Если вы играете в игру с интенсивными вычислениями на слабом компьютере, режим сглаживания цветов принесет вам больше неудобств и разочарований, чем практической пользы.
Сглаживание, SSA, FXAA, MSAA и анизотропный фильтр — как его настроить
Игра на ПК предлагает нам лучшее качество и лучшую производительность. Но при запуске игры требуется некоторое время. В отличие от консолей, когда мы играем на Windows, нам приходится заходить в графические настройки игры, чтобы выбрать качество, которое мы хотим получить, и регулировать производительность в зависимости от того, хотим ли мы больше FPS и меньше качества, или максимальное качество и меньше. FPS. Однако если мы когда-либо заходили в опции игры, то видели множество различных настроек. Что означает каждая из них? И как они влияют на качество или производительность игры?
Хотя большинство игр для ПК обычно имеют несколько настроек качества по умолчанию (низкое, среднее, высокое, ультра) для тех, кто не хочет усложнять ситуацию, если мы из тех, кто хочет использовать все до последнего FPS и устранить все до последней пилы. обязательно окажемся в числе тех, кто настраивает параметры игры вручную. И различные настройки, которые мы можем регулировать, могут иметь немного странные названия, поэтому иногда бывает трудно понять, что делает каждая из них.
Убить пилу в играх
Графика в играх имеет все больше и больше полигонов, что придает ей лучший вид. Однако в зависимости от конфигурации, которую мы имеем в игре, возможно, что эта графика обрабатывается не полностью, чтобы сэкономить ресурсы и сделать игру как можно более плавной. Именно тогда и появляются хорошо известные (и раздражающие) «пильные зубы».
Чтобы покончить с ними, видеокарты используют различные техники, известные как сглаживание, или АА.
Что такое сглаживание
Сглаживание, AA, — это технология, состоящая из набора методов, которые обрабатываются непосредственно на видеокарте для улучшения конечного качества изображений, которые мы видим в играх. Как мы уже объясняли, эти методы направлены на устранение «зубцов пилы», которые появляются в различных текстурах игр, когда пиксели обрабатываемых изображений слишком велики.
Эти методы предназначены для улучшения качества графики, к которой мы находимся ближе, поэтому они обычно не применяются к более удаленным фонам. Для более удаленных текстур необходимо использовать так называемые «фильтры».
Типы сглаживания
Существует несколько типов AA для удаления «пилы» из игр, но не все они работают одинаково или дают одинаковый конечный результат. Поэтому ниже мы рассмотрим, какие из них наиболее известны, как они работают и как влияют на производительность и качество конечного продукта.
Старые методы AA действовали непосредственно на исходные изображения, но это не давало хорошего качества (особенно при изменении размера) или хорошей производительности в играх. FXAA появился, чтобы изменить ситуацию. Этот метод работает непосредственно с конечным изображением, а не с исходными изображениями. Что он делает, так это размывает или размывает края изображений, чтобы эти зубцы пилы исчезли. Но результат, в конечном счете, может оставлять желать лучшего.
Этот метод рекомендуется для старой графики, поскольку его низкое качество компенсируется хорошей производительностью. Использование этой системы сглаживания означает потерю всего пары кадров в секунду. В графике высокого качества мы практически не замечаем потери производительности, хотя для достижения более высокого качества рекомендуется выбирать другие системы.
SSAA/FSAA
Эти два типа AA используют грубую силу для улучшения качества изображения в игре. Это предполагает загрузку и отображение изображения гораздо более высокого качества, чем то, которое установлено в игре, применение соответствующего сглаживания и изменение его размера в соответствии с разрешением игры. Они могут привести к получению изображения более высокого качества, но за счет большого количества ресурсов, что приводит к значительному снижению FPS.
Как SSAA, так и FSAA обычно сопровождаются числом (2x, 4x или 8x), указывающим на количество раз обработки изображения. И чем более распространенной становится эта модель, тем более экспоненциально увеличивается потребление ресурсов.
