Что значит msaa сглаживание

Сглаживание в играх: как разработчики делают картинку приятнее и какой тип сглаживания выбрать?

Авторизуйтесь

Сглаживание в играх: как разработчики делают картинку приятнее и какой тип сглаживания выбрать?

Если вы когда-нибудь заглядывали в настройки графики в играх, то, вероятнее всего, замечали параметр сглаживания. И если другие настройки, такие как дальность прорисовки или качество теней, достаточно интуитивны, то с пониманием сглаживания могут возникнуть проблемы.

Зачем нужно сглаживание в играх?

Строение экрана монитора представляет из себя матрицу квадратных пикселей. Несложно догадаться, что в таком случае идеально правильными будут отрисовываться только горизонтальные и вертикальные линии. Как только компьютер попытается отрисовать наклонную линию — появляется зубчатость пикселей.

Лесенка пикселей при отрисовке наклонных линий

Эту проблему можно решить приобретением монитора с бОльшим разрешением. Скорее всего, если у вас не современная видеокарта, то придётся обновить и её. Но такой вариант устроит далеко не каждого.

По этой причине разработчики добавляют в свои игры технологию сглаживания. Она была придумана ещё в 1972 году, но популярность в игровой индустрии начала набирать только спустя несколько десятков лет. Суть сглаживания заключается в том, чтобы закрасить соседние от зазубренности пиксели в промежуточный цвет (или градиент цветов). В таком случае переход будет казаться не таким резким, тем самым сглаживая границу.

Пример сглаживания наклонной линии

Примечание Сглаживание применяется не только в играх, но и в интерфейсах программ и даже просто в операционных системах. Помимо изображений, алгоритм обрабатывает и текст, делая маленький шрифт более читаемым.

Добиться сглаживания можно разными способами. Ниже перечислены 8 основных и популярных алгоритмов сглаживания, однако в играх могут попасться и другие типы.

SSAA (SuperSample Anti-Aliasing)

Самый простой, но в то же время самый эффективный тип сглаживания, который в играх даёт самую приятную картинку. К сожалению, он сильно снижает производительность. Видеокарта виртуально увеличивает разрешение экрана в несколько раз. После отрисовки кадра изображение сжимается обратно до оригинальных размеров, усредняя цвета виртуальных пикселей в соответствующие им реальные пиксели. Если разрешение экрана Full HD (1920×1080), а сглаживание работает в четырёхкратном режиме, то кадр будет отрисовываться в разрешении 4K (3840×2160).

Примечание Усреднение пикселей — это просто нахождение среднего цвета от нескольких виртуальных пикселей. Например, в SSAA x 4 разрешение увеличивается в два раза. Тогда каждому реальному пикселю будут соответствовать 4 виртуальных. Вот примеры того, как будет происходить усреднение:

Примеры усреднения цветов

Такой тип сглаживания убирает лесенку, делает мелкие объекты вдали более различимыми, а саму картинку просто более приятной для глаз.

К сожалению, далеко не во всех играх реализован такой тип сглаживания. Алгоритм SSAA лучше всего подойдёт для несовременных игр, где ресурсозатратность такого сглаживания будет компенсироваться большой производительностью самой игры.

Однако иногда в настройках может попасться сглаживание SSAA x 0,5. При его использовании разрешение изображения виртуально уменьшается в два раза, а при отрисовке на экран обратно растягивается. Качество картинки в таком случае ухудшается, а вот производительность игры наоборот увеличивается.

MSAA (MultiSample Anti-Aliasing)

На практике, сглаживание не нужно применять абсолютно ко всему кадру. Оно уместно там, где есть наклонные линии, контрастные границы полигонов или мелкие объекты на дальнем расстоянии. Поэтому на замену ресурсоёмкому SSAA пришёл более лёгкий MSAA.

Этот тип сглаживания работает по схожему алгоритму: увеличивает виртуальное разрешение определённого участка кадра, прорисовывает его, а затем уменьшает разрешение до оригинала.

