Какое сглаживание лучше fxaa или msaa. Сглаживание в играх и другие настройки, как выжать максимум из видеокарты

В современных играх используется все больше графических эффектов и технологий, улучшающих картинку. При этом разработчики обычно не утруждают себя объяснением, что же именно они делают. Когда в наличии не самый производительный компьютер, частью возможностей приходится жертвовать. Попробуем рассмотреть, что обозначают наиболее распространенные графические опции, чтобы лучше понимать, как освободить ресурсы ПК с минимальными последствиями для графики.

Анизотропная фильтрация

Когда любая текстура отображается на мониторе не в своем исходном размере, в нее необходимо вставлять дополнительные пикселы или, наоборот, убирать лишние. Для этого применяется техника, называемая фильтрацией.

Билинейная фильтрация является самым простым алгоритмом и требует меньше вычислительной мощности, однако и дает наихудший результат. Трилинейная добавляет четкости, но по-прежнему генерирует артефакты. Наиболее продвинутым способом, устраняющим заметные искажения на объектах, сильно наклоненных относительно камеры, считается анизо-тропная фильтрация. В отличие от двух предыдущих методов она успешно борется с эффектом ступенчатости (когда одни части текстуры размываются сильнее других, и граница между ними становится явно заметной). При использовании билинейной или трилинейной фильтрации с увеличением расстояния текстура становится все более размытой, анизотропная же этого недостатка лишена.

Учитывая объем обрабатываемых данных (а в сцене может быть множество 32-битовых текстур высокого разрешения), анизотропная фильтрация особенно требовательна к пропускной способности памяти. Уменьшить трафик можно в первую очередь за счет компрессии текстур, которая сейчас применяется повсеместно. Ранее, когда она практиковалась не так часто, а пропуская способность видеопамяти была гораздо ниже, анизотропная фильтрация ощутимо снижала количество кадров. На современных же 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. Обычно при высоком значении небольшие артефакты заметны лишь на самых удаленных пикселах наклоненных текстур. Значений 4x и 8x, как правило, вполне достаточно для избавления от львиной доли визуальных искажений. Интересно, что при переходе от 8x к 16x снижение производительности будет довольно слабым даже в теории, поскольку дополнительная обработка понадобится лишь для малого числа ранее не фильтрованных пикселов.

Шейдеры

Шейдеры - это 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: вершинные (Vertex Shader) оперируют координатами, геометрические (Geometry Shader) могут обрабатывать не только отдельные вершины, но и целые геометрические фигуры, состоящие максимум из 6 вершин, пиксельные (Pixel Shader) работают с отдельными пикселами и их параметрами.

Шейдеры в основном применяются для создания новых эффектов. Без них набор операций, которые разработчики могли бы использовать в играх, весьма ограничен. Иными словами, добавление шейдеров позволило получать новые эффекты, по умолчанию не заложенные в видеокарте.

Шейдеры очень продуктивно работают в параллельном режиме, и именно поэтому в современных графических адаптерах так много потоковых процессоров, которые тоже называют шейдерами. Например, в GeForce GTX 580 их целых 512 штук.

Parallax mapping

Parallax mapping - это модифицированная версия известной техники bumpmapping, используемой для придания текстурам рельефности. Parallax mapping не создает 3D-объектов в обычном понимании этого слова. Например, пол или стена в игровой сцене будут выглядеть шероховатыми, оставаясь на самом деле абсолютно плоскими. Эффект рельефности здесь достигается лишь за счет манипуляций с текстурами.

Исходный объект не обязательно должен быть плоским. Метод работает на разных игровых предметах, однако его применение желательно лишь в тех случаях, когда высота поверхности изменяется плавно. Резкие перепады обрабатываются неверно, и на объекте появляются артефакты.

Parallax mapping существенно экономит вычислительные ресурсы компьютера, поскольку при использовании объектов-аналогов со столь же детальной 3D-структурой производительности видеоадаптеров не хватало бы для просчета сцен в режиме реального времени.

Эффект чаще всего применяется для каменных мостовых, стен, кирпичей и плитки.

Anti-Aliasing

До появления DirectX 8 сглаживание в играх осуществлялось методом SuperSampling Anti-Aliasing (SSAA), известным также как Full-Scene Anti-Aliasing (FSAA). Его применение приводило к значительному снижению быстродействия, поэтому с выходом DX8 от него тут же отказались и заменили на Multisample Аnti-Аliasing (MSAA). Несмотря на то что данный способ давал худшие результаты, он был гораздо производительнее своего предшественника. С тех пор появились и более продвинутые алгоритмы, например CSAA.

Учитывая, что за последние несколько лет быстродействие видеокарт заметно увеличилось, как AMD, так и NVIDIA вновь вернули в свои ускорители поддержку технологии SSAA. Тем не менее использовать ее даже сейчас 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, а вот в NVIDIA SSAA функционирует также в режимах DX10 и DX11.

Принцип работы сглаживания очень прост. До вывода кадра на экран определенная информация рассчитывается не в родном разрешении, а увеличенном и кратном двум. Затем результат уменьшают до требуемых размеров, и тогда «лесенка» по краям объекта становится не такой заметной. Чем выше исходное изображение и коэффициент сглаживания (2x, 4x, 8x, 16x, 32x), тем меньше ступенек будет на моделях. MSAA в отличие от FSAA сглаживает лишь края объектов, что значительно экономит ресурсы видеокарты, однако такая техника может оставлять артефакты внутри полигонов.

Раньше Anti-Aliasing всегда существенно снижал fps в играх, однако теперь влияет на количество кадров незначительно, а иногда и вовсе никак не cказывается.

Тесселяция

С помощью тесселяции в компьютерной модели повышается количество полигонов в произвольное число раз. Для этого каждый полигон разбивается на несколько новых, которые располагаются приблизительно так же, как и исходная поверхность. Такой способ позволяет легко увеличивать детализацию простых 3D-объектов. При этом, однако, нагрузка на компьютер тоже возрастет, и в ряде случаев даже не исключены небольшие артефакты.

На первый взгляд, тесселяцию можно спутать с Parallax mapping. Хотя это совершенно разные эффекты, поскольку тесселяция реально изменяет геометрическую форму предмета, а не просто симулирует рельефность. Помимо этого, ее можно применять практически для любых объектов, в то время как использование Parallax mapping сильно ограничено.

