Skärmutjämning

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 20 december 2015; kontroller kräver 88 redigeringar .

Kantutjämning är en teknik som används vid bildbehandling för att göra gränserna för böjda linjer jämnare och ta bort "tänderna" som visas på kanterna av objekt . Kantutjämning tillämpades först 1972 vid Massachusetts Institute of Technology av Architecture Machine Group , som senare blev en central del av MIT Media Lab .

Grundprincipen för utjämning

Grundprincipen för kantutjämning är att använda utdataenhetens möjligheter för att visa de färgnyanser som kurvan ritas med. I det här fallet får pixlar intill bildens kantpixel ett mellanvärde mellan bildfärgen och bakgrundsfärgen, vilket skapar en gradient och gör gränsen suddig.

Det finns två alternativ för utjämning:

Allmän kantutjämning genom att rita en alltför stor, icke-utjämnad bild, följt av en minskning av upplösningen .
Specialiserade kantutjämningsalgoritmer som fungerar på bilder av en viss typ (till exempel Wus algoritm för att rita segment).

Det bör noteras att kantutjämning beror på bildskärmens gamma . I synnerhet är genomsnittet mellan 0,2 och 0,8 inte nödvändigtvis 0,5, utan . Detta märks särskilt på subtila mönster och text . Därför erhålls anti-aliasing av bästa kvalitet endast när det är känt. $\left({\frac {0{,}2^{\gamma }+0{,}8^{\gamma }}2}\right)^{{1/\gamma }}$ $\gamma$

Typer av utjämning

Obs! Kantutjämning påverkar bildhastigheten (bilder per sekund) beroende på videokortets bandbredd (minnesbandbredd).

SSAA

Supersample A nti - A liasing - oversampling kantutjämning [1] , även kallad höggradig eller helskärms kantutjämning [2] , används för att korrigera "jaggies" aliasing i helskärmsbilder [3] . SSAA var tillgängligt på tidiga grafikkort, upp till DirectX 7 . Det ingår som en funktion i AMD HD6XXX- sortimentet (endast för DirectX 9 -spel ), och har inkluderats i NVIDIA Fermi- drivrutinerna för alla spel från DirectX 9- spel till DirectX 11 -spel med alla NVIDIA -grafikkort som stöder DirectX 10 och uppåt .

Som ett resultat ser SSAA-bilden mjukare och mer realistisk ut. Men fotografiska bilder med enkel kantutjämning (som supersampling och sedan medelvärdesberäkning) kan försämra utseendet på vissa typer av linjeritningar eller diagram (bilden kommer att se suddig ut), särskilt där linjerna är mest horisontella eller vertikala. I dessa fall kan antydan användas .

Helskärmskantutjämning låter dig eliminera de karakteristiska "tänderna" vid polygonernas gränser . Det bör dock beaktas att helskärmskantutjämning belastar grafikkortet kraftigt, vilket leder till en minskning av bildhastigheten .

Kvaliteten på kantutjämning begränsas av videominnets bandbredd , så ett grafikkort med snabbt minne kommer att kunna beräkna helskärmskantutjämning med mindre prestandapåverkan än ett svagt grafikkort . Kantutjämning kan aktiveras i olika lägen. Till exempel kommer x4 kantutjämning att ge en bättre bild än x2 kantutjämning, men kommer att avsevärt minska prestandan. SSAAx2 kantutjämning fördubblar upplösningen , medan SSAAx4 fyrdubblar den [4] .

MSAA

M ulti s ample A nti- A liasing är en ersättningsalgoritm som endast har geometri som ersätter SSAA, vilket ger en liknande kantutjämningseffekt som SSAA, men vid en lägre belastning.

CSAA

C overage Sampling A nti-A liasing är en fortsättning på "utvecklingen" av SSAA➔MSAA➔CSAA. Förbättringen uppnås på grund av det faktum att mer information om delsamplet från den angränsande pixeln överförs till rambufferten. Vilket i slutändan hjälper till att beräkna mer exakt utjämning. Med lika nivåer (x2, x4, x8...) av CSAA och MSAA kommer kvaliteten alltid att vara högre för CSAA, och de är lika belastningsmässigt.

QCSAA

Kvalitet C overage Sampling Anti - A liasing är en förbättrad version av CSAA, på grund av användningen av dubbelt så många prover för analys.

AAA

En daptiv A nti- A liasing - MSAA har problem med att jämna ut kanter på genomskinliga föremål. Denna algoritm är utformad för att eliminera detta problem. Det är en sammanslagning av MSAA och SSAA . Denna typ rekommenderas för ägare av kraftfulla grafikkort. Används endast av AMD .

TrAA

Transparens A nti-A liasing liknar AAA , men från Nvidia .

CFAA

Anpassat filter A nti - A liasing är en algoritm som inkluderar 4 filter: box, narrow-tent, wide-tent och edge-detect. Varje filter är ett annat sätt att implementera MSAA. Används endast av AMD .

box : standard MSAA.

smalt tält : liknar CSAA.

brett tält : liknar QCSAA.

edge-detect : när kantdetekteringsfiltret passerar genom den renderade bilden, för de pixlar som definieras av det, som definieras som polygonkanter eller skarpa färgövergångar, används en bättre kantutjämningsmetod med ett stort antal sampel, och för resten av pixlarna - mindre.

