Без сглаживания. Типы сглаживания в играх

Методов сглаживания придумано множество. На протяжении длительного времени они видоизменялись и улучшались. И по прошествии многих лет, их накопилось так много, что не всегда понятно пользователю и вводит его в ступор при выборе настроек в играх и приложениях. В этой статье попробуем дать описание наиболее известным, которые условно делятся на два типа:

1. когда применяются в момент формирования и построения сцены.
2. когда используется фильтр к уже готовому изображению (постобработка).

При чем, одновременно можно использовать оба метода сразу. Какой выбрать исходя из эстетических соображений и ресурсов видеокарты, решать конечно индивидуально.

Начнем с того, что AA (Anti-Aliasing, Сглаживание ) - способ устранения "ступенчатости" на краях объектов, линий, которые находятся под наклоном и не являются ни строго вертикальными и ни строго горизонтальными. Особенно "лесенка" заметна на стыках полигонов с разными цветами.
В играх может использоваться, когда видеокарте не хватает мощности для вывода изображения в высоком разрешении, где все детали плавные и приятны глазу. Если AntiAliasing отрабатывает хорошо и качественно, то из-за этого страдает производительность, падает фпс в играх. Если сглаживает плохо, то страдает графика, появляется замыливание картинки, артефакты. Поэтому, если есть возможность играть при высоком разрешении и фпс при этом падает не на много, не включайте AA, играйте на высоком. Так же из особенностей, сглаживание "лесенки" может быть включено на уровне настроек видеокарты и при этом еще и на уровне приложений. Эффект при этом "усиливается", если используется первый и второй тип сглаживания. Поэтому если собрались испытывать антиальясинг, убедитесь чтобы оно было включено где то в одном месте, дабы не получить замыленность.

Первый тип

Влияние на фпс прямое, в зависимости от метода и пропускной способности видеопамяти.

SSAA (SuperSample Anti-Aliasing , Избыточная выборка сглаживания) - Самое тяжелое, но и самое качественное и жутко нагружающее видеокарту. В ускорителях применяется регулярная маска размером от 2x1 до 4x4. От этого и появляется нагрузка, при разрешении 1920x1440 и маске 2х2 строится кадр с разрешением 3840х2880 (что требует памяти в 4 раза больше), после этого, усредняются цвета всех суб-пикселей в маске и уже после кадр сжимается и подается на вывод на экран в исходном разрешении.
Существовала технология в основном до DirectX 8, пока не появился MSAA. Из-за большого влияния на фпс от него отказались. Но так как мощность видеокарт перманентно росла, NVIDIA его вернули в строй и используется для игр с поддержкой DX9, DX10, DX11.
Хотите 60 фпс? Тогда сами сможете прикинуть под какой нагрузкой будет работать видеоадаптер. Однако, от картинки вы получите наслаждение. Данный метод рекомендуется обладателям производительных видюх для современных игр.

MSAA (MultiSample Anti-Aliasing , Множественная выборка сглаживания) - пришел на смену SSAA, потребляя меньше ресурсов, но и результат дает немного другой. Изображение по-прежнему рендерится в большем разрешении, но производительность достигнута за счет AA только краев объекта, а не всей картинки как в SSAA. Из минусов, на прозрачных полигонах (стекла, вода..) данный метод не работает, поэтому лесенку иногда можно лицезреть. И так как сглаживается только часть изображения, то можно наблюдать еще и артефакты. Плюс несовместимость с методом отложенного освещения. Нужно помнить, что MSAA выгоднее юзать на низких разрешениях. Чем оно выше, тем накладнее по ресурсам. Так же рекомендуется обладателям топовых видеокарт, с большим количеством видеопамяти.

CSAA (Coverage Sampling Anti-Aliasing , Выборка сглаживания с перекрытием) - это продолжение эволюции SSAA->MSAA->CSAA, который сохранил совместимость с алгоритмами используемых в железе. Улучшение достигнуто за счет того, что в буфер кадра передается еще информация о субсэмпле с соседнего пикселя. Что в итоге помогает рассчитать более качественное сглаживание.
При равных уровнях (4,8..) CSAA и MSAA, качество кадра всегда будет у CSAA выше, а по производительности они друг другу не будут уступать.

Другими словами:
SSAA - сглаживает всю сцену
MSAA - сглаживание происходит только по краям объектов
CSAA - за счет добавления сэмплов перекрытия, сглаживание краев объектов происходит с учетом соседних пикселей. Т.е. тут сделан упор на качество кадра, практически при том же уровне уровне нагрузки на видеокарту, что и у MSAA.

FSAA (Full Scene Anti-Aliasing, Полноэкранное сглаживание) - То же что и SSAA, но от AMD и с небольшими отличиями.