Технология тесселяции известна в кинематографе еще с 80-х го-дов, однако в играх она стала поддерживаться лишь недавно, а точнее после того, как графические ускорители наконец достигли необходимого уровня производительности, при котором она может выполняться в режиме реального времени.

Чтобы игра могла использовать тесселяцию, ей требуется видеокарта с поддержкой DirectX 11.

Вертикальная синхронизация

V-Sync - это 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 видео-карта 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 (в нашем случае меньше, чем 60 Гц), 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.

Post-processing

Это 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, и к нему прибегают в тех 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.

High dynamic range (HDR)

Эффект, часто используемый 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. Для его применения обычно приходится работать с более широким диапазоном оттенков, чем может обеспечить стандартная 24-битовая точность. Предварительные просчеты происходят в повышенной точности (64 или 96 бит), и лишь на финальной стадии изображение подгоняется под 24 бита.

HDR часто применяется для реализации эффекта приспособления зрения, когда герой в играх выходит из темного туннеля на хорошо освещенную поверхность.

Bloom

Bloom нередко применяется совместно с HDR, а еще у него есть довольно близкий родственник - Glow, именно поэтому эти три техники часто путают.

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.

Film Grain

Зернистость - артефакт, возникающий в аналоговом ТВ при плохом сигнале, на старых магнитных видеокассетах или фотографиях (в частности, цифровых изображениях, сделанных при недостаточном освещении). Игроки часто отключают данный эффект, поскольку он в определенной мере портит картинку, а не улучшает ее. Чтобы понять это, можно запустить Mass Effect в каждом из режимов. В некоторых «ужастиках», например Silent Hill, шум на экране, наоборот, добавляет атмосферности.

Motion Blur

Motion Blur - эффект смазывания изображения при быстром перемещении камеры. Может быть удачно применен, когда сцене следует придать больше динамики и скорости, поэтому особенно востребован в гоночных играх. В шутерах же использование размытия не всегда воспринимается однозначно. Правильное применение Motion Blur способно добавить кинематографичности в происходящее на экране.

Эффект также поможет при необходимости завуалировать низкую частоту смены кадров и добавить плавности в игровой процесс.

SSAO

Ambient occlusion - 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.

Screen Space Ambient Occlusion 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.

SSAO работает по упрощенной схеме, но у него 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.

Cel shading

Игры с эффектом Cel shading начали делать с 2000 г., причем в первую очередь они появились на консолях. На ПК по-настоящему популярной данная техника стала лишь через пару лет, после выхода нашумевшего шутера XIII. С помощью Cel shading каждый кадр практически превращается в рисунок, сделанный от руки, или фрагмент из детского мультика.

В похожем стиле создают комиксы, поэтому прием часто используют именно в играх, имеющих к ним отношение. Из последних известных релизов можно назвать шутер Borderlands, где Cel shading заметен невооруженным глазом.

Особенностями технологии является применение ограниченного набора цветов, а также отсутствие плавных градиентов. Название эффекта происходит от слова Cel (Celluloid), т. е. прозрачного материала (пленки), на котором рисуют анимационные фильмы.

Depth of field

Глубина резкости - это 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.

Лицезреть эффект глубины резкости в гипертрофированной форме можно на некоторых фотографиях. Именно такую степень размытия часто и пытаются симулировать в 3D-сценах.

В играх с использованием Depth of field геймер обычно сильнее ощущает эффект присутствия. Например, заглядывая куда-то через траву или кусты, он видит в фокусе лишь небольшие фрагменты сцены, что создает иллюзию присутствия.

Влияние на производительность

Чтобы выяснить, как включение тех или иных опций сказывается на производительности, мы воспользовались игровым бенчмарком Heaven DX11 Benchmark 2.5. Все тесты проводились на системе Intel Core2 Duo e6300, GeForce GTX460 в разрешении 1280×800 точек (за исключением вертикальной синхронизации, где разрешение составляло 1680×1050).

Как уже упоминалось, анизо-тропная фильтрация практически не влияет на количество кадров. Разница между отключенной анизотропией и 16x составляет всего лишь 2 кадра, поэтому рекомендуем ее всегда ставить на максимум.

Сглаживание в Heaven Benchmark снизило fps существеннее, чем мы того ожидали, особенно в самом тяжелом режиме 8x. Тем не менее, поскольку для ощутимого улучшения картинки достаточно и 2x, советуем выбирать именно такой вариант, если на более высоких играть некомфортно.

Тесселяция в отличие от предыдущих параметров может принимать произвольное значение в каждой отдельной игре. В Heaven Benchmark картинка без нее существенно ухудшается, а на максимальном уровне, наоборот, становится немного нереалистичной. Поэтому следует устанавливать промежуточные значения - moderate или normal.

Для вертикальной синхронизации было выбрано более высокое разрешение, чтобы fps не ограничивался вертикальной частотой развертки экрана. Как и предполагалось, количество кадров на протяжении почти всего теста при включенной синхронизации держалось четко на отметке 20 или 30 кадров/с. Это связано с тем, что они выводятся одновременно с обновлением экрана, и при частоте развертки 60 Гц это удается сделать не с каждым импульсом, а лишь с каждым вторым (60/2 = 30 кадров/с) или третьим (60/3 = 20 кадров/с). При отключении V-Sync число кадров увеличилось, однако на экране появились характерные артефакты. Тройная буферизация не оказала никакого положительного эффекта на плавность сцены. Возможно, это связано с тем, что в настройках драйвера видеокарты нет опции принудительного отключения буферизации, а обычное деактивирование игнорируется бенчмарком, и он все равно использует эту функцию.

Если бы Heaven Benchmark был игрой, то на максимальных настройках (1280×800; AA - 8x; AF - 16x; Tessellation Extreme) в нее было бы некомфортно играть, поскольку 24 кадров для этого явно недостаточно. С минимальной потерей качества (1280×800; AA - 2x; AF - 16x, Tessellation Normal) можно добиться более приемлемого показателя в 45 кадров/с.

Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт. Поскольку среди моих читателей наверняка есть те, кто играет в компьютерные игры, я решил посвятить сегодняшнюю статью игровым настройкам, а конкретно сглаживанию и другим важным параметрам , в той или иной степени оказывающим влияние на производительность видеокарты. Поэтому сегодня мы с вами будем разбираться, как и какие настройки влияют на производительность видеокарты.

