F.A.Q. Графика и графические эффекты.

Q: Что такое антиалиасинг и каков принцип его работы?
A: Антиалиасинг - фильтр, позволяющий устранить эффект алиасинга, который возникает, когда видеокарта попиксельно рассчитывает картинку для ее вывода на монитор. При проецировании трехмерных полигональных моделей на двухмерную плоскость всегда находятся группы пикселей, занятые объектом / объектами лишь частично, в результате чего на картинке появляются неровности на гладких границах объектов и стыках текстур, а часть «пограничных» деталей пропадает. Самое неприятное, что при движении эти неровности начинают менять форму и мерцать / шевелиться, что и некрасиво, и утомляет глаза.

Q: Что такое суперсэмплинг и каков принцип его работы?
A: Суперсэмплинг, он же полноэкранное сглаживание, он же Full-scene Anti-aliasing (FSAA) - самая старая разновидность антиалиасинга. Принцип его работы такой: вся картинка целиком рассчитывается в более высоком разрешении, кратном тому, что будет выведено на экран. Затем на основании цветов тех пикселей, которые образуют один в низком, конечном разрешении, принимается решение о цвете соответствующей точки на дисплее. Варианты расположения субпикселей (то есть точек в промежуточном высоком разрешении, из которых состоит пиксель) и оценки их значимости для формирования окончательного цвета могут быть разными. Кратность суперсэмплинга описывает, сколько субпикселей было задействовано для расчета цвета пикселя.
Главная проблема этого вида антиалиасинга в том, что в более высоком разрешении приходится рассчитывать всю сцену целиком, что дает большую нагрузку на видеопамять и ее шину. Более современные методы фильтрации точно так же используют субпиксели, но при этом обрабатывают не все изображение.

Q: Что за странные фильтры такие - Box, Narrow-tent, Wide-tent, Edge-detect - доступны для выбора в ATI Catalyst Control Center в настройках антиалиасинга?
A: При задействованном фильтре Box карта будет обсчитывать сглаживание по стандартному алгоритму мультисэмплинга, Narrow-tent и Wide-tent - два варианта Coverage Sampling (CSAA), второй отличается от первого вдвое большим количеством внешних субпикселей, a Edge-detect - собственный алгоритм антиалиасинга от ATI /AMD.

Q: Что означает «xQ» в настройках антиалиасинга ForceWare (например, 8xQ)?
A: Ничего конкретного, кроме самого факта отличия режима с этой литерой от режима без нее, - например, 8х не то же самое, что 8xQ. Привязки к алгоритмам фильтрации нет: Coverage Sampling Anti-aliasing (CSAA), например, используется и в режиме 16х, и в 16xQ. Возможно, «Q» означает «Quality» и как бы намекает юзеру, что стоит попробовать сдвинуть ползунок качества еще на одно деление вправо.
Режимы с литерой «S» подразумевают использование антиалиасинга с обработкой не только краев объектов, но и текстур, однако это не суперсэмплинг, как можно было бы подумать. На современных карточках NVIDIA на смену старому тяжеловесному методу пришел алгоритм Transparency Anti-aliasing, сочетающий элементы мультисэмплинга и суперсэмплинга. Тоже не легкий, но пошустрее FSAA.

Q: Что такое мультисэмплинг и каков принцип его работы?
A: Мультисэмплинг отличается от суперсэмплинга меньшим количеством расчетов: при сглаживании обрабатываются только пиксели, которые находятся на границах полигонов моделей. Нагрузка на видеокарту сильно уменьшается, fps растет, но качество изображения получается хуже, чем при использовании суперсэмплинга: FSAA улучшает отображение не только границ объектов, но и текстур.
Еще одно отличие от суперсэмплинга: в современных картах субпиксельная решетка располагается не параллельно краям пикселя, а повернута под углом. Такой метод отбора позволяет добиться более высокого качества сглаживания. С кратностью дела у мультисэмплинга дела обстоят примерно так же, как и у полноэкранного сглаживания, - она означает количество субпикселей, выбранных для определения цвета точки на экране.

Q: Что такое Custom Filter Anti-aliasing и каков принцип его работы?
A: Более современная и совершенная разновидность мультисэмплинга. Сглаживание по алгоритму CFAA означает, что при
вычислении цвета пикселя карта принимает в расчет не только «внутренние» субпиксели (то есть те, что лежат в пределах обрабатываемой точки), но и внешние, из соседних пикселей. Из внешних субпикселей отбираются приграничные, те, что находятся неподалеку от интересующего видюху пикселя. Разумеется, они имеют меньший приоритет при расчетах, чем внутренние, однако их использование позволяет получить более точный цвет и более качественную картинку.
В общем-то, CFAA не то чтобы совсем нов. Идея со внешними субпикселями была впервые реализована компанией NVIDIA в технологии Quincunx. Custom Filter - ее улучшенная версия: усовершенствования коснулись алгоритмов выбора внешних субпикселей, их количество при той же кратности антиалиасинга не изменилось. Кратность CFAA по-прежнему соответствует количеству точек, которые были задействованы при вычислении цвета пикселя. Общему количеству - и внешних, и внутренних.

