Что такое msaa сглаживание в играх

FXAA, TXAA, ССАА, а может быть, MSAA – что лучше выбрать в играх?

Сглаживание — это улучшение качества отображаемой графики. Оно существует в разных версиях — FSAA, MSAA, MFA, CSAA, CFAA, MLAA, SMAA, HRAA, FXAA, TXAA, TAA и, наконец, SSAA.

Фото: mos-holidays

Что такое сглаживание?

Компьютерная графика состоит из пикселей, т.е. маленьких точек. Чем выше разрешение, тем больше точек, поэтому изображение становится более детализированным. Проблема в том, что пиксели квадратные, поэтому при отражении закругленных элементов или наклонных линий краев объекта, пиксели образуют неровности. Сглаживание предотвращает это. Но у него есть и свои недостатки. Во-первых, это ухудшает производительность. Во-вторых, это приводит к небольшому размыванию изображения. Со временем было разработано несколько способов, которые улучшают или изменяют метод сглаживания.

SSAA показывает очень хорошие результаты. Можно сказать, что оно дает лучшее качество, но при этом оказывает большое и негативное влияние на плавность игры. Это связано с тем, что изображение генерируется с более высоким разрешением, а затем масштабируется до разрешения экрана. Для его использования нужна действительно мощная видеокарта. Но это устаревшее решение и сегодня оно встречается очень редко.

Это самое старое и в то же время, пожалуй, самое худшее сглаживание. Оно работает в полноэкранном режиме и, проще говоря, состоит в размывании изображения, что приводит к слиянию неровных краев пикселей и изображение становится менее четким.

Этот способ является популярным и до сих пор используется в играх. По сравнению с FSAA, он отличается по нескольким параметрам. Прежде всего, изображение генерируется с более высоким разрешением, чем отображается. Во-вторых, обнаруживает края объектов и только размазывает их. Это улучшает конечный результат и оказывает несущественное влияние на производительность, хотя следует отметить, что это все-таки сказывается на количестве отображаемых кадров.

Еще одним улучшением по сравнению с FSAA и MSAA является MFAA. Прежде всего, эта технология хранит данные в гораздо более быстрой оперативной памяти, а не на диске. Благодаря этому можно анализировать каждый последующий кадр, благодаря чему эффекты намного лучше. К сожалению, это работает только на видеокартах Nvidia GeForce серии 900.

Фото: gapm

Решение, разработанное ATI (в настоящее время AMD). Оно основано не только на анализе пикселей, но и на анализе формы объекта. Важно отметить, что эффект передается после рендеринга кадра. Это положительно сказывается на производительности, но не впечатляет своим качеством. Изображение может показаться менее резким. Сегодня это не очень популярная технология, которая редко встречается в играх.

Первоначально эта технология предназначалась для консолей, но со временем нашла применение и в персональных компьютерах. По сравнению с FSAA, она оказывает меньшее влияние на плавность игрового процесса. Для многих это решение считается наиболее сбалансированным с точки зрения качества и производительности.

Технология, разработанная компанией Nvidia. Она минимально влияет на производительность. В этом случае анализируются сами пиксели. Такой способ работает как на прозрачных краях, так и на тенях. Но если что-то минимально обременяет GPU, то эффект, вероятно, будет не самый лучший — минимум размытие изображения.

TXAA/TAA

Продукт Nvidia. По сравнению с другими решениями, разница заключается в одновременном анализе двух кадров, благодаря чему можно получить более плавный эффект. Кроме того, TXAA/TAA устраняет неровности, т.е. эффект перемещения краев объекта. Как это происходит? Используется та же технология, что и MSAA, но добавляется эффект постобработки.

Еще одно новое решение, разработанное компанией Nvidia. Для этого используется искусственный интеллект, который учится создавать изображения с высоким разрешением из изображений с низким разрешением. Это дает хорошие результаты и очень положительно влияет на плавность игр.

Что лучше?

Здесь нельзя дать однозначного ответа. Многое зависит от самой игры. Но если у вас есть видеокарта GeForce RTX, то стоит переключиться на новейшую технологию DLSS. В противном случае рекомендуется использовать MSAA или SMAA. А если кто-то переживает о производительности, тогда сглаживание можно полностью отключить или выбрать параметр FXAA, который не сильно влияет на количество отображаемых кадров.

Источник

Да кто такой этот ваш MSAA и SSAA?!

