Въведение

Всеки вид еволюция има своя крайна цел. Целта на еволюцията на 3D ускорителите е фотореалистична графика в реално време, която ще ни позволи да съзерцаваме на екраните на мониторите (или ... кой знае какво ще видим в бъдеще J) живо, реалистично изображение, но направено изкуствено, използване на софтуер, както и ръцете и въображението на човек. Днес, за съжаление, изчислителната мощ на съвременните компютри не е достатъчна за постигане на желаната цел, някои (но много добри!) Привид на фотореалистична графика се предлага само в статични снимки и предварително изобразени анимационни филми.

В тази статия ще се опитаме да ви разкажем за един от методите, които ви позволяват да се доближите достатъчно до тази цел - „изравняване на цял екран“ (FSAA) чрез супер-семплиране.

FSAA - Full Scene Anti-Aliasing (пълноценно anti-aliasing).

За да разберем какво е сглаждане, е необходимо да разберем какво е самото понятие „псевдоним“ (или, както се нарича, ефектът „стълба“). Първо, нека разберем от какво се състои изображението? Има два отговора на този въпрос:

Първо, изображението на екрана се състои от множество малки точки - пиксели, които подобно на малки тухлички образуват почти всяко изображение.

На второ място, изображението на триизмерна картина също се състои от множество плоски триъгълници - полигони, свързващи които, можете да получите обекти с почти всякаква форма.

Защо триъгълници? Факт е, че това са най-простите равнини, съчетавайки които, най-лесно е да се построят триизмерни геометрични обекти.

И това, и друго е приблизително до самата фотореалистична графика, но, просто казано, до това, което виждаме с очите си в реалния живот. Всъщност, колкото повече полигони и пиксели се използват за изграждане на триизмерно изображение, толкова по-реалистично изглежда получената картина. Реално увеличение на броя на полигоните на екрана в близко бъдеще ще позволи хардуерното звено T&L, което сега се популяризира активно от компании като NVIDIA и ATI.

По-трудно е да увеличите броя на пикселите, показвани на екрана - за повечето монитори (15-17 инча) максималната удобна разделителна способност е само 1024x768. Но дори и при тази резолюция, така наречената „стълба“ може да се различи по краищата на триизмерните обекти. Какво е най-лесно да се покаже:

Както можете да видите, наклонените линии ясно показват, че те не са идеално прави, а са съставени от едни и същи точки. Чрез увеличаване на разделителната способност това може да бъде коригирано:

Точките са станали много по-малки и псевдонимите са почти невидими. Човешкото око възприема сякаш размазана „стълба“ и се получава илюзията за напълно гладка и равномерна линия. По-високата резолюция дава по-добра картина, при която „стълбите“ едва ли се забелязват. Какво да правим, когато е невъзможно да го издигнем до идеалното ниво? Тук работи така нареченото сглаждане. Той имитира свойството на човешкото зрение, което вече беше отбелязано по-горе и, благодарение на изглаждането (забележка: изглаждане, а не размазване), постига илюзията за много по-голяма резолюция от действително установената. По този начин, всичко по-горе дава определения на две понятия:

Псевдоним - всъщност самият „ефект на стълбището“

Първо, изображението се изчислява като картина с висока разделителна способност. За по-голяма яснота е използвана обикновена наклонена линия. Както можете да видите, линията е почти близка до идеалната (Фигура 1).