TXAA

T emporal appro X imate A nti- A liasing är en algoritm från Nvidia som använder MSAA-ramverket. Beräkningsformeln använder tid, pixeldata från tidigare bildrutor och data från den bearbetade scenen. Därefter sker färggenomsnittet. Detta gör att du kan bli av med flimmer och ryckningar av föremål i spelet. På avstånd ger det en högkvalitativ bild, men närliggande föremål är lite såpiga och belastningen är nästan som MSAA, även om kvaliteten är bättre vid samma värden. Enligt utvecklaren: TXAAx2 är jämförbar i kvalitet med MSAAx8, men vad gäller belastning är den jämförbar med MSAAx2, och TXAAx4 är högre i kvalitet än MSAAx8, men vad gäller belastning är den jämförbar med MSAAx4. Utmärkt för utjämning i dynamik.

TAA

T emporal A nti- A liasing är en analog till TXAA, men inte från Nvidia .

TSSAA

Temporal Super Sampling A nti-A liasing är en analog av TXAA , men inte knuten till Nvidia grafikkort och baserad på supersampling .

FXAA

Snabb appro X imate Anti - A liasing är en algoritm från Nvidia [5] , som är en enkelpassage pixel shader som beräknar den resulterande bildrutan vid efterbehandling. Det är en mer produktiv lösning jämfört med traditionell MSAA, vilket dock påverkar noggrannheten i arbetet och bildkvaliteten.

MLAA

M orfo logisk Anti-A liasing är en analog till FXAA från Intel . Letar efter "jaggade" kanter på varje ram, liknande bokstäverna Z, L eller U, och blandar färgerna på närliggande pixlar som ingår i varje sådan del. Algoritmen har översatts till att använda processorn , inte grafikkortet. Därför kan det rekommenderas till ägare av svaga grafikkort med en mer eller mindre produktiv processor. På grund av den mer komplexa algoritmen är bilden av bättre kvalitet än FXAA. AMD har en implementering , men tekniskt sett skulle Nvidia kunna använda den också . Har ett problem: kantutjämning fungerar inte på transparenta texturer. Därför behöver du förutom denna efterbearbetning även ansluta TrAA eller AAA för att förbättra bilden. Bearbetningstiden tar 0,9 ms . Det finns också MLAA-algoritmer implementerade på grafikkort .

MFAA

M ulti frame Sampled A nti-A liasing är en algoritm från Nvidia , exklusiv för Maxwell generationens grafikkort . Genom att interfoliera provpositioner har MFAAx4 samma prestandapåverkan som MSAAx2, men levererar bildkvalitet i nivå med MSAAx4. [6]

SRAA

S ubpixelrekonstruktion A nti - A liasing är en tvåpassalgoritm från Nvidia . Mycket lik MLAA, men fungerar med djupbuffertar och normala kartor , varför den bättre definierar gränser för kantutjämning och skuggade kanter. Exekveringstiden är generellt sett mycket låg, den mesta tiden i algoritmen går åt till att bearbeta skuggning. Artefakter kan förekomma i utdata. Som jämförelse tar utjämning av en bild med en upplösning på 1280x720 (HDV 720p) ungefär ~5-10 ms med SSAA och 1,8 ms för SRAA .

SMAA

S ubpixel M orfologisk A nti- A liasing är en kombination av MSAA, SSAA och MLAA. I huvudsak en förbättrad MLAA med tillägg av lokal kontrast, söka efter mönster och använda fler prover. Ibland kan en tillfällig översampling också läggas till. Den förbrukar mer resurser än MLAA, men den använder grafikkortet , inte processorn .

Du kan hitta sorter:

SMAAx1 : En klassisk SMAA-algoritm som inkluderar exakt avståndssökning, lokalt kontrastarbete för att upptäcka kanter, geometri och diagonala linjer. Bearbetningstiden tar 1,02 ms .
SMAATx2 : SMAA x1 + algoritmer från TSSAA. Behandlingstiden tar: 1,32 ms .
SMAASx2 : SMAA x1 + algoritmer från MSAA. Behandlingstiden tar: 2,04 ms .
SMAAx4 : SMAA x1 + algoritmer från SSAA, MSAA, TSSAA och TMSAA. Behandlingstiden tar: 2,34 ms .

CMAA

Konservativ M orfologisk A nti - A liasing är en kombination av FXAA och SMAAx1. Idealisk för svaga och medelstora grafikkort . Skillnaden mot FXAA beror på bearbetningen av kantlinjer upp till 64 pixlar långa . En algoritm används som endast hanterar symmetriska färgavbrott för att undvika onödig suddighet. Skillnaden mot SMAAx1 beror på mindre fullständig kantutjämning av objekt, eftersom färre typer av former bearbetas och det har ökat tidsmässig stabilitet, dvs mindre flimmer av objekt.

Se även

Anteckningar

↑ AnandTech - AMD:s Radeon HD 5870: Skapar nästa generations GPU:er
↑ Jason Gregory och Jeff Lander. Game Engine Architecture (obestämd) . — A. K. Peters, Ltd. , 2009. - S. 39. - ISBN 9781568814131 .
↑ M. Carmen Juan Lizandra. Grafiska bibliotek för Windows-programmering (neopr.) // Crossroads, ACM Student Magazine. - ACM, 2000. - Juni ( vol. 6 , nr 4 ). - doi : 10.1145/333424.333433 .
↑ Rayce185. Kantutjämning: Grunderna . överklocka (januari 2009). (obestämd)
↑ http://developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf
↑ NVIDIA. MFAA TEKNIK . nvidia.com.ua _ nvidia.com.ua Tillträdesdatum: 17 april 2020. (obestämd)

Litteratur

Danil Gridasov. Under mikroskopet. GeForce CSAA vs. Radeon CFAA . i3D-kvalitet . iXBT (23 oktober 2008). Hämtad: 30 september 2010. (ryska)
Kristof Beets, Dave Barron. Analys av kantutjämningsmetoder baserad på supersampling . iXBT (7 juni 2000). Hämtad: 30 september 2010. (ryska)
Teknisk rapport CSAA (30 oktober 2006).