Этот тип постобработки основан на SSAA, но является более ограниченным. Основная проблема этой системы заключается в том, что она не может обрабатывать альфа-текстуры, что приводит к значительному снижению производительности в наших играх: при включенном 4x MSAA мы теряем до 20 FPS в наших играх.
Все элементы имеют одну и ту же цель — улучшить качество графики, но каждый вариант специфичен для определенного типа графики. И это включает в себя, в большей или меньшей степени, исполнение игры.
Point Sampling
Point Sampling — точечная выборка. Это самый простой способ определения цвета пикселя из текстурного изображения. Остается только выбрать тексель, расположенный близко к центру прожектора. Конечно, ошибок нет, потому что выбирается только один тексель, так как цвет пикселя определяется несколькими текселями. Кроме того, не учитывается изменение формы светового пятна.
Основным преимуществом этого метода фильтрации является низкая потребность в пропускной способности памяти, поскольку для определения цвета пикселя необходимо выбрать из памяти текстуры только один тексель.
Основной недостаток заключается в том, что когда полигоны находятся близко к экрану (или точке наблюдения), количество пикселей становится больше, чем количество текселей, что приводит к блокировке и общему ухудшению качества изображения.
Однако основной целью фильтрации является улучшение качества за счет уменьшения расстояния от точки наблюдения до полигона, а не устранение эффекта неправильного расчета глубины сцены (depth aliasing).
Bi-Linear Filtering
Билинейная фильтрация — Билинейная фильтрация. Он заключается в использовании методов интерполяции. Другими словами, в данном примере для определения интерполируемых текселей используется круг, который является основной формой точки света. В основном, круг аппроксимируется четырьмя текселями. Этот метод фильтрации значительно лучше, чем точечная выборка, поскольку он частично учитывает форму светового пятна и интерполирует его. Это означает, что если полигоны расположены слишком близко к экрану или точке наблюдения, для интерполяции потребуется больше текселей, чем реально доступно. В результате получается красиво размытое изображение, но это лишь побочный эффект.
Основной недостаток билинейной фильтрации заключается в том, что она правильно аппроксимирует только для многоугольников, параллельных экрану или точке наблюдения. Если многоугольник расположен под углом (что происходит в 99% случаев), вы используете неправильное приближение. Неправильное приближение аппроксимирует круг, в то время как должно аппроксимировать эллипс. Основная проблема заключается в том, что билинейная фильтрация требует четырех считываний текселей из текстурной памяти для определения цвета каждого отображаемого пикселя, что увеличивает требования к пропускной способности памяти в четыре раза по сравнению с фильтрацией по точкам.
Метод быстрого приближения (FXAA): этот метод применяется в качестве фильтра постобработки ко всей сцене после рендеринга, а не анализируется попиксельно. FXAA также захватывает области, которые были бы пропущены, если бы была включена MSAA. Сам метод быстрого масштабирования также часто пропускает неровные края.
Как включить режим анизотропной фильтрации
Если установлен видеоадаптер Radeon, щелкните на пустой области рабочего стола и в появившемся контекстном меню выберите «Настройки Radeon».
Если утилита AMD Radeon Software установлена, просто запустите ее. Затем выберите «Видеокарта» на вкладке «Настройки».
В списке доступных эффектов появится Анизотропная фильтрация. Чтобы включить его, нужно переместить ползунок в соответствующее положение и выбрать между 2x и 16x AF.
Если вы используете видеоадаптер NVIDIA, откройте панель управления NVIDIA и выберите вкладку «Параметры 3D», затем пункт меню «Управление параметрами 3D».
Появится список глобальных настроек, найдите «Анизотропная фильтрация» и включите ее. Вы также можете включить AF для отдельных приложений в списке, что является режимом по умолчанию.
Анизотропная оптимизация текстур также может быть отключена.
