Ни для кого не секрет, что в большинстве современных игр уровня ААА много настроек графики. Но далеко не все знают, какой параметр за что отвечает, какой уровень установить лучше всего и сколько он может отнять ресурсов у ПК. Сегодня мы поговорим о сглаживании.
Что такое сглаживание? Наиболее простой ответ дает Википедия.
Сглаживание (anti-aliasing, AA, антиалязинг, антиалайзинг и тд) - технология, используемая для устранения эффекта «зубчатости», возникающего на краях одновременно выводимого на экран множества отдельных друг от друга плоских, или объёмных изображений. Сглаживание было придумано в 1972 в Массачусетском технологическом институте в Architecture Machine Group.
Что бы вам не пришлось много читать, сразу приведу основные варианты сглаживаний. Точно так же они обычно обозначаются и в играх.
SSAA, MSAA, CSAA, NFAA, FXAA, DLAA, MLAA, SMAA, TXAA.
Начну с самого крутого, правильного качественного и самого «жрущего» сглаживания – SSAA или по-другому — Super-Sampling. Простой пример потребляемых ресурсов этим методом сглаживания: для разрешения 1280×1024 с SSAA 4x необходим экранный буфер такого же размера, как при разрешении 2560×2048 без SSAA. Размытие картинки – НЕТ. Еще этот метод сглаживания называют FSAA. Рекомендую применять владельцам только самых топовых ПК (видеокарт).
MSAA – улучшенный вариант суперсемплинга (SSAA). Практически такой же по качеству, но требующий меньшее количество ресурсов видеокарты, по сравнению с SSAA. Размытие картинки – очень незначительное, практически не уловимое. И хотя этот метод сглаживания требует меньше ресурсов, чем его первый собрат, этот вариант АА так же рекомендуется владельцам топовых видеокарт.
CSAA – разработка NVIDIA. Усовершенствованный (немного) MSAA. Качество картинки примерно на уровне MSAA 8x, но по ресурсам ест как MSAA 4x. Размытие картинки – незначительное, практически не уловимое. Из последних игр, в которых его использовал – Star Wars Battlefront (DICE).
FXAA – известен своим низким требованиям к видеосистеме. Сглаживает вполне прилично, я бы сказал хорошо. Но есть один недостаток, который заметен, скажем, при сравнении с MSAA – «замыливание» картинки. Оно больше, чем среднее. Подойдет для тех, кто не терпит лесенки, но не может себе позволить предыдущие алгоритмы сглаживания.
MLAA – малоизвестный алгоритм сглаживания. Единственный алгоритм, который работает за счет процессора, а не видеокарты. Он не зависит от сложности сцены, так что можно гарантировать отсутствие «подтормаживаний» в любой момент. Intel позиционирует MLAA как конкурента MSAA. Если судить объективно, MSAA работает немного медленней, но и качественней. По сравнению MLAA с FXAA первый будет медленнее, но при этом качество картинки – без заметного «замыливания».
SMAA – смесь FXAA и MLAA. По скорости находится между FXAA и MSAA. По качеству – картинку практически не блюрит.
TXAA – новый алгоритм сглаживания. Сочетает преимущества MSAA и FXAA. Разработка NVIDIA. Сглаживает ОЧЕНЬ качественно. TXAA 4x = MSAA 8x. Хотя порой первый даже лучше. НО. TXAA «мылит» картинку. «Блюрит» ее. И если сравнивать с MSAA – последний выглядит лучше.
Итог: чОткий, но самый древний алгоритм сглаживания – SSAA. MSAA – очень хороший по качеству, но ест заметно много ресурсов. CSAA – практически такой же по качеству, но ресурсов ест меньше. FXAA – если видеокарта не позволяет, но «сглаживать» хочется, то этот вариант для вас. MLAA – на него можете забить. SMAA – нормальный вариант, можете его опробовать. TXAA – сглаживает очень хорошо. Очень. Но блюр очень раздражает. Поэтому могу рекомендовать этот алгоритм, если вам плевать на «замыливание».
Кстати. В разрешении 4k сглаживание порой вовсе не требуется. Либо можно применить самое простое CSAA или MSAA 2x. Не более. Интересно, как сложится картина лет через 5-7, когда 4k разрешение приобретет массовость. Я специально не стал приводить примеры комбинирования разных методов сглаживания, что бы не вызвать у вас путаницы. Достаточно этих алгоритмов, что бы вы могли определиться, какое сглаживание подходит для вашей системы и для вашего восприятия.
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.
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.