Во-первых важно понимать, как и из чего формируется изображение на экране, которое мы видим во время игры. Видеокарте нужно расставить объекты, натянуть текстуры, рассчитать освещение, положить тени, сгладить неровности, и при всем при этом, уложиться буквально в считанные доли секунды! И если какой-то этап занимает больше времени чем положено, появляется заметное глазу "торможение", или по-научному, проседание кадров в секунду. Вот, посмотрите сами:

Конечно, многое зависит от разрешения (Resolution) как такового. Простым изменением разрешения на одну ступень ниже можно добиться прироста производительности в 30-40%. Однако при этом, независимо от остальных настроек, картинка на экране будет выглядеть "замыленной". Поэтому самую "вкусную" картинку в игре можно получить, если разрешение соответствует максимальному разрешению (стандартному заводскому) монитора.

Качество и разрешение текстур (см. изображение выше) не так сильно влияют на производительность видеокарты, не так сильно, как качество объектов - потому что, чем больше деталей и объектов одновременно видеокарте нужно удерживать на экране, тем сложнее просчеты самих объектов и теней, которые они отбрасывают. Тени, в свою очередь, нагружают видеокарту весьма ощутимо, потому что объекты как правило движутся, меняется угол обзора, источник освещения, и чтобы тени выглядели мягко и реалистично, видеокарте нужно просчитывать много раз и усреднять итоговые значения.

Есть такая штука, как Ambient Occlusion (глобальное освещение), см. фото выше. Это технология, которая просчитывает как объекты отражают свет, который на них падает, и как близко расположены объекты, затеняя друг друга.

Это создает гораздо более реалистичную картинку с необходимыми затенениями в углах, но ОЧЕНЬ нагружает видеокарту. На сегодняшний день эта технология доступна в двух вариантах: чуть более простой SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) и гораздо более продвинутый и прожорливый HBAO (Horizon-Based Ambient Occlusion).

Есть еще Анизотропная фильтрация (anisotropic filtering, AF) или фильтрация текстур. Она нужна для того, чтобы текстуры, которые находятся под углом или далеко от камеры не выглядели слишком мутными и на них не было никаких цветовых артефактов.

Чем выше значение - тем лучше результат фильтрации, однако сразу скажу - эти значения можно выкручивать сразу на "16x", т.е. на максимальное, и это никак не отразится на производительности даже самой бюджетной видеокарты.

Про сглаживание в играх

Сглаживание (anti aliasing). Что же такое сглаживание? Вы наверняка в играх довольно часто встречались с тем, что у объектов, которые должны в принципе выглядеть ровно и гладко, на краях появляются какие-то непонятные лесенки и зазубрины. Естественно, разработчики игр и видеокарт об этой проблеме знают, поэтому и появилась технология, которая называется "сглаживание", она и нужна чтобы эти неровности сгладить (что очевидно).

Существует довольно много методов осуществить сглаживание. Первый из них взаимодействует с изображением еще на уровне его построения . К первому методу относится: способ сглаживания SSAA (Supersample anti-aliasing) и MSAA (Multisample anti-aliasing), и еще между ними недавно затесался CSAA (Coverage Sampling Antialiasing) - последний, нечто среднее по производительности и по качеству.

Как все эти способы сглаживания работают? Они создают картинку в несколько раз большую, чем необходимо, а потом сжимают ее до размеров экрана, получается довольно неплохой результат, но нагрузка на видеокарту в этот момент просто нечеловеческая. Потому что в зависимости от того, что вы выберете в настройках игры (2x, 4x или 8x), соответственно и изображение будет в два, четыре или в восемь раз больше необходимого, получается, что и нагрузка в два, четыре или восемь раз больше.

Но, к счастью для нас, есть второй метод, который основан на так называемой пост-обработке , т.е. когда сглаживание применяется уже к сформированной сцене. К этому методу относятся уже 3 способа сглаживания: FXAA (Fast approXimate Anti-Aliasing) - по качеству сравним с четырех кратным MSAA сглаживанием, но при этом он не создает вообще никакой нагрузки на видеокарту, ну или настолько малую, что ее практически незаметно. Правда у FXAA есть один небольшой минус - при этом совсем слегка замыливаются текстуры. На глаз это почти незаметно.

Но если вам это мыло прям режет глаза, для вас есть второй способ SMAA (Sub-pixel Morphological Anti-Aliasing), он дает чуть меньшее размытие, но и настолько же меньшее качество сглаживания, при том, что все так же не нагружает видеокарту. И наконец третий способ - TXAA (Temporal anti-aliasing, если я правильно понял, доступно только на видеокартах от Nvidia), он дает очень плавную, киношную картинку, но при этом ощутимо нагружает видеокарту. Если сравнить его с эталонным MSAA, то двукратный TXAA = восьмикратному MSAA, при этом нагрузка на видеокарту такая же, как при двукратном MSAA.

Ну а на этом здесь все, про остальные настройки графики в играх поговорим как-нибудь в другой раз. Я надеюсь, что эта статья поможет вам выбрать подходящие настройки в любой игре и выжать максимум производительности из вашей видеокарты.

P.S. : чуть не забыл сказать про HDAO - то же самое, что HBAO, только от компании ATI-Radeon.

Развенчиваем мифы о производительности видеокарт | Пересмотр сложившихся мифов

• Рассмотрели интерфейс PCI Express и узнали, сколько линий PCIe необходимо, чтобы получить максимальную производительность на современных видеокартах.
• Объяснили, почему архитектура Nvidia Maxwell показывает хорошие результаты при невысокой пропускной способности памяти, экспериментируя с малоизвестной функцией API, которая измеряет пропускную способность видеопамяти и использование шины PCIe.

В сегодняшней статье мы:

• Ответим на вопросы связанные с выводом изображения и коснёмся вопросов выбора размера дисплея, использования HDTV и различных технологий сглаживания.
• Рассмотрим различные технологии подключения дисплея: DVI, HDMI и DisplayPort, а также особенности каждого стандарта.
• Коснёмся вопросов управления эффективностью и соотношения стоимости и производительности железа.
• Подведём итог того, что уже знаем, и попытаемся представить, что нас ждёт в будущем.