QCSAA (Quality Coverage Sampling Anti-Aliasing , Выборка сглаживания с перекрытием ) - не трудно догадаться, что это улучшенная версия CSAA, только использует вдвое больше сэмплов для анализа

EQAA (Enhanced Quality Anti-Aliasing , Сглаживание повышенного качества) - У NVidia - CSAA, у AMD - EQAA. Отличаются положениями сэмплов и в зависимости от режима их количеством.

AAA (Adaptive Anti-Aliasing, Адаптивное сглаживание) - Как известно у MSAA есть проблема при сглаживании краев на прозрачных объектах. Данный способ призван устранить такую проблему. Является синергией мультисемплинга (MSAA) и суперсемплинга (SSAA). Как можно догадаться, данный вид ресурсоемок и рекомендуется обладателям топ карт. Используется у AMD.

TrAA (Transparency Anti-Aliasing , Прозрачное сглаживание) - тоже что и AAA, только от NVIDIA.

TrAAA (Transparency Adaptive Anti-Aliasing , Адаптивное Прозрачное сглаживание) - см. TrAA

TrMSAA (Transparency Multi-Sampling Anti-Aliasing, Прозрачная множественная выборка сглаживания) - использует краевой метод (MSAA) для прозрачных объектов. Разновидность TAAA. Может обозначаться как TMAA

TrSSAA (Transparency Super-Sampling Anti-Aliasing, Прозрачная полноэкранная выборка сглаживания) - использует полноэкранное сглаживание (SSAA) для прозрачных объектов. Разновидность TAAA. Может обозначаться как TSAA

OGSSAA (Ordered Grid SuperSampling Anti-Aliasing, Избыточная выборка сглаживания с упорядоченной решеткой) - Классический SSAA в котором используется решетка с упорядоченной выборкой, выровненная по вертикали и горизонтали.

RGSSAA (Rotated Grid SuperSampling Anti-Aliasing, Избыточная выборка сглаживания с повернутой решеткой) - Все тот же SSAA, с уточнением расположения решетки наклоненной под определенным углом. Данный метод показывает качество немного лучше, чем OGSSAA, при почти горизонтальных или вертикальных краях объектов (слегка наклоненных).

SGSSAA (Sparse Grid SuperSampling Anti-Aliasing , Избыточная выборка сглаживания с разряженной решеткой ) - выборки располагаются на регулярной сетке, как в OGSSAA. Но выборка производится лишь на некоторых узлах сетки. Здесь заложен компромиссный подход между производительностью и качеством изображения. Метод используется у NVidia

JGSSAA (Jittered Grid Super-sampling Anti-aliasing, Избыточная выборка с искаженной решеткой) - каждый пиксель так же разбивается на субпиксели, но выборка сэмплов располагается случайно (Стохастическая) или со смещением внутри субпикселя.

HRAA (High-Resolution Anti-Aliasing , Полноэкранное сглаживание для высоких разрешений) - метод полноэкранного сглаживания в NVIDIA с 5-ю сэмплами. Качество как 4xSSAA, по нагрузке как 2xSSAA.

HRAA (Hybrid Reconstruction Anti-Aliasing, Гибридное сглаживание) - решение использующее лучшие практики, на основе краевого метода (MSAA, CSAA), постобработки с аналитикой и временного антиалиасинга.

EDAA (Edge Detect Anti-Aliasing, Краевое сглаживание) - так же краевой метод + обсчитываются контрастные переходы еще и на объектах и текстурах. Что в итоге сильнее садит fps. Условно можно назвать это аналогом CSAA, только от AMD. Это разновидность CFAA, описанного ниже.

CFAA (Custom Filter Anti-Aliasing , Специализированные фильтры сглаживания) - Детище AMD. Включает в себя 4 фильтра: box, narrow-tent, wide-tent, edge-detect. Каждый фильтр, это разный подход к реализации того же MSAA.
box - стандартный подход к MSAA
narrow-tent - аналог CSAA
wide-tent - так же аналог CSAA, только количество субпикселей больше в два раза
edge-detect - при проходе фильтра edge detection по отрендеренному изображению, для определенных им пикселей, которые определяются как границы полигонов или резкие цветовые переходы, используется более качественный метод антиалиасинга с большим количеством сэмплов, а для остальных пикселей с меньшим.

QAA (Quincunx Anti-Aliasing, Шахматное сглаживание) - метод от NVidia, в основе которого лежит учет не только своих субпикселей, но и данные берутся от соседних. При этом, при расчете финального цвета, свой сэмпл имеет вес больше, чем данные с соседних. В расчет берется 5 точек. По качеству 2xQSAA, приблизительно так же выглядит как 4xMSAA.