Результат четырёхкратного сглаживания MSAA

Но такое сглаживание неэффективно в играх, где нужно отрисовывать много мелких объектов: траву, листву или волосы — всё то, что разработчики так яростно пытаются детализировать. В таких случаях этот тип сглаживания становится идентичным своему предшественнику, а значит — таким же ресурсозатратным.

FXAA (Fast approXimate Anti-Aliasing)

Суть этого алгоритма заключается в усреднении цветов соседних реальных (не виртуальных) пикселей.

Результат сглаживания FXAA

FXAA сильно мылит изображение, зато требует минимум ресурсов. Не самый лучший вариант, однако один из самых популярных. При его использовании стоит понимать, что любые чёткие элементы или контрастные границы размываются, что в некоторых случаях делает картинку не сильно приятной для глаз. Поэтому вам предстоит сделать выбор между замыленным изображением и лесенками пикселей.

MLAA (MorphoLogical Anti-Aliasing)

Этот тип сглаживания является аналогом FXAA от Intel. Алгоритм работает после финальной отрисовки кадра, поэтому может выполняться уже не на видеокарте, а на центральном процессоре. Это позволяет существенно снизить нагрузку на видеокарту.

Принцип разбиения изображения на структуры. Источник

MLAA определяет места с резким переходом цветов по 3 разным паттернам: Z, U и L. Потом участок градуируется по цветам по заранее заданным алгоритмам, свойственным каждому из паттернов.

SMAA (Subpixel Morphological Anti-Aliasing)

Это сглаживание, созданное на основе FXAA и MLAA. Является улучшенной версией MLAA, но работает уже не на ЦП, а на видеокарте, а значит, тратит её ресурсы.

Теперь для определения контуров алгоритм использует не только разность цветов, но и яркость пикселей. Паттерны Z, U и L остаются, а вдобавок к ним появляются диагональные паттерны. Это помогает точнее отрисовывать острые грани объектов.

Результат сглаживания SMAA. Обратите внимание на дерево и листья у здания

К сожалению, как и два предшественника, этот тип сглаживания в играх тоже замыливает картинку, поэтому некоторые отдельные мелкие объекты (такие как частички грязи или царапины) размываются.

TXAA/TAA (Temporal Anti-Aliasing)

Этот тип сглаживания, разработанный Nvidia, не только борется с зазубринами пикселей, но и устраняет ненужное дрожание объектов.

Первая проблема решается соединением и оптимизацией двух типов сглаживаний: MSAA и SMAA. С дрожанием алгоритм борется с помощью анализа нескольких предыдущих кадров. Поэтому этот тип ещё называют временным сглаживанием (так как он анализируют кадры, которые были некоторое время назад).

Результат работы сглаживания TAA

Такое сглаживание отлично работает при статичном или почти статичном изображении. Как только сцена становится динамичной, алгоритм начинает потреблять много ресурсов. К тому же, могут начать появляться артефакты, вызванные остаточным изображением прошлых кадров.

DSR (Dynamic Super Resolution)

Сглаживание тоже прямиком от Nvidia. Алгоритм похож на SSAA. Разница в том, что DSR просто запускает игру в бОльшем разрешении экрана. После этого, как и SSAA, он отрисовывает кадр, а затем уменьшает картинку до оригинального разрешения.

Из вытекающих преимуществ: вы сможете делать 4К скриншоты на Full HD мониторе, например. Однако, если игра не до конца оптимизирована под этот тип сглаживания, то интерфейс игры и чувствительность мыши могут уменьшиться, так как по сути вы играете на разрешении большем, чем у вашего монитора.

CSAA/CFAA (Coverage Sampling Anti-Aliasing/Custom-Filter Anti-Aliasing)

Улучшенная версия MSAA. Даёт качество картинки на уровне MSAA x 8, но при этом потребляет ресурсов, как MSAA x 4. Замыливания почти нет.

Улучшение алгоритма достигнуто тем, что в расчёт берутся также данные о соседних пикселях. Это позволяет более точно провести сглаживание, не затрагивая мелкие объекты, которые не должны размываться.