Развенчиваем мифы о производительности видеокарт | HDTV, Размер дисплея и сглаживание

HDTV против дисплеев для ПК

Миф: HDTV с частотой обновления 120/240/480 Гц лучше подходит для игр, чем ПК-дисплей на 60 Гц

Кроме 4K-дисплеев почти все телевизоры высокой чёткости ограничены максимальным разрешением 1920x1080 точек. ПК-дисплеи имеют разрешение до 3840x2160 точек.

На сегодняшний день дисплеи для ПК могут принимать сигнал частотой до 144 Гц, а телевизоры ограничены 60 Гц. Не позволяйте маркетологам вас запутать частотами 120, 240 или 480 Гц. Эти телевизоры по-прежнему ограничиваются входным сигналом 60 Гц, а более высокие частоты обновления экрана достигаются посредством интерполяции кадров. Как правило, эта технология даёт дополнительную задержку. Для обычного телевизионного контента она не важна. Но мы уже доказывали, что в играх это существенно.

По сравнению со стандартами для мониторов на ПК, задержка ввода у HDTV может быть огромной (50, иногда даже 75 мс). Если суммировать задержку других компонентов системы, то она определённо будет заметна. Если вы всё же играете на HDTV, убедитесь, что "игровой режим" включён. Кроме того, лучше не отключать параметр 120 Гц, иначе игра будет выглядеть хуже. Нельзя сказать, что все телевизоры совершенно не подходят для игр. Существуют модели, которые хорошо работают при подключении к ПК. Но в целом, компьютерный монитор лучше оправдает затраты. С другой стороны, если ваша основная цель – это просмотр ТВ и фильмов, а в комнате нет места для двух дисплеев, то лучше использовать HDTV.

Больше – не всегда лучше

Миф: чем больше дисплей, тем лучше.

Размер дисплея принято определять размером его диагонали в дюймах: 24, 27, 30 дюймов и так далее.

Хотя эти размеры прекрасно подходят для обозначения размера обычных телевизоров и современных телевизоров высокой чёткости, принимающих сигнал на его разрешении, с мониторами для ПК ситуация несколько иная.

Основной спецификацией ПК дисплея, кроме размера, является его разрешение, которое определяется как число пикселей по горизонтали и по вертикали. HD – это 1920x1080 пикселей. Самое высокое разрешение дисплея, доступного в продаже, составляет 3840x2160 – это Ultra HD и оно в четыре раза больше HD. На изображении выше для сравнения показаны два снимка экрана рядом. Обратите внимание на надпись "Level UP" на левой стороне. Это одна из многих мелких ошибок интерфейса, которые придётся терпеть на ранних этапах развития 4К-решений, если вы решите пойти по этому пути.

Разрешение монитора по отношению к видимой области по диагонали определяется плотностью пикселей. С появлением мобильных устройств с экранами Retina, стандартный показатель пикселей на дюйм ("PPI") часто заменяется на "пиксели на градус". Это более общая мера, которая принимает во внимание не только плотность пикселей, но также расстояние просмотра. Однако при обсуждении мониторов для ПК, где расстояние, на котором удобно осуществлять просмотр, является стандартным, мы можем использовать пиксели на дюйм.

Стив Джобс говорил, что 300ppi является своего рода магическим числом для устройств, которые находятся на расстоянии 25-30 см от глаз, и о том, насколько он был прав, было много споров. Тем не менее, он не отказался от своих слов, и сегодня это является общепринятым стандартом для дисплеев с высоким разрешением.

Как видите, ПК-дисплеям до сих пор есть куда расти относительно плотности пикселей. Но если вы можете купить меньший дисплей с более высоким разрешением, при прочих равных условиях, лучше так и сделать. Большие диагонали пригодятся в случаях, когда вы работаете с дисплеем на большем расстоянии, чем обычно.

Преимущества и недостатки высоких разрешений

Чем выше разрешение, тем больше пикселей на экране. Хотя большее число пикселей, как правило, даёт более чёткое изображение, нагрузка на GPU возрастает. Поэтому часто при обновлении дисплея, приходится обновлять и графический адаптер, поскольку панели высокого разрешения, как правило, требуют наличия более мощного GPU, чтобы сохранить одинаковый уровень частоты кадров.

С другой стороны, более высокое разрешение снижает потребность в сглаживании (высокая нагрузка GPU). Эффект, называемый "алиасинг", всё равно возникает и проявляется в виде "мерцания" в динамичных сценах, но он не так заметен как при более низких разрешениях. Это хорошо, поскольку нагрузка от сглаживания увеличивается пропорционально разрешению.

Тема сглаживания заслуживает отдельного обсуждения.

Не все алгоритмы сглаживания создаются одинаково

Миф: FXAA/MLAA лучше, чем MSAA или CSAA/EQAA/TXAA/CFAA. А что вообще значат эти аббревиатуры?

Миф: FXAA/MLAA и MSAA являются альтернативой друг другу

Тема сглаживания довольно запутана и часто вводит потребителей в заблуждение, и вполне обоснованно. Трудно ориентироваться в огромном количестве технологий и сокращений (которые ещё и похожи друг на друга), которые зачастую используются чисто в маркетинговых целях. Кроме того, такие игры как Rome II и BioShock: Infinite, не дают ясно понять, какой тип сглаживания они используют, оставляя вас в догадках. Мы постараемся помочь разобраться.

На самом деле есть два основных метода сглаживания: мульти-выборка (multi-sampling) и пост-обработка. Оба метода направлены на решение одной и той же проблемы качества изображения, но работают они по-разному и имеют различные недостатки. Существует ещё одна категория экспериментальных подходов к сглаживанию, которые пока редко воплощаются в коммерческих играх.

Иногда вы будете сталкиваться с методами, которые потеряли актуальность или даже не смогли стать популярными среди разработчиков. В первую очередь, это SSAA – вычислительные нагрузки на GPU при использовании данного типа сглаживания были непомерно высоки, и эта технология пока сохранилась только в настройке "ubersampling" в игре The Witcher 2). А, например, Nvidia SLI AA так и не смогла набрать популярность. Кроме того, некоторые методы призваны бороться с прозрачными текстурами в настройках MSAA. Это не отдельные технологии сглаживания, а адаптации MSAA. Сегодня мы не будем обсуждать их особенно подробно.

Приведённая ниже таблица кратко описывает различия между двумя основными методами. Классы A / B не являются стандартами, просто мы попытаемся упростить классификацию.