FAA (Fragment Anti-Aliasing, Частичное Сглаживание) - разработана компанией Matrox. Сглаживание применяемое к краям объектов. Отличие от SSAA и MSAA, в том, что края и сами объекты не увеличиваются в несколько раз по маске. Каждый пиксель делится на 16 частей и если покрытие полное, то пиксель отправляется в кадровый буфер, если неполное, то уходит в отдельный буфер. Такой пиксель считается фрагментированным, при чем в дальнейшем над ним проводится анализ и он видоизменяется. Такая реализация очень сильно экономит ресурсы видеокарты. Но есть и проблема, алгоритм определения краев не всегда корректно обнаруживает те самые края. Проблема с прозрачными объектами во всей красе.

TXAA (Temporal approXimate Anti-Aliasing , Временное приблизительное сглаживание) - технология от Nvidia, которая использует основу MSAA. В формуле расчета используется время, данные по пикселям из предыдущих кадров и данные из обрабатываемой сцены. После чего происходит усреднение по цвету. Это позволяет избавиться от мерцания и дерганья объектов в игре. Вдали дает качественную картинку, однако немного мылит близкие объекты и требования к ресурсам почти как для MSAA, хотя качество при тех же значениях лучше.
Со слов производителя, TXAA 2x сравнимо по качеству с 8xMSAA, но при по затратам производительности сопоставимо как с 2xMSAA, а TXAA 4x выше по качеству чем 8xMSAA, но по затратам производительности сопоставимо как с 4xMSAA. Отлично подходит для сглаживания в динамике.

TSSAA (Temporal Super Sampling Anti-Aliasing, Временная избыточная выборка сглаживания) - Этот метод, что и TXAA, только не привязан к видеокартам NVIDIA и завязана на суперсэмплинг.

Второй тип
Влияние на фпс слабое. Так называемые методы пост-обработки, когда сглаживание происходит в момент вывода изображения на экран.

FXAA (Fast approXimate Anti-Aliasing , Быстрое приблизительное сглаживание) - разработка NVidia. Из названия видно, что это более производительное сглаживание по-сравнению с традиционным MSAA. Алгоритм использует простой способ обнаружения разрыва цветов фигур. В момент вывода изображения на экран усредняются по цвету все соседние пиксели. Это не нагружает видеокарту, но жутко мылит кадр. Далекие и затуманенные объекты в игре будут почти не узнаваемы. Такое сглаживание имеет смысл включать на слабых машинах, ноутбуках, нетбуках и прочих эконом вариантах.

MLAA (MorphoLogical Anti-Aliasing , Морфологическое сглаживание) - условный аналог FXAA. Методика придумана компанией Intel. Алгоритм, ищет пиксельные границы на каждом кадре, похожие на Z, L и U буквы и смешивает цвета соседних пикселей, входящих в каждую такую часть. Алгоритм переведен на использование процессора, а не GPU. Отсюда можно рекомендовать его обладателям слабых видеокарт и с более менее производительным процессором. Из-за более сложного алгоритма изображение получается более качественным, чем с FXAA. Имеется реализация у AMD, но технически может использовать и NVidia. Есть проблема: сглаживание не отрабатывает на прозрачных текстурах. Поэтому в довесок этой постобработки нужно подключать еще и TrAA для улучшения изображения. Время обработки занимает 0,9 мс. Так же есть методики MLAA реализованные на GPU.

SRAA (Subpixel Reconstruction Anti-Aliasing , Субпиксельное восстанавливаемое сглаживание) - новый двухпроходный алгоритм от NVidia. SRAA очень схожа с MLAA , но работает с буферами глубины и картами нормалей, из-за чего лучше определяет границы для сглаживания и затененные края. Время выполнения в целом очень низкое, основное время в алгоритме уходит на обработку затенения. На выходе могут появляться артефакты. Для сравнения на сглаживание изображения с разрешением 1280×720 методом SSAA уходит около 5-10 мс, а у SRAA примерно 1,8 мс.

SMAA (Enhanced Subpixel Morphological Anti-Aliasing , Субпиксельное морфологическое сглаживание) - комбо из MSAA/SSAA и MLAA. По сути несколько улучшенный MLAA с добавлением локального контраста и поиском паттернов. Иногда может добавляться еще и временная избыточная выборка. Ресурсов потребляет больше чем MLAA, но задействует при этом видеокарту, а не процессор.
Можно встретить разновидности:

• SMAA 1x : классический алгоритм SMAA, включающий точный поиск расстояний, работа с локальным контрастом для определения краев, геометрических объектов и поиск диагональных линий. Время обработки занимает 1,02 мс.
• SMAA T2x : SMAA 1x +техники из TSAA. Время обработки занимает 1,32 мс.
• SMAA S2x : SMAA 1x +техники из MSAA. Время обработки занимает 2,04 мс.
• SMAA 4x : SMAA 1x +техники из SSAA/MSAA и TSAA/TMSAA. Время обработки занимает 2,34 мс.
  