Результат восьмикратного сглаживания CSAA

Примечание Многие алгоритмы сглаживания во время обработки изображения учитывают не только соседние пиксели, но и отдельно их субпиксели (да-да, те самые R, G и B каналы) — всё зависит от строения и особенностей матрицы вашего монитора.

На изображении ниже видно, что при сглаживании текста участвуют не полноценные пиксели, а только некоторые их каналы: красный, синий и жёлтый (смесь красного и зелёного).

Технология субпиксельного рендеринга Clear Type

Какое сглаживание выбрать в игре?

Если вы — владелец мощного игрового компьютера, а в настройках графики видите SSAA-сглаживание — без раздумий выбирайте его. Но если вы переоценили силы вашего ПК, и такое решение сильно ударило по частоте кадров, то попробуйте найти SMAA или TXAA (TAA).

Если ваш компьютер более бюджетный, всегда есть варианты использования FXAA, MLAA или MSAA.

К тому же, кроме экспериментов с типом сглаживания, можно пробовать изменять степень сглаживания (если такое предусмотрено разработчиком).

Итак, из этой статьи вы узнали много разных наборов букв. Проверьте, получилось ли у вас что-то запомнить. 🙂

Источник

Что такое сглаживание

Если вы не так хорошо знакомы с ПК геймингом, и многочисленные настройки графики в меню опций большинства игр кажутся немного запутанными, вас может заинтересовать, что такое «сглаживание».

В этой статье мы кратко и четко объясним, что такое сглаживание, а также перечислим популярные его методы, с которыми вы, вероятно, столкнетесь в 2020 году. Кроме того, здесь вы найдете информацию о том, какие именно способы следует использовать для оптимального игрового процесса.

Что делает сглаживание?

Многие наверняка знают, что любой дисплей состоит из набора пикселей. Это самый маленький элемент любого цифрового изображения, и хотя современные телевизоры и мониторы могут похвастаться высоким разрешением, которое составляет миллионы пикселей, они по-прежнему имеют прямоугольную форму. Это означает, что когда на экране отображаются круглые формы, вы почти гарантированно увидите неровные края, называемый эффектом «зубчатости» (или алиасинг).

Таким образом, сглаживание направлено на максимальное уменьшение данного эффекта за счет использования множества различных техник. На практике они различаются в основном способом устранения «зубчатости» и тем, насколько сильно влияют на игровую производительность.

Типы сглаживания

На данный момент доступно несколько главных методов сглаживания, и некоторые из них более популярны, чем другие. Ниже мы разместили краткий обзор тех методов сглаживания, с которыми вы, вероятнее всего, столкнетесь в наши дни.

MSAA

MSAA означает «множественную выборку сглаживания» (или мультисемплинг). Это один из наиболее распространенных типов сглаживания, который обычно обеспечивает наилучший баланс между визуальной точностью и производительностью.

Данный тип сглаживания использует несколько «выборок» двух или более соседних пикселей для создания изображения с более высокой точностью. Чем больше образцов будет использовано, тем лучше выглядит изображение. Однако большое количество выборок неизбежно требует большей мощности видеокарты, а MSAA обычно использует до восьми таких выборок.

Кроме того, также есть EQAA (сглаживание повышенного качества) и CSAA (выборка сглаживания с перекрытием). Они были разработаны AMD и Nvidia соответственно, и представляют собой методы сглаживания мультисемплинга, которые выдают результаты, аналогичные MSAA, но делают это гораздо более эффективно, не нагружая при этом аппаратное оборудование.

SSAA

SSAA — избыточная выборка сглаживания, или же суперсемплинг. Это один из самых основных и наиболее требовательных методов сглаживания. По сути, SSAA рендерит игру с более высоким разрешением, в результате чего мы получаем резкое и четкое изображение.

В целом, SSAA выдает лучшие результаты, когда дело доходит до снижения эффекта «зубчатости». Тем не менее, как вы могли догадаться, такой тип сглаживания негативно влияет на производительность, что может значительно ограничить мощность многих графических процессоров. Именно из-за этого SSAA является плохим выбором для тех, кто обладает слабой или устаревшей видеокартой.

