Смысл создания темы - дать ответ, чем можно пожертвовать, сохранив максимальное качество картинки с приемлемым FPS. А так же расширить знания в этом напрвлении.
Немного теории:
1) Анизотропная фильтрация
- спойлер
- Наиболее продвинутый способ. Устраняет заметные искажения на объектах, сильно наклоненных относительно камеры. При использовании билинейной или трилинейной фильтрации с увеличением расстояния текстура становится все более размытой, анизотропная же этого недостатка лишена.
Учитывая объем обрабатываемых данных (текстуры высокого разрешения), анизотропная фильтрация особенно требовательна к пропускной способности памяти. На современных начиная с среднего уровня производительности видеокартах она почти не влияет на fps.
Анизотропная фильтрация имеет лишь одну настройку – коэффициент фильтрации (2x, 4x, 8x, 16x). Чем он выше, тем четче и естественнее выглядят текстуры. Значений 4x и 8x, как правило, вполне достаточно для избавления от львиной доли визуальных искажений.
- спойлер
- Небольшие программы, которые могут производить определенные манипуляции с 3D-сценой, например, изменять освещенность, накладывать текстуру, добавлять постобработку и другие эффекты.
Шейдеры делятся на три типа:
А) Вершинные (Vertex Shader) оперируют координатами;
Б) Геометрические (Geometry Shader) могут обрабатывать не только отдельные вершины, но и целые геометрические фигуры, состоящие максимум из 6 вершин;
В) Пиксельные (Pixel Shader) работают с отдельными пикселами и их параметрами.
Шейдеры в основном применяются для создания новых эффектов, по умолчанию не заложенных в видеокарте. Без них набор операций, которые разработчики могли бы использовать в играх, весьма ограничен. Очень продуктивно работают в параллельном режиме, и именно поэтому в современных графических адаптерах так много потоковых процессоров.
- спойлер
- модифицированная версия известной техники bumpmapping, используемой для придания текстурам рельефности. Parallax mapping не создаёт 3D-объектов. Пол или стена в игровой сцене будут выглядеть шероховатыми, оставаясь на самом деле абсолютно плоскими, эффект рельефности достигается лишь за счет манипуляций с текстурами. Существенно экономит вычислительные ресурсы компьютера, поскольку при использовании объектов-аналогов со столь же детальной 3D-структурой роизводительности видеоадаптеров не хватало бы для просчета сцен в режиме реального времени. Эффект чаще всего применяется для каменных мостовых, стен, кирпичей и плитки.
- спойлер
- с помощью тесселяции, в компьютерной модели повышается количество полигонов в произвольное число раз. Работает это так - каждый полигон разбивается на несколько новых, которые располагаются максимально приближенно к исходной поверхности. Такой способ позволяет легко увеличивать детализацию простых 3D-объектов.
В отличии от Parallax mapping, тесселяция реально изменяет геометрическую форму предмета, а не просто симулирует рельефность. Помимо этого, ее можно применять практически для любых объектов.
При включении тесселяции, нагрузка на компьютер существенно возрастает и в ряде случаев не исключены артефакты.
Технология требует видеокарту с поддержкой DirectX 11.
5) DOF (Depth of field)
- спойлер
- глубина резкости – расстояние между ближней и дальней границей пространства, в пределах которого все объекты будут в фокусе, в то время как остальная сцена окажется размытой.
В определенной мере глубину резкости можно наблюдать, просто сосредоточившись на близко расположенном перед глазами предмете. Все, что находится позади него, будет размываться. Верно и обратное: если фокусироваться на удаленных объектах, то все, что размещено перед ними, получится нечетким.
В играх с использованием DOF обычно сильнее ощущается эффект присутствия. Например, заглядывая куда-то через траву или кусты, в фокусе видны лишь небольшие фрагменты сцены, так, как это происходит с нашим зрением в жизни.
При включении DOF, нагрузка на компьютер существенно возрастает.
Так же как и тесселяция требует видеокарту с поддержкой DirectX 11.
- спойлер
- часто используется в игровых сценах с контрастным освещением. Если одна область экрана является очень яркой, а другая, наоборот, затемненной, многие детали в каждой из них теряются, и они выглядят монотонными. HDR добавляет больше градаций в кадр и позволяет детализировать сцену. HDR часто применяется для реализации эффекта приспособления зрения, когда герой в играх выходит из темного туннеля на хорошо освещенную поверхность.