Николас Вайнинг объясняет: «Идея TAA заключается в том, что пользователь движется в игре не очень быстро и поэтому ожидает, что два следующих друг за другом кадра будут очень похожи. Таким образом, если объекты на экране движутся не так быстро, данные могут быть взяты из предыдущего кадра, чтобы усилить области, которые нуждаются в сглаживании.
Parallax mapping
Параллаксное отображение — это усовершенствование привычной техники отображения неровностей, используемой для придания рельефности текстуре. Параллакс-маппинг не создает 3D-объекты в традиционном смысле. Например, пол и стены игровой сцены кажутся совершенно плоскими и шероховатыми. Эффект рельефа здесь достигается только за счет работы с текстурой.
Исходный объект не обязательно должен быть плоским. Этот метод применим для широкого спектра игровых объектов, но должен использоваться только в тех случаях, когда высота поверхности изменяется плавно. Резкие различия обрабатываются неправильно и вызывают артефакты на объекте.
Parallax mapping может сэкономить много вычислительной мощности компьютера при использовании похожих объектов с одинаковой детальной 3D-структурой, поскольку производительность видеоадаптера не позволяет ему отрисовывать сцену в реальном времени.
Этот эффект лучше всего подходит для каменных мостовых, стен, кирпичей и плитки.
Anti-Aliasing
Сглаживание в играх до появления DirectX 8 было известно как SuperSampling Anti-Aliasing (SSAA), также известное как Full-Scene Anti-Aliasing (FSAA); от FSAA быстро отказались после появления DX8 из-за серьезного снижения производительности. От него отказались и заменили на MSAA (Multisample Automatic Aliasing). Результаты были хуже, но гораздо продуктивнее, чем у его предшественника. Позже были представлены более продвинутые алгоритмы, такие как CSAA.
За последние несколько лет, когда видеокарты стали намного мощнее, AMD и NVIDIA восстановили поддержку SSAA в своих графических ускорителях. Однако использовать его в современных играх все еще невозможно, так как частота кадров будет очень низкой; SSAA полезен только в играх прошлых лет и в современных играх с другими графическими параметрами, установленными консервативно. AMD поддерживает SSAA только в играх DX9, а NVIDIA — только в играх DX9. AMD поддерживает SSAA только в играх DX9, в то время как NVIDIA предлагает SSAA в режимах DX10 и DX11.
Принцип работы SSAA очень прост. Перед отображением кадра на экране определенная информация масштабируется и отображается как кратное двум, а не рассчитывается в исходном разрешении. Затем результат можно уменьшить до нужного размера, чтобы сделать «ступеньки» по краям объектов менее заметными. Чем выше собственное изображение и коэффициент сглаживания (2x, 4x, 8x, 16x, 32x), тем менее рваной будет модель. MSAA отличается от FSAA тем, что сглаживает только края объекта, экономя значительные ресурсы видеокарты, но артефакты внутри полигонов остаются. артефакты могут оставаться внутри полигонов.
Если раньше сглаживание всегда приводило к значительному снижению частоты кадров в игре, то теперь оно может лишь незначительно влиять на частоту кадров или не влиять вовсе.
Ambient occlusion — это техника, используемая для добавления фотореализма в сцену, делая освещение объектов в сцене более реалистичным, принимая во внимание другие объекты с такими свойствами, как поглощение и отражение света.
Производительность и оптимизация править
Счетчики узоров неизбежно затрудняют анизотропную полосовую фильтрацию. Размер образцов текстуры может составлять 4 байта и более, что требует 512 байт текстурной памяти на анизотропный пиксель, что обычно смягчается сжатием текстуры.
Количество пикселей в устройствах отображения видео часто превышает 2 миллиона пикселей, а частота кадров в приложениях часто превышает 60 кадров в секунду. В результате требуемая пропускная способность текстурной памяти может быть большой. При выполнении операций анизотропной фильтрации нередко пропускная способность конвейера процесса рендеринга текстур достигает нескольких сотен гигабайт в секунду14.