Преимущество методов MSAA, особенно с высоким количеством образцов (сэмплов), заключается в том, что они, возможно, лучше сохраняют уровень резкости. MLAA / FXAA, например, делают изображение более "мягким" или немного "размытым". Однако повышение качества MSAA тратит ресурсы видеопамяти и снижает скорость прорисовки экрана, поскольку приходится визуализировать больше пикселей. В зависимости от конфигурации, встроенной памяти может быть просто недостаточно, или влияние MSAA на производительность может быть слишком существенным. Поэтому мы относим MSAA к премиальному классу А.

Проще говоря, методы мульти-выборки класса А обрабатывают дополнительные пиксели (больше нативного разрешения дисплея). Количество дополнительных сэмплов, как правило, выражается в виде коэффициента. Например, вы часто можете видеть значение "4x MSAA".Чем выше коэффициент, тем выше качество, но также и сильнее влияние на работу видеопамяти и частоту кадров.

Класс A+: сочетание сглаживания класса A и B?

Большинство людей склонно считать, что MSAA и FXAA / MLAA являются альтернативой друг другу. В действительности, их можно включить одновременно, поскольку один метод основан на рендеринге, а другой – на постобработке. Однако целесообразность их совместной работы весьма спорна, поскольку в данном случае есть свои плюсы и минусы (например, резкость становится ниже, чем при использовании только MSAA, но со сглаживанием прозрачных текстур, которое MSAA не поддерживает). Существуют попытки более эффективного объединения двух методов при реализации временного фильтра, хотя такие подходы пока ещё не стали популярными. Самым ярким примером является SMAA, а самым новым - Intel CMAA (смотрите ссылку в статье). Эти методы мы классифицировали как "А+". Они значительно варьируются по качеству/цене, но при более высоких настройках могут быть ещё более требовательными к вычислительным ресурсам и видеопамяти, чем MSAA.

К классу B относятся бюджетные (с точки зрения использования ресурсов) методы. Они применяются после того, как сцена была визуализирована в растровом формате. Они почти не используют память (см точные данные по этому вопросу в первой части статьи ) и обрабатываются намного быстрее, чем методы класса А, в меньшей степени влияя на показатель частоты кадров. Если игра запускается на заданном разрешении, то этот алгоритм тоже можно в большинстве случаев включить и своими глазами оценить изменения в качестве изображения при активации данной опции. Вот почему мы относим SMAA / MLAA / FXAA к "экономичным" методам сглаживания класса B. Методы класса B не полагаются на дополнительные сэмплы, и таких понятий, как 2x FXAA или 4x MLAA, не существует. Сглаживание любо включено, либо выключено.

Как видите, и AMD, и Nvidia реализуют MSAA и FXAA / MLAA собственными способами. Хотя качество изображения может немного отличаться, основные классы, по сути, остаются. Просто имейте в виду, что MLAA от AMD требует больше ресурсов, но обеспечивает чуть более высокое качество по сравнению с FXAA от Nvidia. MLAA также использует немного больше видеопамяти (см наши данные по Rome II в первой части статьи), в то время как FXAA не требует дополнительной видеопамяти.

Мы считаем, что включение MSAA при 4К – это уже излишество. Вместо красивой картинки мы бы предпочли более высокую скорость частоты кадров, которая, в разрешении 3840x2160 точек, может быть очень низкой. Кроме того, в формате 4К достаточно хорошо работают FXAA и MLAA. Дело в том, что при низких разрешениях сглаживание MSAA почти необходимо, чтобы получить оптимальную чёткость, однако его значение становится более спорным при повышении пиксельной плотности.

Выбор между высокой частотой обновления при низкой задержке или более высокой точностью цветопередачи при широких углах обзора

Большие панели, как правило, основаны на двух технологиях: сверхскрученные жидкие кристаллы (TN), имеющие большую скорость, но более низкую точность цветопередачи и ограниченные углы обзора, и планарная коммутация (IPS), которая реагирует медленнее, но улучшает цветопередачу и расширяет углы обзора.

К сожалению 4K-панелей (2160p), способных поддерживать частоту обновления 120 Гц, пока нет, и, вероятно, появятся они нескоро. Причину этого мы объясним в следующем разделе. Мы считаем, что игровые дисплеи ещё несколько лет будут придерживаться разрешений 1080p - 1440p. Кроме того, IPS-панелей, работающих на частоте 120 Гц, практически не существует.

Мониторы с разрешением 1080p остаются самым выгодным вариантом, поскольку Asus PG278Q ROG Swift, предлагающий на 70% больше пикселей, стоит в несколько раз дороже. Цены на высококачественные функциональные игровые мониторы (1080p, 120/144Гц) начинаются с $280. Asus VG248QE с диагональю 24 дюйма – не самый дешёвый монитор. Однако он получил нашу награду Smart Buy в обзоре "Asus VG248QE: 24-дюймовый игровой монитор с частотой обновления 144 Гц за $400" . Среди альтернативных вариантов с разрешением 1080p хочется отметить BenQ XL2420Z/XL2720T и Philips 242G5DJEB.

Если бюджет сильно ограничен, то придётся пожертвовать поддержкой 120 Гц. Но не стоит расстраиваться. Начиная с ценового диапазона $110, на рынке имеется множество быстрых 60-герцовых мониторов с разрешением 1080p. По такой цене можно найти модели с показателем времени отклика 5 мс. Из всего многообразия выделяется популярная модель Acer G246HLAbd за $140.

Развенчиваем мифы о производительности видеокарт | DVI, DisplayPort, HDMI: сходства и различия

Современные видеокарты, как правило, имеют три различных разъёма: DVI, DisplayPort и HDMI. Чем они отличаются друг от друга? И какие лучше использовать?

Миф: все цифровые разъёмы одинаковые

GeForce GTX 780 Ti на фото выше имеет четыре выхода на дисплей. Слева находится разъём DisplayPort. HDMI находится в центре. С права два двухканальных разъёма: DVI-I (ниже) и DVI-D (выше). Чем они отличаются друг от друга?

Первый шаг в цифровой мир: DVI

DVI был введён в 1999 году на замену VGA (аналоговый интерфейс) и он хорошо справился со своей задачей. DVI представлен в различных форматах: DVI-A – полностью аналоговый, DVI-D полностью цифровой и DVI-I интегрирует в себе аналоговый и цифровой интерфейсы. Кроме того, интерфейсы DVI-D и DVI-I могут быть одно- или двухканальными.