FXAA

FXAA, сокращение от «быстрое приближенное сглаживание», было создано компанией Nvidia, и это, вероятно, лучший метод сглаживания для недорогих ПК, поскольку он не требователен к графическому процессору. Метод сглаживает 2D-изображение, которые и появляется на экране, а не учитывает 3D-геометрию игровых моделей. Обратной стороной является то, что края и текстуры могут оказаться немного размытыми, что не так хорошо по сравнению с более резким и четким изображением, как у MSAA или SSAA.

MLAA

MLAA, или «морфологическое сглаживание», представляет собой тип сглаживания, который также не очень требователен к аппаратному оборудованию, потому что, как и FXAA, это метод постобработки, удаляющий «неровности» с изображения путем смешивания пикселей и размытия картинки. Однако, как вы, возможно, догадались, это приводит к сильному размытию краев в игре, как правило, даже сильнее, чем в FXAA.

SMAA

Подобно MLAA, SMAA (субпиксельное морфологическое сглаживание) — это еще один метод пост-обработки, который работает аналогичным образом. Его главное преимущество перед FXAA и MLAA состоит в том, что оно уменьшает эффект размытия, который является общим недостатком двух упомянутых выше методов.

TXAA

На очереди у нас TXAA, то есть временное сглаживание, представленное Nvidia. Метод является уникальным и сложным, поскольку комбинирует в себе несколько способов сглаживания для устранения неровных краев и временного алиасинга путем сглаживания движения. Однако TXAA довольно требователен к оборудованию, и, к сожалению, не так много игр используют данный метод на сегодняшний день.

DLSS

Наконец, у нас есть DLSS (суперсэмплинг глубокого обучения) – очередной метод сглаживания, разработанный компанией Nvidia и в настоящее время поддерживающий только графические процессоры на базе Turing и Ampere. Дело в том, что данный способ полагается на тензорные ядра, которые на данный момент реализованы только в этих архитектурах.

DLSS работает за счет специальных моделей глубокого обучения, созданных на суперкомпьютерах Nvidia, что позволяет графическому процессору генерировать более четкое и детализированное изображение, а также повышать общее разрешение с использованием вышеупомянутых тензорных ядер.

Какой метод сглаживания следует использовать?

С учетом всего сказанного, пришло время ответить на главный вопрос: какой метод сглаживания стоит использовать?

В целом, методы сглаживания, такие как FXAA, MLAA и SMAA, которые полагаются на постобработку, отлично подходят для компьютеров низкого и среднего уровня, поскольку могут уменьшить эффект зубчатости, не создавая при этом большой нагрузки на оборудование. Однако, как упоминалось выше, в таком случае будет присутствовать небольшое размытие, поэтому эти виды сглаживания не выглядят так хорошо по сравнению с методами мультисэмплинга и суперсэмплинга, которые создают более резкое и четкое изображение.

Тем не менее, MSAA и SSAA выдают гораздо более красивое изображение, более четкое, но требуют большой вычислительной мощности видеокарты. Это приводит к заметному проседанию FPS, что действительно может сделать игровой процесс не таким уж приятным на более слабых ПК. Кроме того, стоит отметить, что некоторые методы сглаживания не так популярны, как другие, из-за чего, например, EQAA, CSAA, TXAA и DLSS, можно использовать только в определенных играх, которые их поддерживают.

В любом случае, выбор метода сглаживания во многом зависит от оборудования и личных предпочтений. Те пользователи, которые хотят добиться максимальной производительности в игре, скорее всего, будут придерживаться чего-то вроде FXAA, но те, кто не особо заботится о показателе FPS, могут выбрать SSAA, если им нужна максимальная визуальная точность, которую они могут получить.

В конце концов, лучше всего попробовать все методы сглаживания, доступные в игре, и найти тот, который лучше всего соответствует потребностям.

Заключение

На этом всё! Как видите, в данной статье мы разобрались, что такое сглаживание, и рассказали обо всех популярных методах, доступных на сегодняшний день. Если вы заметили какие-либо ошибки, или вам есть, что добавить, милости просим в комментарии!

Источник