Вы часто видели эти MSAA и SSAA в настройках — и выбирали опцию наугад. Знали примерно, что эти загадочные буквы связаны со сглаживанием картинки, и этого вам всегда хватало. Но червячок сомнений всё-таки точил ваш разум. Иначе бы вы, как и мы сейчас, не задались вопросом: «Кто же такие эти самые MSAA и SSAA на самом деле?». Ну что ж, давайте разберёмся со всем этим по порядку и без заумных словечек.

Что такое сглаживание?

Минутка очевидных вещей. Изображение на вашем мониторе состоит из пикселей — очень маленьких квадратиков. По законам геометрии, из них получаются отличные вертикальные и горизонтальные линии и идеальные прямоугольники. А вот если нарисовать в Paint наклонную линию или круг, то тут же на белый свет явятся пиксельные «лесенки».

Далеко не каждую 2D фигуру можно создать только при помощи квадратов и линий под прямым углом, а о трёхмерных объектах нечего и говорить. Так что проблема сглаживания существует в играх как сейчас, так и тридцать лет назад — вам не хуже меня видно, где стоило бы сгладить Лару Крофт.

Вот эти вот неровности ещё называют «алиасингом». На скриншоте это выглядит более-менее терпимо, но в игре, помимо эстетических неудобств, они создают ещё и лишнее мельтешение на экране — ломаные линии будут всё время перестраиваться и отвлекать, а задний план и вовсе превратится в разноцветную мешанину пикселей. Решить проблему «лесенок» можно двумя способами.

Первый — это увеличить разрешение. Тогда на один экранный дюйм будет приходиться больше пикселей, и вероятность увидеть резкие переходы снизится: не зря сейчас индустрия потихоньку переходит на 4к. За ним последует 8к, потом 16к, и в конце концов вы скорее разглядите пиксели на оконном стекле, чем на экране. К сожалению, подобная роскошь кусается как в плане цены, так и в плане производства, а сорок лет назад не было даже возможности создать экран с таким разрешением. Поэтому пришлось придумать второй способ.

И это — сглаживание, которое не позволяет рваным линиям и неровностям портить вам всю малину. Технологию создали в 1972 году в Массачусетском технологическом институте, а затем эту идею подхватили и переработали все кому не лень, так что теперь мы имеем кучу разных видов смягчения границ предметов. Однако, суть у всех общая: линию на изображении сглаживают с помощью градиента на крайних пикселях.

Для сглаживания изображения к контурам предмета добавляются оттенки соседнего цвета — ближайшие к фону пиксели принимают среднее цветовое значение между моделькой и окружением, размывая границу и создавая градиент. В результате картинка выходит более плавной и приятной для глаз, хоть и становится немного мыльной.

Для некоторых графических элементов используются специальные алгоритмы сглаживания. Так, для смягчения контуров букв придумали ClearType, а для самых простых линий — Алгоритм Ву. Некоторые алгоритмы работают только с уже существующим изображением, а другие применяются прямо во время построения сцены. Одни из них жрут мощности вашей видеокарты, а другие сосредоточенно жуют ваш процессор и не влияют на FPS.

В общем, способы и принципы работы у всех разные, а значит, и фичи с багами тоже у них свои. Так что давайте разберём несколько самых популярных видов сглаживания подробнее.

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

Какое сглаживание в играх лучше: DLSS, MSAA, TAA, FXAA или DMAA

В любой современной игре в настройках графики легко найти пункт «Сглаживание». Как работает эта функция, насколько она полезна и какой вариант сглаживания выбрать, если доступно несколько — разберём подробнее.

Содержание

Что такое сглаживание и для чего нужно

Для начала стоит немного рассказать о том, что такое алиасинг, чтобы понять, для чего нужно сглаживание. Дело в том, что графика дискретна — очевидно, пиксель либо закрашен полностью, либо нет. При построении сцены цвет каждого пикселя определяется тем, лежит ли в его центре часть какого-нибудь объекта или нет. Именно поэтому некоторые детали могут не отрисовываться, если они покрывают лишь четверть пикселя. А другие примитивы, наоборот, имеют слишком резкие переходы между парой пикселей, даже если сам предмет должен обладать плавными формами.

Иначе говоря, алиасинг — резкий переход между двумя или несколькими пикселями. Самые очевидные примеры алиасинга в играх — мерцание тонких объектов или текстур с мелкими деталями в движении и эффект ступенчатости на краях объектов.