Большинство современных видеокарт используют двухканальные интерфейсы. Представленная выше схема поможет понять, какой разъём у вашей карты. Очень важно избегать одноканальных кабелей DVI! Внешне они идентичны двухканальным кабелям, однако в их разъёмах нет четырёх центральных штырьков. Одноканальный кабель DVI не позволит использовать более высокое разрешение карты/дисплея, и вы не сразу сможете понять, почему.

На сегодня DVI является наиболее популярным стандартом подключения к ПК. Но он считается морально устаревшим, и его выход из обращения планируется в 2015 году, так что для будущих сборок лучше рассматривать альтернативный интерфейс. В отличие от более современных интерфейсов, он не умеет передавать звуковой сигнал (хотя был создан вариант, который реализует звук через USB,). Кроме того, DVI имеет самый большой физический разъём.

HDTV и HDMI

HDMI предлагает множество удобных функций, характерных для телевизоров. Интерфейс может одновременно передавать аудио- и видеосигналы. Хотя он представлен в нескольких физических размерах, путаницы с I/А/D и одно/двухканальными версиями нет, что делает его более удобным для пользователей.

Основным недостатком HDMI является то, что это проприетарный стандарт, требующий оплату за лицензию на использование. Каждый производитель, который хочет использовать HDMI в своей продукции, должен заплатить фиксированный налог, плюс лицензионную плату за единицу. Использование логотипа HDMI снижает налог, именно поэтому логотип HDMI повсеместно присутствует на упаковке различных продуктов.

DisplayPort: свобода от отчислений и дополнительные функции

Когда в 2005 году все уже понимали, что DVI же устаревает, ассоциация стандартизации видеоэлектроники (VESA) разработала на замену новый стандарт с расширенными возможностями, и в 2006 году появился DisplayPort. Как и HDMI, DisplayPort может передавать звук и видео. Кроме того, версия 1.3, выпущенная только в этом году, в настоящее время предлагает самую высокую полосу пропускания, доступную на всех разъёмах потребительских дисплеев (32,4Гбит/с, или 25,92 Гбит/с если не учитывать потери).

Внешний разъём DisplayPort

Также нужно отметить интерфейс Intel Thunderbolt, который сочетает в себе PCIe, DisplayPort и подключение к источнику питания постоянного тока в одном кабеле. Но в контексте нашей статьи этот разъем, по сути, аналогичен DisplayPort 1.1, так что мы не будем рассматривать его. Thunderbolt 2, присутствующий в MacBook Pro Retina2013 от Apple, включает в себя DisplayPort 1.2A.

Сравнение трёх цифровых интерфейсов

HDMI 2.0 и DisplayPort 1.3

В декабре 2010 года Intel, AMD и несколько других компаний обсудили отмену поддержки технологий DVI-I, VGA и LVDS в 2013 – 2015 годах, и вместо них переориентировались на DisplayPort и HDMI. Они заявили: "Устаревшие интерфейсы, такие как VGA, DVI и LVDS, уже не справляются со своими задачами, а новые стандарты, такие как DisplayPort и HDMI явно обеспечивают расширенные возможности подключения и являются более перспективными. По нашему мнению, интерфейсом для будущих мониторов является DisplayPort 1.2, а для телевизоров - HDMI 1.4a".

HDMI 2.0 был официально представлен в сентябре 2013 года, хотя продукты с поддержкой этого стандарта до сих пор встречаются редко. Интерфейс изначально поддерживает стандарт 4K с частотой 60 Гц, наряду с множеством новых функций, в основном ценных для рынка телевизоров.

Как уже упоминалось, DP 1.3 была представлен совсем недавно (так что совместимые устройства вряд ли появятся к концу этого года).Стандарт расширяет доступную полосу пропускания до 32,4 Гбит/с по сравнению с 18 Гбит/с у HDMI 2.0. Для геймеров будет интересен проект AMD FreeSync, недавно включённый в интерфейс DisplayPort 1.2a. Они представляют промышленный стандарт под названием Adaptive-Sync, включающий динамическую частоту обновления. Нам предстоит выяснить, в состоянии ли он превзойти технологию Nvidia G-Sync.

Мечтать не вредно: 4K на 120 Гц

Миф: скоро можно будет играть в разрешении 4K с частотой обновления 120 Гц.

Для того чтобы играть в 4K и 120 Гц, вам нужны два кабеля HDMI 2.0 или один DP 1.2a, а также видеокарта с поддержкой таких выходов. В настоящее время это могут предложить только GeForce GTX 980 и 970 от Nvidia. Основными преградами для реализации такой конфигурации являются полное отсутствие 120-герцовых 4К-панелей и огромная вычислительная мощность графического процессора, необходимая для обеспечения комфортной частоты кадров 60 FPS. Именно эти факторы не дают развиться данной перспективе сегодня. Ещё как минимум несколько лет придётся выбирать между играми в режиме 1440p при 120Гц и 2160р при 60 Гц.

Выводы о разъёмах дисплеев

DisplayPort обязан заменить DVI в дисплеях для ПК, поскольку он свободен от лицензионных выплат, имеет дополнительные функции, расширенную совместимость и обширную поддержку отрасли. Жизнеспособной альтернативой является HDMI, хотя он больше ориентирован на телевизоры.

На сегодня в большинстве случаев можно использовать DVI, DP или HDMI. Конкретные разъёмы вам потребуются в следующих ситуациях:

1. Вы хотите играть в разрешениях выше 2560x1600 точек. Тогда понадобится DisplayPort 1.2a.
2. Вы хотите использовать Nvidia G-Sync. Тогда понадобится DisplayPort 1.2a (поддержка только у него).
3. Вы хотите подключить несколько устройств к одному выходу (через концентратор). Тогда понадобится DisplayPort 1.2a.
4. Вы хотите передавать аудио- и видеосигнал на монитор или телевизор через один кабель. Тогда понадобится HDMI или DisplayPort
5. Вам нужна совместимость с устройствами с VGA. Тогда понадобится DVI-I (или активный адаптер).

Специфические технологии: Mantle, ShadowPlay

Сразу поясним: мы благодарны AMD и Nvidia за их новаторскую работу и стремление максимально развить возможности игровых ПК.

Низкоуровневые API: AMD Mantle

Mantle разработана с целью дать разработчикам возможность непосредственно управлять аппаратными средствами, следуя по стопам Glide. Некоторые из вас, вероятно слишком молоды, чтобы понять, почему данное сравнение так важно.