CMAA (Conservative Morphological Anti-Aliasing , Консервативное морфологическое сглаживание) - среднее между FXAA и SMAA 1x. Идеально подходит для слабых и средних графических процессоров. Отличие от FXAA происходит за счет обработки линий краев длиной до 64 пикселей. Используется алгоритм, с обрабатыванием только симметричных разрывов цветов, чтобы избежать ненужного размытия. Отличие от SMAA 1x происходит за счет менее полного сглаживания объектов, т.к. обрабатывается меньше типов фигур и обладает повышенной временной стабильностью, т.е меньше мерцаний объектов.

Nvidia представила новый графический драйвер 334.75 WHQL серии Game Ready. В нем оптимизирована поддержка World of Warcraft’s: Warlords of Draenor, Far Cry 4, Dragon Age Inquisition и The Crew. Кроме этого, в драйвере присутствует расхваленная представителями Nvidia функция MFAA (Multi-Frame Anti-Aliasing).

Что такое MFAA?

Сглаживание принадлежит к широкому спектру технологий, разработанных для уменьшения зубчатых, ползающих линий на двигающейся поверхности. Есть несколько способов избежать подобных эффектов - от суперсемплинга (увеличивает число дискретных выборок на пиксель), мультисемплинга (сглаживает линии, но обходит текстуры) до FXAA, в котором не нужны дополнительные пиксели для сглаживания.

Каждая из этих технологий искала компромисс в производительности. AMD и Nvidia экспериментировали с разнообразными фильтрами и временными сглаживаниями. В результате у Nvidia появилось TXAA. MFAA отличается от TXAA тем, что последнее требует от разработчиков игры рендеринга на каждом отрезке, нужно использовать информацию из прошлого кадра, чтобы получить на выходе сглаженное изображение. Этот метод придумали, чтобы разработчики могли делать изображение «киношным» без ущерба производительности.

MFAA похоже на TXAA тем, что оно тоже использует временный сэмплинг в своем алгоритме, но не использует фильтры-шейдеры и не требует такой вовлеченности движка. Nvidia все еще работает над добавлением поддержки MFAA в большее количество игр (уже доступен для двадцати игр, вкючая Assassin’s Creed Unity, Battlefield 4, Civilization 5, Civilization: Beyond Earth, Crysis 3 и Titanfall).

Целью MFAA является достижение равноценного сглаживания при более высокой частоте кадров. В идеале 4 x MFAA по производительности должен соответствовать 2 x MSAA, но обеспечить качество как у 4 x MSAA или выше.

Одна из особенностей видеокарт серии Maxwell - их MFAA-система поддерживает гораздо больший набор семплинговых шаблонов, про сравнению с любым графическим процессором Nvidia предидущих поколений. Некоторые еще помнят, как для некоторых игр 5-6 лет назад можно было заставить определенные карты GeForce использовать суперсемплинг с упорядоченной сеткой (OGSSAA). Такой тип сглаживания наносил огромный ущерб производительности и размывал окончательное изображение, но позволял практически полностью убрать неровные линии. Как правило, графический процессор имеет заранее запрограммированный набор методов, хранящихся в ПЗУ, и пользователь ничего не мог в них поменять - если чип использовал OGSSAA с квадратным узором, то никто ничего не мог с этим поделать.

Карты класса Maxwell (GTX 980, GTX 970 и GTX 980M) хранят шаблоны в оперативной памяти и могут варьировать их в зависимости от активности на экране. В результате должно получиться более кчественное сглаживание.

Тестирование качества изображений с MSAA, TXAA, и MFAA

Тестировалась игра Assassin’s Creed Unity на системе Core i7-4970K с 16ГБ оперативной памяти DDR3-2133 и видеокартой Nvidia GeForce GTX 980.

Главная проблема сглаживания в том, что эффект наиболее заметен в движении. Были собраны относительно скучные скриншоты, потому что на них лучше видны тонкие линии, места, где наложения заметны больше всего.

По порядку идут 4 x MSAA, TXAA и 8 x MFAA.

Чтобы создать такое изображение с MFAA, использовался Shadowplay. Видите разницу между MSAA и MFAA? Можно заметить серые зоны в промежутках между железными решетками. Сглаживание MFAA не такое мягкое, как TXAA. Оно использует другой алгоритм шейдеров, но MFAA обрабатывает некоторые переходы искуснее.

На этих скриншотах (MFAA) присутствуют некоторые визуальные странности, которые не заметны в игре. Это искажение вызвано тем, что скриншоты делает FRAPS, а не движок игры.
4xMSAA, TXAA, 8x MFAA:

Разница сглаживания линии MFAA и MSAA:

MSAA слева, а MFAA справа. Эта картинка показывает одно из главных преимуществ системы MFAA: в отличие от MSAA, она лучшее смешивае оттенков. Неровные линии появляются из-за разницы в цвете и линиях. MFAA сгладит контраст, используя тени.