Включение HDR в зависимости от настроек может значительно понизить FPS. В некоторых случаях его совместная работа с Anti-Aliasing невозможна в принципе.
- спойлер
- нередко применяется совместно с HDR, ( не путать с Glow).
Bloom симулирует эффект, который можно наблюдать при съемке очень ярких сцен обычными камерами. На полученном изображении кажется, что интенсивный свет занимает больше объема, чем должен, и «залазит» на объекты, хотя и находится позади них.
При использовании Bloom на границах предметов могут появляться дополнительные артефакты в виде цветных линий.
- спойлер
- визуальный световой эффект в трёхмерной или растровой графике. В трёхмерной графике, эффект заключается в том, что у ярких областей объекта наблюдается засвеченность по периметру этих областей, из-за чего создаётся впечатление, что на поверхности яркого объекта виден световой ореол. Часто путают с Bloom.
- спойлер
- зернистость – данный эффект влияет на восприятие и не везде применим, например в Silent Hill, шум на экране, добавляет атмосферности, а в FEAR 2 лично мне он абсолютно не понравился.
- спойлер
- эффект смазывания изображения при быстром перемещении камеры. Применим, когда сцене следует придать больше динамики и скорости. Опять же лично по мне прекрасно выглядит в гоночных симуляторах, а в шутерах я его отключаю.
Правильное применение Motion Blur способно добавить кинематографичности в происходящее на экране, завуалировать низкую частоту смены кадров, добавить плавности в игровой процесс.
- спойлер
- модель затенения, используемая в трёхмерной графике и позволяющая добавить реалистичности изображению за счёт вычисления интенсивности света, доходящего до точки поверхности. В отличие от локальных методов, как например затенение по Фонгу, AO является глобальным методом, то есть значение яркости каждой точки объекта зависит от других объектов сцены. В принципе, это достаточно отдалённо напоминает глобальное освещение.
При включении AO, нагрузка на компьютер существенно возрастает.
12) SSAO (Screen Space Ambient Occlusion)
- спойлер
- техника, применяемая для придания сцене фотореалистичности за счет создания более правдоподобного освещения находящихся в ней объектов, при котором учитывается наличие поблизости других предметов со своими характеристиками поглощения и отражения света. Является модифицированной версией Ambient Occlusion и тоже имитирует непрямое освещение и затенение. Появление SSAO было обусловлено тем, что при современном уровне быстродействия GPU Ambient Occlusion не мог использоваться для просчета сцен в режиме реального времени. За повышенную производительность в SSAO приходится расплачиваться более низким качеством, однако даже его хватает для улучшения реалистичности картинки.
Не смотря на работу по упрощенной схеме, у SSAO есть множество преимуществ: метод не зависит от сложности сцены, не использует оперативную память, может функционировать в динамичных сценах, не требует предварительной обработки кадра и нагружает только графический адаптер, не потребляя ресурсов CPU.
- спойлер
- синхронизация кадров игры с частотой вертикальной развертки монитора. Ее суть заключается в том, что полностью просчитанный игровой кадр выводится на экран в момент обновления на нем картинки. Важно, что очередной кадр (если он уже готов) также появится не позже и не раньше, чем закончится вывод предыдущего и начнется следующего.
Если частота обновления монитора составляет 60 Гц, и видеокарта успевает просчитывать 3D-сцену как минимум с таким же количеством кадров, то каждое обновление монитора будет отображать новый кадр. Другими словами, с интервалом 16,66 мс пользователь будет видеть полное обновление игровой сцены на экране.
Следует понимать, что при включенной вертикальной синхронизации fps в игре не может превышать частоту вертикальной развертки монитора. Если же число кадров ниже этого значения, то во избежание потерь производительности необходимо активировать тройную буферизацию, при которой кадры просчитываются заранее и хранятся в трех раздельных буферах, что позволяет чаще отправлять их на экран.
Главной задачей вертикальной синхронизации является устранение эффекта сдвинутого кадра, возникающего, когда нижняя часть дисплея заполнена одним кадром, а верхняя – уже другим, сдвинутым относительно предыдущего.