Технология Glide была представлена компанией 3dfx с целью дополнить и точно отразить графические возможности её графической карты Voodoo. Для 1990-х годов OpenGL был серьёзным вызовом для железа, а Glide имела меньший набор функций, который было проще освоить и реализовать. Основным недостатком API была его привязанность к продуктам 3dfx – аналогично тому, как сегодня Mantle привязана к железу AMD.

В конце концов, созрели DirectX и полноценные драйверы OpenGL, в связи с чем появились разнообразные дополнительные продукты (кто-нибудь помнит Riva TNT?). Эти разработки в итоге затмили роль Glide в качестве основного API.

AMD делают ставку на Mantle, что весьма интересно. При наличии уже установившихся экосистем, опирающихся на OpenGL и DirectX, необходимость в новом низкоуровневом API весьма спорна, хотя AMD утверждает, что разработчики ратуют за неё.

Сегодня поддержка Mantle реализована лишь в нескольких играх. SDK находится в бета-версии и в настоящее время ограничивается горсткой разработчиков, отобранных AMD. Наши собственные тесты (AMD Mantle: углублённое тестирование графического API ) показали, что главным преимуществом Mantle является уменьшение нагрузки на процессор, в результаты данный API наиболее полезен для конфигураций с дешёвыми процессорами в сочетании с высокопроизводительными графическими подсистемами.

Мы считаем, что успех Mantle, в конечном счёте, зависит от двух факторов:

1. Mantle достаточно легко кодировать, и разработчикам будет нетрудно портировать игры с DirectX/OpenGL.
2. Преимущества Mantle по производительности должны быть расширены на платформы для энтузиастов

Дополнительную информацию, подкреплённую результатами тестов можно найти в соответствующем обзоре, ссылка на который представлена выше.

Усовершенствованное временное сглаживание: Nvidia TXAA

Очень часто инновационные идеи длительное время остаются незамеченными. Одним из таких примеров являются технологии сглаживания MLAA и FXAA на основе постобработки, которые мы отнесли к классу B.

Дальнейшее рассмотрение сглаживания приводит нас к технологии, доступной только на Nvidia и только в несколько играх. Она основана на том, что один из самых раздражающих артефактов изображения, именуемый "мерцание", происходит из-за перемещения через кадры. Анализируя не один кадр, а их последовательность, можно предсказать, где будут появляться эти артефакты, и компенсировать их.

TXAA от Nvidia – это вариация технологии MSAA.Компания утверждает, что "TXAA использует ряд образцов внутри и снаружи пикселя, в сочетании с образцами из предыдущих кадров". Следовательно, вы можете ожидать, что качество изображения превысит качество, предлагаемое алгоритмами сглаживания класса А, но при этом придётся жертвовать ещё большими объёмами памяти и FPS.

При достаточном развитии технологии сглаживания с временной мультивыборкой могли бы стать нашим новым классом "А+". Также нам хотелось бы видеть версии MLAA / FXAA, которые при расчёте пост-обработки в дополнение к текущим кадрам используют предыдущие кадры. Готовы поспорить, что дополнительная информация хорошо повлияет на улучшение качества изображения.

G-Sync и FreeSync: отказываемся от компромиссов V-sync

Мы уже рассмотрели технологию Nvidia G-Sync в соответствующем обзоре , в нём вы найдёте более подробную информацию об этой разработке.

Мы также упомянули о технологии FreeSync, которая был внедрена в стандарт DisplayPort 1.2a, под именем Adaptive-Sync. Недавно AMD объявила, что сотрудничает с MStar, Novatek и Realtek над внедрением блоков масштабирования, способных управлять следующим поколением мониторов с поддержкой FreeSync. По данным компании новые видеокарты уже поддерживают динамическую частоту кадров в играх, и остальные участники экосистемы должны подтянуться в 2015 году.

Хочется ещё раз поблагодарить Nvidia за инновационную работу, а AMD за реализацию бесплатных открытых стандартов, которые не ударят по кошельку геймеров.

Другие специфические технологии, заслуживающие внимания

Ниже представлен список специфических технологий, которые применяются в конкретных ситуациях, например, обеспечивают работу более одного монитора или карты, стереоскопические игры, запись геймплея и так далее. Мы добавили ссылки на веб-сайт каждого поставщика для дальнейшего ознакомления.

Вычисления физики на GPU

При одинаковом уровне тактовой частоты (4 ГГц) даже Core i7-4770K в реальности даёт небольшое преимущество по сравнению с пятилетним Core i7-950 в паре с разогнанной GeForce GTX 690 . В качестве примера можете посмотреть сравнение в 3DMark . Core i7-4770K обеспечивает заметное преимущество только в тестах Physics и Combined. Чтобы выжать один дополнительный кадр в другом сравнении 3DMark , чип на базе Haswell пришлось разогнать до 4,6 ГГц. Короче говоря, в современных игровых ПК от процессоров производительность зависит незначительно. Центральный процессор, скорее всего, нужно обновить, если у вас очень старая платформа. Выбирая новую модель, обратите внимание на наш цикл статей, посвящённый лучшим процессорам для игр , в котором хорошо показано, что процессоры дороже $200 в меньшей степени оправдывают затраты.

С графическими процессорами немного другая история. Дополнительно затраченные средства обеспечивают реальную разницу в уровне производительности. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим последним анализом лучших видеокарт для игр . Одно предупреждение: несмотря на то, что конфигурации SLI/CrossFire могут быть привлекательными по соотношению цена/производительность, имейте в виду, что два GPU не всегда масштабируются линейно. И далеко не все игры поддерживают подобные технологии. Поэтому для начала лучше присмотреть одну быструю видеокарту.

Развенчиваем мифы о производительности видеокарт | Подводим итоги

Понятие производительности видеокарт окружает множество мифов и мы, конечно, не можем охватить их все. Но мы попытались развеять наиболее популярные из них и ответить на часто возникающие вопросы. Также мы частично коснулись всей экосистемы вывода изображения, частью которой являются видеокарты.

В процессе создания данного материала мы ввели два новых понятия: тесты при "40 дБ (A)", и классификация технологий сглаживания на A+/A/B, которая, по нашему мнению необходима, в свете большого числа разнообразных версий и методов сглаживания.