Между 8 x MFAA и 4 x MSAA ощущается значительная разница. Nvidia утверждает, что 4 x MFAA должена работать быстрее 4 x MSAA.

Влияние MSAA, MFAA и TXAA на частоту кадров

TXAA является наиболее приемлемым вариантом, но каково влияние каждой системы на частоту кадров?

Мультисемплинг в Assassin’s Creed Unity очень сильно бьет по графическому процессору. Сможет ли MFAA отыграть несколько очков в производительности?

Для GTX 980 ответ оказался утвердительным, однако не стоит слишком обнадеживаться. Такой метод сглаживания лучше подходит средним видеокартам, у которых есть проблемы с современными играми, но, к сожалению, он доступен только для GTX 980 и 970. Визуальная разница между 4x MFAA и 4x MSAA незначительная, и Nvidia утверждает, что выбор в пользу 4 x MFAA может улучшить производительность по сравнению с MSAA на 30%.

Достойное начало

На данный момент MFAA - второстепенная функция со скромной историей, коротким списком игр и ограниченным количеством совместимых карт. Но в перспективе всё может измениться. Разрешение 4К снизило потребность в сглаживании, но не исключило его полностью. Легковесный подход Nvidia может быть лучшим способом решения этой задачи, так как он позволяет избежать неудобства более сложных методов.

Будем надеяться, что эта функция просочится в средний и бюджетный сегменты линейки Maxwell в ближайшее время. Легковесное изображение в распространенных системах так же важно, как и топовая графика. Прошло только 5 лет с тех пор, как FXAA MLAA представлены для Intel. Это означает, что рынок систем сглаживания может открыться для новых подходов, особенно тех, которые будут просты в использовании для разработчиков.

Уже прошло то время, когда игры впечатляли исключительно своим геймплеем: игрок давным-давно стал требовательным и, в частности, требовательным к качеству представленной на экране картинки. При этом мало кто знает, что для обеспечения высокой степени качества сегодня многими разработчиками игр используется сглаживание FXAA. Что это такое - сегодня известно далеко не всем геймерам, поэтому многие и задумываются, стоит ли вообще включать эту функцию.

Преимущественное большинство игроков прекрасно знает о том, что представляют собой так называемые лесенки по краям объектов, а также о том, как можно решить данную проблему, использовав «anti-aliansing» или просто «сглаживание».

Что такое сглаживание?

Сглаживание - это неплохое явление, так как значительно увеличивается восприятие картинки, а в современных реалиях те игры, в которых оно не использовано, в конечном итоге чаще всего оказываются освистанными. При этом неудовлетворительным остается то, каким образом реализуется сглаживание FXAA. Что это такое, многих пользователей может даже не интересовать, однако на самом деле именно реализация влияет на качество конечной картинки.

Плохая реализация часто оказывается причиной того, что целевое оборудование имеет недостаточную вычислительную мощность. Конечно, в выгодных условиях здесь оказываются те люди, которые предпочитают играть на ПК, так как в данном случае мощность оборудования непосредственно зависит от материальных возможностей его владельца, однако консольщики чаще всего довольствуются именно геймплеем, так как качество графики в преимущественном большинстве случаев на компьютерах гораздо лучше по сравнению с тем, какую графику имеют консольные игры. Однако каждый человек самостоятельно выбирает, где и на чем ему играть.

Что такое FXAA?

Сразу стоит отметить, что уже достаточно давно игроделами используется технология сглаживания FXAA. Что это такое, тогда еще не знали, но первое его использование встречается в ММО Age of Conan, а также в известном по всему миру шутере F.E.A.R. В этих играх, правда, использовалась только первоначальная версия данного сглаживания, которая на тот момент представляла собой не самое производительное решение.

В наше время в играх используется несколько иной формат FXAA. как Fast approximate Anti-Aliasing, что представляет собой более эффективное решение по сравнению с традиционной технологией MSAA. Это однопроходный пиксельный шейдер, при помощи которого обсчет результирующего кадра осуществляется еще на этапе постобработки. Данный шейдер создавался в качестве более быстрого решения, которое является менее требовательным к памяти в сравнении с вышеуказанными, однако за свои преимущества технология расплачивается точностью работы, а также качеством. Увидев это, многие могут посчитать, что технология неактуальна. На самом деле это не совсем так.

В чем преимущества этого метода?

Сглаживание FXAA отличается целым рядом преимуществ, включая улучшенное сглаживание так называемых субпикселей и спекуляров. В официальном документе разработчик данной технологии Тимоти Лоттс говорит о том, что его продукт с настройками среднего качества осуществляет постобработку кадров разрешением 1920х1200 на основе со скоростью менее одной миллисекунды.