След това за малки квадрати с площ 2х2 пиксела (които са физически пиксели на екрана) се намира общия цвят, който се получава чрез смесване на цветовете на пикселите в тази област. В резултат на това на фигура 2, въпреки че разделителната способност е намалена 4 пъти (2 пъти хоризонтално и 2 пъти вертикално), линията изглежда почти толкова гладка. Разбира се, линията на фигура 1 изглежда по-добре. Но ако сравните в една разделителна способност, вижте как изглежда линията без сглаждане:

Чрез обработка на изображението по този начин можете да се отървете от толкова неприятния за нас ефект „стълбище“ (или просто да го намалите) и съответно значително да подобрите качеството на картината. Но за съжаление, скоростта от включване на сглаждането пада 4 пъти в режим 2x2 и 16 пъти в режим 4x4 (!), Така че в много игри активирането му просто води до катастрофално ниска скорост, напълно недостатъчна за пълноценен комфорт игра ... Необходимо е или да се намали разделителната способност, което увеличава псевдонима, което означава, че подобряването на качеството от този ефект ще бъде до голяма степен компенсирано от ниската разделителна способност, или да се откаже от сглаждането (което се случва най-често). Това не означава, разбира се, че FSAA е безполезен. Има много игри, които не са взискателни към ускорителя, които може да работят с максимална разделителна способност с активирано сглаждане. А мощността на ускорителите днес нараства няколко пъти по-бързо от всички други компоненти на компютъра (както и изискванията на игрите за самите ускорители J), така че много скоро този ефект ще бъде приложен навсякъде без никакви компромиси.

Драйверите на NVIDIA (Detonator) за ускорители, базирани на чипове GeForce, предоставят възможност за избор на различни режими за сглаждане, като се избере оптималното съотношение между качество и скорост. И в игрите, като правило, можете да променяте разделителната способност, така че за да постигнете максимално качество на изображението, като същевременно поддържате приемлива скорост, трябва да експериментирате малко.

Има няколко режима на FSAA в настройките на Detonator. От 1х2 до 4х4. В същото време те са разделени на обикновени, с ниска детайлност (ниска детайлност) и една специална (2х2 специални). Няма смисъл да задавате режими с ниска детайлност, тъй като ще има само загуба на качество и никаква печалба в скоростта. Специалният режим 2x2 има по-високо качество, на нивото на обичайните 3x3, но скоростта ще остане на нивото на обичайните 2x2! Но в същото време има значителен недостатък - този режим причинява най-много проблеми със съвместимостта с игрите.

Като пример, нека ви разкажем за това как е избран оптималният режим FSAA за някои игри. Тези примери не са изолирани. Това са, така да се каже, представители на игри от различни класове - неизискващи към ускорителя, средни и взискателни. Някои игри не позволяват мащабиране, други не могат да работят с FSAA. Има много такива игри, особено стари.

Тази игра е много неизискваща към силата на ускорителя. Например беше зададен режим FSAA 4x4, в режим 1024x768x16 и субективно скоростта не намаляваше. Вярно е, че при 1024x768x32 нямаше достатъчно памет за FSAA, така че ако имате нужда от 32-битов цвят, ще трябва да играете на 800x600. И двата режима имат отлична скорост и изборът зависи от предпочитанията на играча.

Тази игра вече зарежда повече ускорителя. Независимо от това, режимът 1024x768x16 FSAA 2x2 special е доста изпълним за нея. Както в предишния случай, за да получите 32-битов цвят, ще трябва да намалите разделителната способност до 800x600.

Пазач на тъмницата

Това е пример за игра, която не може да работи в режим FSAA. Когато го включите, на екрана се виждат само отделни обекти и по-голямата част от екрана е боядисана в черно. Възможно е в бъдещи драйвери това да бъде поправено и някои от проблемите със съвместимостта на принудителното сглаждане да бъдат премахнати.

Кармагедон 2

Тази игра е една от малкото, които "знаят" за сглаждането и следователно е гарантирано, че няма да има проблеми с нея. За съжаление не е възможно да избирате режими сами, той сам задава оптимален за избраната разделителна способ режим FSAA. Прави го доста успешно, тъй като всички резолюции осигуряват много високо качество и скорост. Всичко това може да се види ясно на екранните снимки по-долу, направени в режим 640x480x32 (тъй като е възможно да се играе нормално, с приемлива скорост, в много игри, както и в тази, само с тази резолюция):