На заметку:
- в случае избыточной производительности видеоадаптера, V-Sync снижает нагрузку на GPU и как следствие, продлевает жизнь вентиляторам;
- в редких случаях активация V-Sync может снижать FPS;
- при тестировании видеоадаптера бенчмарками, V-Sync следует отключить.
- спойлер
- общее название всех эффектов, которые накладываются на уже готовый кадр полностью просчитанной 3D-сцены (иными словами, на двухмерное изображение) для улучшения качества финальной картинки. Постпроцессинг использует пиксельные шейдеры. Применим в случаях, когда для дополнительных эффектов требуется полная информация обо всей сцене.
Изолированно к отдельным 3D-объектам такие приемы не могут быть применены без появления в кадре артефактов.
- спойлер
- технология, использующаяся в обработке изображений с целью сделать границы кривых линий визуально более гладкими, убирая «зубцы», возникающие при растеризации на краях объектов. В большинстве случаев, а так же в зависимости от типа (об этом ниже) может существенно снижать fps в играх, хотя при должной оптимизации, что встречается сейчас крайне редко, влияет на количество кадров незначительно.
Типы сглаживания (Anti-Aliasing)
15.1) SSAA (Super Sampling Anti-Aliasing)
известный также как Full-Scene Anti-Aliasing (FSAA). Его применение приводит к значительному снижению быстродействия. Учитывая, даже то, что за последние несколько лет быстродействие видеокарт заметно увеличилось, полноценно использовать данный тип сглаживания в современных играх не получится, поскольку количество кадров/с будет очень низким. SSAA окажется эффективной лишь в проектах предыдущих лет, либо в нынешних, но со скромными настройками других графических параметров. AMD реализовала поддержку SSAA только для DX9-игр, в NVIDIA функционирует также в режимах DX10 и DX11.
15.2) MSAA (Multisample Аnti-Аliasing).
Несмотря на, то что данный способ даёт худшие результаты относительно SSAA(FSAA), он гораздо производительнее. В отличие от SSAA(FSAA) сглаживает лишь края объектов, что значительно экономит ресурсы видеокарты, однако такая техника может оставлять артефакты внутри полигонов.
15.3) CSAA (nVidia) / CFAA (Radeon)
15.3.1) CSAA
запатентованная технология nVivia. По сути является расширением MSAA позволяющий выбирать дополнительные отсчёты «перекрытия» пикселя, по которым можно уточнять итоговое значение цвета попадающего на край треугольника экранного пикселя.
NVIDIA создала небесспорную, но сравнительно стройную линейку режимов:
•Off
•2x (MSAA)
•4x (MSAA)
•8x (4x MSAA + 8x CSAA)
•8xQ (8x MSAA)
•16x (4x MSAA + 16x CSAA)
•16xQ (8x MSAA + 16x CSAA)
Спорным в этой схеме выглядит расположение режима 16х выше, чем режима 8xQ, так как «настоящий» MSAA 8x зачастую оказывается лучше CSAA 16x, в котором используется только 4 отсчёта цвета на пиксель. В принципе достаточно уяснить, следующее. Все режимы от 4х до 16х по сути – MSAA. Но в случаях 8х и 16х это «4x MSAA с улучшением (CSAA)». Так же, видно, что режим 8xQ это 8xMSAA, а 16xQ – «8xMSAA с улучшением (CSAA)».
Все режимы выше MSAA 4x выдают очень близкое качество сглаживания, а в динамике разница будет еще меньше, чем на статичных скриншотах.
15.3.2) CFAA (custom-filter antialiasing)
является технологией расширения MSAA от АМД.
По сути, CFAA включает в себя три метода сглаживания, достаточно сильно различающихся между собой:
А) фильтр wide tent;
Б) фильтр narrow tent;
В) с адаптивным детектированием граней (adaptive edge detect).
Режимы narrow и wide tent, которые можно активизировать в сумме с любым из режимов MSAA, представляют собой MSAA с захватом цветовых отсчётов из соседних пикселей. Это позволяет улучшить качество сглаживания (за счёт использования в расчёте цвета пикселя дополнительных значений), однако приводит к «замыливанию» картинки, поскольку значения цветов соседних экранных пикселей, по сути, перемешиваются. По этой причине эти фильтры в основном попросту бесполезны.