Основные преимущества, которые имеет сглаживание FXAA, заключаются в том, какой именно здесь используется алгоритм сглаживания субпикселей, который работает более эффективно по сравнению с алгоритмом MLAA, что является вполне достаточным для работы оборудования, которое работает на уровне DirectX9. То есть в данном случае осуществляется постобработка в один проход, и самым интересным является полная независимость от того, какой используется GPU Compute API. Однако здесь есть и один минус - разработчики должны эту технологию в обязательном порядке встраивать в различные игры. В то же время традиционные технологии сглаживания работают или же, наоборот, не могут работать на уровне драйверов. Таким образом, пока программисты будут использовать в своих движках метод экспоненциального сглаживания и при этом не будут применять в своих движках код FXAA, невозможно будет добиться необходимого эффекта, так как включить код извне до недавнего времени было невозможно.

Как была решена проблема?

С течением времени было принято решение изначально ввести код FXAA в библиотеку d3d.dl, вследствие чего появилась возможность гибкой настройки результата через различные конфигурационные файлы, а также включение или же выключение FXAA при помощи кнопки . Данный набор файлов изначально копируется в директорию, где присутствует исполняемый файл приложения DX9, а это приложение при запуске будет подхватывать библиотеку, в которой присутствует нужный код. При этом, так как разработчик технологии внедрения данного кода в библиотеку изначально позаботился о том, чтобы результаты работы были помещены в лог, пользователи активно начали определять баги в работе этой технологии, которые достаточно быстро исправлялись. С течением времени появились также «инъекции» с кодом для форматов DirectX 10 и 11.

Как проверить?

Наиболее очевидно определить эффект от того, что используется метод экспоненциального сглаживания и FXAA, можно в игре World of Tanks.

Если сглаживание FXAA не используется, начинают проявляться явные «эскалаторы», и несмотря на то, что модели танков могут быть достаточно большими, а также будут отличаться приличной детализацией, артефакты проявляются очень заметно, и в особенности это касается различных тонких объектов. Технология встроенного сглаживания пытается некоторым образом смазывать края объектов, но делает это довольно посредственно, не говоря уже о том, что местами картинка может быть размытой.

В чем проявляются изменения?

После того как включается FXAA tool, результат становится налицо: артефакты полностью исчезают, однако появляется некоторая размытость картинки. Помимо этого, есть также уникальный вариант FXAA Sharpen. Разработчик технологии в одной из версий добавил фильтр резкости, который был взят из MPC-HC, при этом конечный результат оказался вполне приличным: размытости полностью исчезают, текстуры получают еще более резкий вид по сравнению с оригиналом, а «лесенки», несмотря на использование данного фильтра, практически полностью отсутствуют. Теперь вы знаете, что такое FXAA в играх типа World of Tanks. Из-за того что авторы изначально не планировали такую резкость текстуры, могло немного «выбивать» башни, но в игровом процессе это является практически незаметным.

Производительность здесь практически не уменьшается. Конечно, движок World of Tanks работает несколько удивительным образом, поэтому всплески или же, наоборот, падения производительности в конечном итоге могут проявляться буквально из ничего.

NoAA, SMAA или FXAA

Если сравнивать режимы «noAA» или SMAA и «FXAA Sharpen», то картинка значительно изменяется в лучшую сторону в последнем случае. Единственным исключением здесь является используемый фильтр резкости, который чрезмерно тонкие линии сужает еще больше, в частности, это особенно заметно в навесном прицеле артиллерии. При этом количество кадров в секунду в варианте FXAA значительно превышает предыдущий вариант.

В процессе проведения длительных тестов было определено, что при использовании FXAA производительность падает приблизительно на 10-12%, в то время как в случае, если используется метод сглаживания MSAA 4x, качество которого конкурирует на сегодняшний день с технологией FXAA, и вовсе проявляется падение производительности на 50% и более.

Update

В 2011 году появилась также настраиваемая версия инъекции, в которую были включены все вышеперечисленные варианты FXAA и их преимущества. В данной сборке присутствовало достаточно большое количество фильтров, среди которых стоит выделить:

• Размытие.
• Виньетирование.
• Насыщение цветом.
• Сепию.
• И множество других.

Все это достаточно просто настраивается через один файл, и самое полезное в данном случае: настройки без труда можно изменить даже во время игры, достаточно просто свернуть приложение, открыть редактор настроек, развернуть приложение и наслаждаться новыми настройками без необходимости перезапуска интересующего вас приложения. Таким образом, получилось полностью исключить блеклость впоследствии активации фильтра резкости, обеспечивая более четкую картину, в которой отсутствуют «лесенки» размытия и достигнуто высокое качество текстур.

