3D technologie: Anti-aliasing
12.11.2003, Zdeněk Kabát, článek
Každý z Vás jistě slyšel o technologii k vyhlazování hran, která je obecně známá pod názvem Anti-aliasing. V tomto článku si popíšeme detailně, jak tato technika funguje a rozebereme různé její aplikace jako je Quincunx či SmoothVision.
Kapitoly článku:
Quincunx
Další součástí Multisamplingu v podání nVidie je technika zvaná Quincunx. U této metody je výsledná barva pixelu počítána nejen ze subpixelů daného obrazového bodu, ale i ze subpixelů sousedního bodu. Původní pixely jsou rozděleny jako u 2x HRAA, ale vzorek, podle kterého je počítána výsledná barva, je brán pro pole 3x3 (velikost filter kernel). Znamená to, že vzorek obsahuje pětici subpixelů, zde je schéma:
Obr. 5 – Technika Quincunx HRAA
Výhoda této techniky je evidentní – kvalita obrazu je přibližně stejná jako u 4x Multisampling, zatímco rozlišení je jako u 2x HRAA. Znamená to, že úspora paměti je při zachované kvalitě přibližně 50%. Zakreslené schéma se dá nazvat jako „2x 5-tap Quincunx“, což značí vzorek s pěti subpixely. Zde je tabulka, která vyjadřuje velikost v paměti potřebnou pro uložení informací o scéně:
Obr. 6 – Tabulka s nároky na paměť jednotlivých módů
Zde je ještě několik screenshotů z grafické karty GeForce3, které demonstrují, jaká je kvalita obrazu u jednotlivých způsobů anti-aliasingu. Důležité je zde zdůraznit kompromis mezi výkonem a kvalitou obrazu, který Quincunx přináší. Přestože je tedy výstup u Quincunx a 4x HRAA stejný, je u prvního způsobu výrazně vyšší výkon.
Obr. 7, 8 – Screenshoty z GeForce3 při různých technikách AA
Klikněte pro zvětšení
Pozn.: Dokumenty s popisem HRAA u GeForce3 můžete nalézt na stránkách nVidia ZDE.
Accuview a Intellisample
U GeForce4 se setkáváme s názvem Accuview, který ovšem není nic jiného, než aplikace předchozích verzí anti-aliasingu s menšími vylepšeními. Accuview nabízí čtyři způsoby vyhlazování – 2x, 4x, Quincunx a 4xS. Navíc je pod tímto pojmem zahrnuto i anizotropní filtrování. Jedním z vylepšení u techniky Quincunx je posun subpixelů, jak vidíte na následujícím obrázku:
Obr. 9 – Posun subpixelů u Accuview Quincunx
Výsledkem této úpravy je, že na rozdíl od starého způsobu, kdy mohlo vzhledem k velké vzdálenosti subpixelu 2 od středu obrazového bodu dojít k barevné chybě, zde je možnost chyb minimalizována (oba subpixely mají stejnou hodnotu).
Druhou novinkou je metoda vyhlazování 4xS. Nejde o nic jiného než kombinaci 2x multisamplingu a 2x1 supersamplingu, což ústí v lepší kvalitu textur a jistým kompromisem ve výkonu. Více podrobností o 4xS anti-aliasingu naleznete na šesté stránce.
Obr. 10 – Rozdíl mezi 4X a 4XS anti-aliasingem
A nakonec tu máme implikaci anti-aliasingu v nejnovějších grafických čipech GeForce FX, která je opět odvozena od předchozích technik. Oproti GeForce4 zde naleznete dva nové druhy anti-aliasingu – 6xS a 8xS. Anti-aliasing 6xS je použitelný pouze pod Direct3D a využívá 1,5x více subpixelů než 4xS. Nejkvalitnější, ale nejméně výkonný 8xS anti-aliasing pak kombinuje 4x multisampling a 4x supersampling, čímž dosahuje skvělých textur a zároveň dokonale vyhlazených hran.
Pozn.: Dokumenty na stránkách nVidie můžete najít zde: Accuview a Intellisample
Další součástí Multisamplingu v podání nVidie je technika zvaná Quincunx. U této metody je výsledná barva pixelu počítána nejen ze subpixelů daného obrazového bodu, ale i ze subpixelů sousedního bodu. Původní pixely jsou rozděleny jako u 2x HRAA, ale vzorek, podle kterého je počítána výsledná barva, je brán pro pole 3x3 (velikost filter kernel). Znamená to, že vzorek obsahuje pětici subpixelů, zde je schéma:
Obr. 5 – Technika Quincunx HRAA
Výhoda této techniky je evidentní – kvalita obrazu je přibližně stejná jako u 4x Multisampling, zatímco rozlišení je jako u 2x HRAA. Znamená to, že úspora paměti je při zachované kvalitě přibližně 50%. Zakreslené schéma se dá nazvat jako „2x 5-tap Quincunx“, což značí vzorek s pěti subpixely. Zde je tabulka, která vyjadřuje velikost v paměti potřebnou pro uložení informací o scéně:
Obr. 6 – Tabulka s nároky na paměť jednotlivých módů
Zde je ještě několik screenshotů z grafické karty GeForce3, které demonstrují, jaká je kvalita obrazu u jednotlivých způsobů anti-aliasingu. Důležité je zde zdůraznit kompromis mezi výkonem a kvalitou obrazu, který Quincunx přináší. Přestože je tedy výstup u Quincunx a 4x HRAA stejný, je u prvního způsobu výrazně vyšší výkon.
Obr. 7, 8 – Screenshoty z GeForce3 při různých technikách AA
Klikněte pro zvětšení
Pozn.: Dokumenty s popisem HRAA u GeForce3 můžete nalézt na stránkách nVidia ZDE.
Accuview a Intellisample
U GeForce4 se setkáváme s názvem Accuview, který ovšem není nic jiného, než aplikace předchozích verzí anti-aliasingu s menšími vylepšeními. Accuview nabízí čtyři způsoby vyhlazování – 2x, 4x, Quincunx a 4xS. Navíc je pod tímto pojmem zahrnuto i anizotropní filtrování. Jedním z vylepšení u techniky Quincunx je posun subpixelů, jak vidíte na následujícím obrázku:
Obr. 9 – Posun subpixelů u Accuview Quincunx
Výsledkem této úpravy je, že na rozdíl od starého způsobu, kdy mohlo vzhledem k velké vzdálenosti subpixelu 2 od středu obrazového bodu dojít k barevné chybě, zde je možnost chyb minimalizována (oba subpixely mají stejnou hodnotu).
Druhou novinkou je metoda vyhlazování 4xS. Nejde o nic jiného než kombinaci 2x multisamplingu a 2x1 supersamplingu, což ústí v lepší kvalitu textur a jistým kompromisem ve výkonu. Více podrobností o 4xS anti-aliasingu naleznete na šesté stránce.
Obr. 10 – Rozdíl mezi 4X a 4XS anti-aliasingem
A nakonec tu máme implikaci anti-aliasingu v nejnovějších grafických čipech GeForce FX, která je opět odvozena od předchozích technik. Oproti GeForce4 zde naleznete dva nové druhy anti-aliasingu – 6xS a 8xS. Anti-aliasing 6xS je použitelný pouze pod Direct3D a využívá 1,5x více subpixelů než 4xS. Nejkvalitnější, ale nejméně výkonný 8xS anti-aliasing pak kombinuje 4x multisampling a 4x supersampling, čímž dosahuje skvělých textur a zároveň dokonale vyhlazených hran.
Pozn.: Dokumenty na stránkách nVidie můžete najít zde: Accuview a Intellisample