Edge detect - сглаживание с адаптивным фильтром детектирования граней. Осуществляется проход, детектирующий грани на уже отрендеренном изображении, и затем применят к нему сглаживание с повышенным числом сэмплов на пиксели, отличающиеся друг от друга больше, чем другие, т.е., края текстур больших изображений. Позволяет уменьшить мерцание текстур и избежать замыливания, но так как текстуры с множеством мелких деталей могут быть ошибочно подвергнуты сильному сглаживанию, может возникнуть ситуация, когда они станут расплывчатыми.
Режимы выше MSAA 4x почти не отличаются друг от друга по качеству сглаживания краёв треугольников. В динамике заметить разницу будет очень трудно.
15.4) TXAA
Технология от nVidia. По заявлениям разработчиков, TXAA доступно в двух вариантах: TXAA 2x и TXAA 4x. TXAA 2x обеспечивает четкость изображения, сравнимую с 8xMSAA, при равных с 2xMSAA затратах производительности, а TXAA 4x обеспечивает четкость изображения выше, чем при 8xMSAA, при этом затраты производительности сравнимы с 4xMSAA.
Для сглаживания пикселей в TXAA используется выборка субпикселей как внутри так и снаружи пикселя, да ещё в сочетании со значениями из предыдущих кадров (опциональная временная компонента), что обеспечивает отличное качество фильтрации. В сценах с движением камеры, при помощи TXAA достигается качество сглаживания, аналогичное тому, что мы видим при оффлайновом рендеринге, например, в 3D-мультфильмах.
Сглаживающий фильтр методом TXAA работает качественнее, чем MSAA, и особенно это заметно на растительности и прочих подобных объектах.
К сожалению, есть и небольшой недостаток — TXAA-фильтрация многим пользователям покажется слишком «замыливающей» изображение — оно немного теряет в резкости из-за того, что берутся сэмплы вне пикселя, а также из предыдущих кадров.
TXAA поддерживают новые карты Geforce 600 серии.
15.5) MLAA (Morphological Anti-Aliasing)
полноэкранное сглаживание, разработанное корпорацией Intel, которое предназначено для работы в реальном времени на CPU. Алгоритм Intel не выполняет масштабирование изображения, а работает с пикселями в исходном разрешении . Он находит разрывы в изображениях и смешивает цвета в районе этих разрывов, что обеспечивает эффективный антиалиасинг.
Алгоритм MLAA обрабатывает изображение за три шага:
А) находит разрывы между пикселями данного изображения;
Б) определяет U, Z, L-образные профили;
В) смешивает цвета в районе этих профилей.
Фильтр работает покадрово с уже отрендеренным изображением, и его производительность можно чётко просчитать заранее. Она не зависит от сложности сцены, так что можно гарантировать отсутствие «подтормаживаний» в любой момент.
AMD реализовала в драйвере Catalyst свою версию MLAA , в форме применяющейся в драйвере к готовому изображению игры постобработки.
Все технологии сглаживания могут существенно снижать fps в играх, а так же, при увеличении значения, требуют все больший объем видеопамяти.
Примеры:
А) Метро 2033 при включении АА4Х картинка сильно замыливается, а технология DOF сильно снижает FPS, притом, что всю её красоту можно увидеть только на открытых пространствах. Учитывая, что 99% времени мы проводим в тоннелях включение данной технологии в данном случае не оправдано.
Б) Darksiders 2 - прозрачные текстуры. Решение - принудительное отключениет сглаживания в настройках драйвера.
При выявлении неточностей, противоречивых ситуаций, более логичных пояснений, а так же арфаграфических ошипак, не стесняйтесь, отписыватесь в теме. Сам вникнул еще далеко не во все, потому просьба сильно не пинать. Было бы не плохо, если есть грамотно подкованный камрад, по совместительству желающий стать куратором темы! Если администрация не против могу взять на себя данную обязанность.
Убедительная просьба воздержатся в теме от извечного противостояния AMD/nVidia/Intell, а так же давать непроверенные либо ложные рекомендации, не имея понимания и представления технической стороны вопроса!!!
, по сути АФ задает дистанцию четкой отрисовки!?