Q: Что такое Edge Detect (ED, EDAA) и каков принцип его работы?
A: В отличие от мультисэмплинга, карты с активным Edge Detect рассчитывают цвет не только для пикселей, которые расположены на границах полигонов: обработку проходят все точки, которые лежат на стыках контрастных цветовых переходов. Таким образом, Edge Detect улучшает и отображение объектов, и качество текстур. Разумеется, при этом нагрузка на видеокарту возрастает, и при переключении в драйверах антиалиасинга с мультисэмплинга на новый алгоритм fps существенно проседает.

Q: Что такое адаптивный антиалиасинг и каков принцип его работы?
A: Это антиалиасинг, который применяется к границам прозрачных текстур. Под названием Adaptive Anti-aliasing этот вид фильтрации фигурирует только у ATI, у NVIDIA та же функция называется Transparency Anti-aliasing.

Q: 3a что отвечает параметр Mipmap Detail Leveling?
A: Этот параметр лимитирует количество уменьшенных копий текстур (МIР-текстур), которые создает видеокарта (Performance - минимум, Quality - максимум;
приблизительно влияние на качество можно оценить на превью в окне драйвера). Вместе с количеством текстур меняется и число MIP-уровней, меньшее количество текстур подразумевает более ранний переход к текстурам низкого разрешения.

Q: Чтo такое MIP-текстуры, МIР-уровни, МIР-текстурирование?
A: MIP-текстурирование - метод ускорения работы видеоадаптера. Суть том, что карта создает уменьшенные копии исходных текстур. Нет никакого смысла наносить полноценную текстуру на удаленный объект, который занимает на экране совсем небольшую площадь; тут-то уменьшенные копии, они же MIP-текстуры, и пригодятся. А MIP-уровнями называются переходы от одних текстур к другим, более высокого или, наоборот, низкого разрешения.

Q: Что такое анизотропная фильтрация и на что она влияет?
A: Это наиболее актуальная и распространенная на сегодня разновидность текстурной фильтрации. Обработка текстур нужна для того, чтобы вывести на экран монитора наиболее правильный цвет. Пикселю на картинке в конечном разрешении может соответствовать несколько текселей (тексель - это пиксель текстуры), и алгоритмы фильтрации определяют, как именно более или менее удаленный объект в результате будет выглядеть на дисплее.
Уровни анизотропии означают количество текселей, кратное шестнадцати, которое используется для определения цвета пикселя: 2х - 2 х 16 текселей, 4х - 4 х 16 текселей и так далее. Выбранные тексели имеют разный приоритет, он зависит от их положения и от угла наклона полигона (относительно плоскости экрана), на который нанесена текстура.

Q: Что за зверь такой, Catalyst A.I., в драйверах видеокарт ATI?
A: Это фирменный улучшайзер ATI, его задача - повышать быстродействие карты в играх. «Искусственный разум» анализирует текстуры в играх и оптимизирует фильтрацию там, где считает это возможным. Кроме того, в известных программе игрушках могут быть задействованы и другие оптимизации, например касающиеся шейдеров.

P.S. Качество изображения в играх
Некоторые важные настройки качества изображения никак не регулируются в драйверах, но определяют качество картинки и нагрузку на видеокарту. Речь о тех опциях, которые доступны в меню настроек игры. На что обратить внимание?
Обязательно надо экспериментально подбирать LOD объектов - в игровом меню этот пункт может называться по-разному, но суть не меняется. Настройка очень похожа на Mipmap Detail Leveling, с той разницей, что касается самих моделей, а не текстур: чем больше расстояние до объекта, тем проще модель и тем из меньшего количества полигонов она состоит. Настройками мы задаем ограничение на количество упрощенных моделей, и чем меньше уровень LOD, тем меньшее количество моделей используется и тем ближе к нам появляются модели из небольшого количества полигонов. В некоторых игрушках, впрочем, упрощение в ущерб красотам будет только полезно. Скажем, вы играете в сетевой шутер и хотите лучше видеть противника - пусть он лучше прячется за примитивными уродливыми кустами из четырех плоскостей, чем за буйной виртуальной зеленью.
Максимальная дистанция прорисовки объектов, которая тоже может называться по-разному, задает ту черту, за которой они не будут прорисовываться совсем. Снижение этого параметра позволяет разгрузить видеокарту, все ее узлы, - и GPU, и память, и шину, - но, с другой стороны, появляющиеся из воздуха NPC и игроки-противники или внезапно материализующиеся дома не добавляют ни реалистичности, ни играбельности. В некоторых играх, правда, этот параметр на прорисовку моделей игроков не влияет, и в подобных случаях за счет снижения дистанции прорисовки мы получим читерское преимущество - скрывающийся в кустах или траве противник будет виден, как на ладони.

Исходя из вышесказанного, в нашем случае полноценное(принудительное) использование двух типов антиалиасинга одновременно не возможно - возможно наложение эффектов и дальнейший конфликт с пропаданием контуров танков.