Мерцающие строчки и различные артефакты изображения вызывают неприятные ощущения не только в играх. Решением этой проблемы является избыточная выборка сглаживания (суперсэмплинг).

Суперсэмплинг (SSAA) - это самый простой и прямолинейный метод сглаживания. Он заключается в том, что изображение рассчитывается в виртуальном разрешении, в несколько раз превосходящем реальное разрешение монитора ПК, после чего масштабируется и фильтруется до итогового разрешения.

При этом цвет каждого пикселя реального разрешения вычисляется на основе нескольких субпикселей виртуального. Это позволяет значительно повысить качество изображения, но при этом нагрузка на ускоритель возрастает в несколько раз, а скорость, соответственно, падает, то есть графическая карта производит вычисление разрешения, которое будет выше разрешения монитора.

Перед выводом масштаб изображения уменьшается. Это делает края мягче, картинка кажется более естественной. Драйверы AMD Radeon предлагают эту функцию под названием «Virtual Super Resolution», у продуктов NVIDIA ее можно найти под названием «DSR-Factor» - в обоих случаях требуется весьма мощная графическая карта.

Многие модели современных мониторов предоставляют возможность для суперсэмплинга даже без специальных функций драйвера. Вы сами сумеете уменьшить масштаб при слишком высоком разрешении. Однако необходимо предварительно настроить драйвер видеокарты таким образом, чтобы он выводил максимально высокое разрешение, и уже затем регулировать масштаб возможностями монитора.

Также можно применить бесплатную утилиту Custom Resolution Utility, которая выполняет нужные для этого шаги просто по клику мышью.

Это работает следующим образом: в левой верхней части меню подключенный монитор должен быть отмечен как «активный». Если он не появляется автоматически, то выберите его в выпадающем меню. С помощью кнопки «Add» (добавить) теперь можно указать более высокое разрешение. Далее необходимо протестировать, какое максимально высокое разрешение возможно использовать.

Важно: сначала вы можете настраивать любое разрешение - технические пределы определяются только лишь настройками игры и возможностями вашей графической карты.

Например, для мониторов с разрешением Full HD (1920×1080 точек) и разъемом DisplayPort предельное значение составляет 2560х1440 точек.

Проверить это достаточно просто: новое разрешение пригодно к использованию сразу же после перезагрузки. Если же вы установили слишком высокое разрешение, то экран остается черным. Для того, чтобы вернуть картинку на экран монитора, загрузите операционную систему Windows в безопасном режиме.

В безопасном режиме запуск ОС выполняется с использованием ограниченного набора драйверов. Также не производится запуск программ из автозагрузки.

Для запуска компьютера в безопасном режиме в момент старта системы нажимайте клавишу F8. Будьте внимательны: эту кнопку необходимо нажать в самом начале, то есть до того, как появится логотип Windows. Если вы пропустили нужный момент и эмблема Windows успела появиться - дождитесь окончания загрузки операционной системы, затем перезагрузите компьютер и попробуйте снова.

ФОТО: Nikolaus Schäffler; компании-производители

Здравствуйте.

Прошло время, когда видеоигры приносили ураган эмоций просто потому, что мы в них играем; игрок давно стал требовательным, и не в последнюю очередь - к качеству картинки на экране. Об одной из составляющих этого качества - сглаживании - я и хочу рассказать.

Подавляющее большинство игроков знают о «лесенках» на краях объектов и возможном решении этой проблемы - «anti-aliasing», или «сглаживание». Очень подробно этот вопрос описан в статье Дона Волигроски (Don Woligroski) Anti-Aliasing Analysis, Part 1: Settings And Surprises (русский перевод). Также неплохое сравнение с примерами игр текущего поколения игровых консолей есть у Digital Foundry - The Anti-Aliasing Effect (англ.) . Вкратце, всё сводится к одному: сглаживание - это здорово, восприятие картинки сильно вырастает в цене, в современных реалиях игропрома продукты с малым сглаживанием или даже без оного находятся в категории освистанных (в первую очередь - фанатами платформ-конкурентов, но тем не менее), но вот реализация качественного сглаживания оставляет желать лучшего, главным образом - из-за недостаточной вычислительной мощности целевого оборудования. В данном случае в гораздо более выгодных условиях оказываются, конечно же, апологеты игры на ПК, т.к. на мощность их железа оказывает влияние только материальный фактор, зато консольщики не упускают случая позубоскалить над ПКшниками на предмет «PC HAZ NO GAEMZ!», мол, игр у вас нет, играете в графику. Я специально не буду затрагивать этот вопрос, потому что рационально-объективных доводов в пользу субъективного ощущения «тёплого лампового гейминга» быть не может в принципе, это вопрос личного выбора со всеми вытекающими. Уже существующие и использующиеся алгоритмы описаны по вышеуказанным ссылкам, поэтому перейду непосредственно к теме: что такое FXAA, с чем его едят и насколько это вкусно.

