrammi vengono saltati, dando la sensazione che questo oggetto sembri saltare nella scena, quando non lo è.

TXAA risolverà quindi questo problema interpolando i fotogrammi scartati sullo schermo, dando un senso di continuità e non perdendo informazioni. Sebbene questo effetto sia in qualche modo invisibile all'occhio umano, il fatto che manchino alcuni fotogrammi è evidente.

SSAA: supercampionamento anti-aliasing

Questo metodo di Anti aliasing utilizza un rendering a risoluzione più elevata per produrre un'immagine a risoluzione inferiore con meno artefatti e frastagliature. Attraverso questo metodo, la linea diagonale viene trasformata in un'immagine digitale con una risoluzione maggiore, consentendo di riprodurre più dettagli rispetto a prima. Ciò fa sì che si converta in un'immagine di fedeltà più elevata quando la risoluzione viene ridotta a quella che verrà utilizzata dallo schermo o dal monitor.

ATAA: Anti-aliasing temporale adattivo

Per eseguire Anti-Aliasing sulle tecnologie di rendering Tracciamento dei raggi, si dovrebbe tener conto del principio di base della tecnologia. IL Tracciamento dei raggi traccia dei raggi, partendo da ogni pixel dello schermo rispetto alla telecamera, che vanno verso gli oggetti della scena.

L'idea principale è eseguire l'algoritmo ATAA sulla maggior parte dei pixel e produrre una grande quantità di informazioni che conterranno informazioni sui pixel che hanno fallito e sui motivi per cui si sono guastati. Dopo che queste informazioni sono state completate, l'algoritmo sostituirà con la complessa euristica ATAA sui pixel difettosi. L'algoritmo mira a un migliore adattamento al contenuto dell'immagine.

Il problema va oltre.

anche se effetti Anti aliasing sono combinati per le migliori soluzioni e strategie del gioco, questo comunque non impedisce il verificarsi di altri problemi. Molti dei metodi citati fondamentalmente risolvono il movimento ei bordi degli oggetti. A volte anche i movimenti delicati possono causare il aliasing di trame o persino il computer può elaborare modelli troppo grandi a distanza.

Questo genera diversi problemi, perché texture e modelli in alta risoluzione, anche se appare un pezzo di schermo, l'oggetto deve essere completamente elaborato. I problemi legati a questo tipo di pratiche sono ancora una volta legati ai costi.

MipMapping: la soluzione per le texture

Nella computer grafica, le mipmap sono sequenze di immagini precalcolate, ognuna delle quali è una rappresentazione in scala ridotta della stessa immagine. Sono raggruppati in un atlante di texture e utilizzati in base alla distanza dell'oggetto dalla fotocamera.

Renderizzare la texture nelle sue dimensioni reali lontano dalla fotocamera, oltre ad essere costosa, non porta un risultato visivamente gradevole agli occhi. La soluzione arriva in modo che, a lunghe distanze, la trama abbia la stessa fluidità vista dall'occhio umano.

LOD: Livello di dettaglio – La soluzione nei modelli 3D

LOD ha gli stessi principi di MipMapping, applicati solo ai modelli 3D. I modelli con molti vertici renderizzati troppo lontano dalla telecamera richiedono molta elaborazione, oltre a non essere visivamente gradevoli.

Questo metodo arriva a ridurre la geometria e la complessità di questo modello in modo che non perda ancora le sue proprietà nella scena. Questo metodo è solitamente combinato con Mipmapping, in modo che sia il modello che la texture siano ridotti di dimensioni per le distanze date.

Quale tipo di Anti-Aliasing è il migliore per te?

Molte schede video utilizzano gli effetti Anti aliasing mostrato sopra, e molti di essi possono essere abilitati o disabilitati tramite le impostazioni. Sta all'utente scegliere quale utilizzare, in base alla macchina che utilizza.

A parte OEAA, che non è un effetto di post-elaborazione, tutti gli altri sono effetti di post-elaborazione, che verranno applicati a tutti i fotogrammi. Questo, ovviamente, avrà un impatto su quale macchina verrà utilizzata.

Computer e notebook da gioco incentrati su schede grafiche e una buona elaborazione della memoria RAM e GPU elaboreranno gli effetti di Anti aliasing che richiedono di più dalla macchina. Nonostante le varie varianti menzionate, vale la pena configurare un piccolo elenco di quali effetti utilizzare per il livello di macchina dell'utente:

• FXAA: Popolare e non così costoso;
• MSAA: Basso costo, ma poco utilizzato ultimamente;
• TxAA per PC da medi a più robusti;
• SSAA: è assolutamente costoso, ma di alta qualità;
• ATAA: È una nuova tecnologia per le nuove schede GTX.

Ovviamente questa classificazione è più basilare e dipenderà, ad esempio, da quale scheda video hanno gli utenti. NVidia, ad esempio, ha un ampio portafoglio di schede che eseguono un buon calcolo TXAA rispetto ad altre schede grafiche. Alcuni AMD elaborano bene FXAA oltre a SMAA per un guadagno migliore. I PC più deboli, a causa dei loro limiti hardware, tendono ad avere più restrizioni di scelta.