Так вот, сглаживание, или же AA (Anti-Aliasing) — это способ устранения артефактов алиасинга, в том числе и тех самых «лесенок» на изображении. Оно позволяет сделать сцену в игре более реалистичной и приятной глазу, как в реальной жизни. Добиваются плавности как раз «смягчением» переходов между пикселями, заполняя соседние пиксели корректными оттенками.

Какие виды сглаживания в играх бывают

Количество методов сглаживания не так мало, как кажется на первый взгляд. Так как их очень много, обо всех рассказать сложно, поэтому я затрону наиболее распространённые и интересные из них.

Сами методы можно разделить на 2 категории: те, которые применяются во время рендеринга и те, которые применяются к уже построенному изображению (постпроцессинговые).

SSAA (Super Sampling Anti-Aliasing)

Также его называют методом избыточной выборки. Основан на принципах получения образцов цвета (сэмплов) сразу в 4 участках пикселя с последующим усреднением. Важное уточнение: для этого вместо одного пикселя рендерятся четыре, и уже после расчётов цвета они сжимаются обратно до одного. Кстати, необязательно должно использоваться именно четырёхкратное увеличение, это лишь один из самых распространённых типов алгоритма. Существует множество вариаций паттернов выборки: среди них ordered grid, rotated grid, jitter. Все они отличаются только расположением точек получения сэмплов и точностью результата. Иногда в настройках игры можно увидеть несколько видов SSAA, которые как раз будут отличаться паттернами. Самый простой — ordered grid (OGSSAA), остальные методы, как правило, эффективнее.

Существенным недостатком SSAA является его высокое требование к ресурсам — неудивительно, ведь по сути это рендеринг всей сцены в разрешении, превышающем нативное в несколько раз. Зато этот метод сглаживания один из самых эффективных и точных, правда, в современных AAA-проектах встречается не так часто.

DSR (Dynamic Super Resolution)

Владельцы видеокарт NVIDIA имеют возможность включить в «Панели управления NVIDIA» функцию под названием DSR. С этой технологией изображение в игре рендерится в большем разрешении, а затем масштабируется до нативного разрешения монитора. Результат оказывается близок к SSAA, за исключением того, что в DSR ещё накладывается фильтр размытия.

Как и метод избыточной выборки, DSR потребляет много ресурсов. Главный плюс использования этой функции — она поддерживается в большем количестве игр (хотя в некоторых могут возникать проблемы) и не требует внедрения разработчиком.

MSAA (MultiSample Anti-Aliasing)

Как и SSAA, MSAA делает выборку нескольких участков пикселя и усредняет цвет, но только на крайних пикселях объектов, а не на всей сцене, а значит, и ресурсов потребляет значительно меньше. Весьма распространён и даёт хороший результат. Из-за такой выборки проявляются и недочёты технологии — на стыках между двумя объектами изображение по-прежнему «острое», то же самое видно и на высокодетализированных, а также прозрачных текстурах. Ну и хоть оно менее ресурсозатратное, нежели SSAA, это всё ещё «тяжёлый» метод, сильно нагружающий видеокарту.

MSAA в играх встречается в нескольких типах: 2x, 4x, 8x, 16x. Число отражает количество выборок на пиксель. Чем оно выше, тем лучше результат, но сильнее нагрузка.

CSAA (Coverage Sampling Anti-Aliasing)

CSAA — это доработанный MSAA от компании NVIDIA. Он выдаёт результат, близкий к MSAA 8x или 16x, потребляя ресурсы на уровне MSAA 4x. Не углубляясь в детали, улучшение сглаживания достигается за счёт использования информации ещё и о соседних пикселях. Похожая технология от AMD называется EQAA (Enhanced Quality Anti-Aliasing). Обе технологии почти не встречаются в современных играх из-за того, что сейчас разработчики предпочитают использовать универсальные методы.

TAA (Temporal Anti-Aliasing)

TAA — популярный метод сглаживания, который часто используется во многих современных играх. Он берёт информацию о пикселях не только с текущего кадра, но и с предыдущего. За счёт этого TAA позволяет избавиться от эффекта мерцания, например, на тонких объектах. В целом, это довольно качественный метод, не уступающий MSAA, при этом потребляющий в разы меньше ресурсов. Недостатки тоже есть: изображение может быть слишком мыльным — разработчики пытаются исправлять это повышением резкости, но не всегда помогает. Кроме того, из-за того, что информация берётся с предыдущего кадра, возникает эффект гостинга (остаточного изображения) — вокруг движущихся объектов возникают «шлейфы».