Начнём с теории. Если быть предельно точным, то FXAA - не такой уж новый алгоритм: впервые он был использован в MMORPG Age of Conan и уже отметился в шутере F.3.A.R., но я буду рассматривать его, как новый, благодаря интересному решению, которое попалось мне на глаза на часто посещаемом форуме (спасибо h0w1er ). FXAA - F ast approX imate A nti-A liasing, это более производительное решение по-сравнению с традиционным MSAA (Multi-Sampling Anti-Aliasing). Это однопроходный пиксельный шейдер, который обсчитывает результирующий кадр на этапе постобработки. Он создан быть более быстрым и менее требовательным к памяти по-сравнению с MSAA, «оплачивая» свои «плюсы» точностью работы и качеством, хотя на самом деле всё не так страшно, как это звучит. FXAA также имеет ряд преимуществ, включая улучшенное сглаживания спекуляров и субпикселей (речь о поверхностях размером меньше одного пикселя, «лесенки» заставляют такие объекты мерцать). В официальном документе (PDF) создатель FXAA Тимоти Лоттс (Timothy Lottes) заявляет, что для алгоритма FXAA с настройками среднего качества («золотая середина» между качеством и производительностью) постобработка кадра разрешением 1920x1200 на GTX 480 занимает меньше миллисекунды. Основные преимущества FXAA, со слов Тимоти, заключаются в алгоритме сглаживания субпикселей FXAA, работающем лучше оного в MLAA , достаточность для работы железа уровня DX9, постообработке кадра за один проход и, по-моему, самое интересное - независимость от используемого GPU Compute API . Но есть и одна неприятность - необходимость для разработчиков встраивать эту технологию сглаживания в свои игры, когда как традиционные методы сглаживания работают (или не работают) на уровне драйверов. Другими словами, пока программисты не используют в своих движках код FXAA для сглаживания, нужного эффекта мы не получим, влючить FXAA извне официально было нельзя. До недавних пор.

А теперь - танцы практика. Практиковаться будет на World of Tank, версия 0.6.6.

Вариант без сглаживания (No AA) показывает явные «эскалаторы», и хоть модели танков достаточно большие и детализированные, артефакты видно совершенно явно, особенно на тонких объектах, о которых дополнительно ниже.

Вариант встроенного сглаживания (Edge AA) пытается смазывать края объектов, но у него это получается довольно посредственно, не говоря уже об уходе картинки в небольшое мыло.

Следующий вариант - FXAA, результат налицо: артефактов по краям нет, однако и мыльности по-сравнению с noAA тоже немного добавилось, хотя с EdgeAA разница почти незаметна.

Ну и вариант FXAA Sharpen. Gast в версии beta 6 добавил фильтр резкости, взятый из , и результат очень достойный: мыло исчезло, текстуры стали выглядеть даже резче, чем в оригинале, а «лесенок», несмотря на этот фильтр, практически не добавилось. Из-за незапланированной авторами резкости текстуры башни чуть-чуть «выбило» (синяя зона), но в игре, могу вас уверить, это абсолютно незаметно.

А что же с производительностью? Да практически ничего плохого. К сожалению, движок WoT живёт в своём мире и всплески/падения производительности могут выскакивать на самом ровном месте. У меня получилось следующее:

Картинка «In battle no AA» - то, о чём я говорил выше: тонкие деревца трещат от артефактов, тогда как на вариант «In battle FXAA Sharpen» картинки гораздо приятнее глазу, за исключением проблем фильтра резкости, который уж слишком тонкие линии сужает в толщину волоса, как, например, навесной прицел артиллерии. А количество кадров в секунду в варианте FXAA даже выше, несмотря на то, что эти два скриншота сделаны с разницей в 1 секунду и танк был неподвижен.

На самом деле при длительном тесте была получена цифра ~10-12% - на столько падает производительность при использовании FXAA, тогда как MSAA 4x, с качеством сглаживания которого и конкурирует FXAA, в довольно часто даёт падение вдвое больше. Если будет интересны сравнения - больше цифр и картинок можно найти в статье NVIDIA"s New FXAA Antialiasing Technology сайта [H]ard|OCP , где я почерпнул часть информации, а в завершении своего небольшого обзора соглашусь с Марком Уорнером @ HardOCP: при должной реализации у FXAA большое будущее, особенно на консолях, где ресурсы жёстко ограничены, а имея возможность настроить конфигурацию инъекции по своему вкусу, многие уже сейчас без помощи разработчиков, смогут насладиться красивой картинкой в любимой игре.

UPD. На 10 августа уже появилась более настраиваемая инъекция , так сказать, «сборная солянка» от участников обсуждения.