FXAA (Fast approXimate Anti-Aliasing)

FXAA относится к постпроцессинговому типу сглаживания. Весьма дешёвый способ убрать алиасинг с небольшими потерями производительности. FXAA смешивает соседние пиксели на готовом изображении, заранее определяя контрастные переходы. Недостатком можно назвать излишнее сглаживание, из-за чего некоторые текстуры и далёкие предметы будут мыльными, но FXAA станет отличным выбором на слабых компьютерах, так как оказывает очень маленькое влияние на FPS.

MLAA (MorphoLogical Anti-Aliasing)

Постпроцессинговый метод, работает не на видеокарте, а на процессоре, в отличие от всех остальных методов. MLAA ищет резкие отличия в цветах, затем идентифицирует L-, Z- и U-образные паттерны в построенном изображении, после чего смешивает цвета пикселей в таких фигурах.

На движущихся объектах могут возникать артефакты, связанные с появлением и исчезновением отдельных пикселей. Это характерно почти для всех типов геометрического сглаживания, в том числе и для MLAA. На тонких объектах данный артефакт проявляется в виде мерцания.

MLAA даёт более точный результат, чем у FXAA, но и сам процесс более требователен к ресурсам. Впрочем, если имеется мощный процессор, то влияние на FPS в играх будет минимальное.

SMAA (Subpixel Morphological Anti-Aliasing)

SMAA — это смесь FXAA и MLAA, работающая на видеокарте. В отличие от MLAA, ищёт различия не в цветах, а в яркости пикселей. Кроме того, использует не только L-, Z- и U-образные паттерны, но ещё и диагональные.

Существуют разные типы SMAA:

Самый эффективный, как можно понять из описания, SMAA T4x, он же и самый прожорливый из этих вариантов. На скриншотах из Shadow of Tomb Raider заметно, как сильно меняется изображение при включении SMAA 1x, а вот разница между SMAA T2x и T4x есть, но она не такая существенная.

CMAA (Conservative Morphological Anti-Aliasing)

Как и предыдущие три, CMAA — это постпроцессинговый метод. Нагружает систему чуть больше, чем FXAA, но меньше, чем SMAA. В теории, CMAA обеспечивает куда более лучшую по качеству картинку, нежели примитивный FXAA, но это зависит от реализации: на примерах из DiRT Rally 2.0 отлично видно, что алгоритм не очень сильно влияет на сцену.

На двух изображениях выше сложно увидеть разницу, но она есть: отдалённые предметы более чёткие и с меньшим количеством лесенок. Особенно видно это на мелкой траве вдалеке, а также на дальних конусах.

CMAA исследует изображение на разрывы цветов, уточняет края фигур в конкретных участках, затем обрабатывает простые фигуры, причём только симметричные. Метод имеет повышенную временную стабильность в сравнении с SMAA и MLAA — за счёт этого в сцене меньше мерцаний.

DLSS (Deep Learning Super Sampling)

Сравнительно новая технология, на данный момент доступная только на видеокартах NVIDIA RTX. Очень эффективный метод, который при небольших требованиях к ресурсам выдаёт качественную картинку. Конечно, если речь идёт о DLSS 2.0 и 2.1 — первая итерация технологии была очень сырой и сильно «мылила» картинку.

Используя тензорные ядра, DLSS апскейлит отрендеренное в низком разрешении изображение за счёт использования глубокого машинного обучения. Такой подход позволяет добиться качества, сравнимого с рендером сцены в полноценном разрешении.

Конечно, технология всё ещё сыровата даже во второй версии, и иногда встречаются небольшие артефакты, но даже сейчас результат получается лучше, чем при использовании TAA. На картинке выше сравнивается DLSS и TAA. Издалека разницы нет, но при детальном рассмотрении видно, что с DLSS дальние объекты чётче, а рюкзак выглядит чуть мыльнее, но на нём нет лесенок.

Итог: какое сглаживание лучше выбрать

Технологий сглаживания действительно много, но каждая из них имеет право на существование. Какая же из них самая лучшая?

Источник