Мы открыли новые возможности измерения и сравнения пропускной способности видеопамяти (по нашим сведениям, этого раньше никто не делал), а также сравнения видеокарт с учётом теплового пакета и температурного троттлинга, вместо чистых измерений частоты кадров.

Мы разобрались (надеемся) в таких запутанных понятиях, как влияние PCIe на производительность, возможность возникновения узкого места на этой шине, узнали, как работает сглаживание, видеопамять, чем друг от друга отличаются разъёмы дисплея, почему разные производители предлагают проприетарные технологии и как видеокарты снижают скорость при перегреве.

Вся информация была собрана в трёх статьях. Мы надеемся, что они станут полезным справочным материалом, как для опытных сборщиков, так и для геймеров, желающих получить максимальную отдачу от своих систем. Ведь дополнительные знания никогда не бывают лишними.

Мы поговорили о понятии ценности продукта с более субъективной точки зрения, нежели в наших стандартных сравнениях цены /производительности. В процессе обсуждения наряду с уже устоявшимися понятиями средней частоты кадров, частоты кадров в динамике и даже колебаний времени кадра, были затронуты более сложные в оценке особенности, такие как специфические технологии производителей, добавляющие стоимость.

• Мы бы хотели расширить тесты на уровне звука 40 дБ(A) и добавить тесты на 50 дБ(A) для новых видеокарт, включая образцы партнёров AMD и Nvidia
• Нам бы хотелось более подробно рассмотреть новые платформы Haswell-E и последние видеокарты на базе Maxwell
• Мы бы хотели поблагодарить наших читателей, которые не устают читать длинные, технические статьи и оставлять ценные комментарии. Надеемся, что так и будет продолжаться!

Методов сглаживания придумано множество. На протяжении длительного времени они видоизменялись и улучшались. И по прошествии многих лет, их накопилось так много, что не всегда понятно пользователю и вводит его в ступор при выборе настроек в играх и приложениях. В этой статье попробуем дать описание наиболее известным, которые условно делятся на два типа:

1. когда применяются в момент формирования и построения сцены.
2. когда используется фильтр к уже готовому изображению (постобработка).

При чем, одновременно можно использовать оба метода сразу. Какой выбрать исходя из эстетических соображений и ресурсов видеокарты, решать конечно индивидуально.

Начнем с того, что AA (Anti-Aliasing, Сглаживание ) - способ устранения "ступенчатости" на краях объектов, линий, которые находятся под наклоном и не являются ни строго вертикальными и ни строго горизонтальными. Особенно "лесенка" заметна на стыках полигонов с разными цветами.
В играх может использоваться, когда видеокарте не хватает мощности для вывода изображения в высоком разрешении, где все детали плавные и приятны глазу. Если AntiAliasing отрабатывает хорошо и качественно, то из-за этого страдает производительность, падает фпс в играх. Если сглаживает плохо, то страдает графика, появляется замыливание картинки, артефакты. Поэтому, если есть возможность играть при высоком разрешении и фпс при этом падает не на много, не включайте AA, играйте на высоком. Так же из особенностей, сглаживание "лесенки" может быть включено на уровне настроек видеокарты и при этом еще и на уровне приложений. Эффект при этом "усиливается", если используется первый и второй тип сглаживания. Поэтому если собрались испытывать антиальясинг, убедитесь чтобы оно было включено где то в одном месте, дабы не получить замыленность.

Первый тип

Влияние на фпс прямое, в зависимости от метода и пропускной способности видеопамяти.

SSAA (SuperSample Anti-Aliasing , Избыточная выборка сглаживания) - Самое тяжелое, но и самое качественное и жутко нагружающее видеокарту. В ускорителях применяется регулярная маска размером от 2x1 до 4x4. От этого и появляется нагрузка, при разрешении 1920x1440 и маске 2х2 строится кадр с разрешением 3840х2880 (что требует памяти в 4 раза больше), после этого, усредняются цвета всех суб-пикселей в маске и уже после кадр сжимается и подается на вывод на экран в исходном разрешении.
Существовала технология в основном до DirectX 8, пока не появился MSAA. Из-за большого влияния на фпс от него отказались. Но так как мощность видеокарт перманентно росла, NVIDIA его вернули в строй и используется для игр с поддержкой DX9, DX10, DX11.
Хотите 60 фпс? Тогда сами сможете прикинуть под какой нагрузкой будет работать видеоадаптер. Однако, от картинки вы получите наслаждение. Данный метод рекомендуется обладателям производительных видюх для современных игр.

MSAA (MultiSample Anti-Aliasing , Множественная выборка сглаживания) - пришел на смену SSAA, потребляя меньше ресурсов, но и результат дает немного другой. Изображение по-прежнему рендерится в большем разрешении, но производительность достигнута за счет AA только краев объекта, а не всей картинки как в SSAA. Из минусов, на прозрачных полигонах (стекла, вода..) данный метод не работает, поэтому лесенку иногда можно лицезреть. И так как сглаживается только часть изображения, то можно наблюдать еще и артефакты. Плюс несовместимость с методом отложенного освещения. Нужно помнить, что MSAA выгоднее юзать на низких разрешениях. Чем оно выше, тем накладнее по ресурсам. Так же рекомендуется обладателям топовых видеокарт, с большим количеством видеопамяти.

CSAA (Coverage Sampling Anti-Aliasing , Выборка сглаживания с перекрытием) - это продолжение эволюции SSAA->MSAA->CSAA, который сохранил совместимость с алгоритмами используемых в железе. Улучшение достигнуто за счет того, что в буфер кадра передается еще информация о субсэмпле с соседнего пикселя. Что в итоге помогает рассчитать более качественное сглаживание.
При равных уровнях (4,8..) CSAA и MSAA, качество кадра всегда будет у CSAA выше, а по производительности они друг другу не будут уступать.

Другими словами:
SSAA - сглаживает всю сцену
MSAA - сглаживание происходит только по краям объектов
CSAA - за счет добавления сэмплов перекрытия, сглаживание краев объектов происходит с учетом соседних пикселей. Т.е. тут сделан упор на качество кадра, практически при том же уровне уровне нагрузки на видеокарту, что и у MSAA.

FSAA (Full Scene Anti-Aliasing, Полноэкранное сглаживание) - То же что и SSAA, но от AMD и с небольшими отличиями.

QCSAA (Quality Coverage Sampling Anti-Aliasing , Выборка сглаживания с перекрытием ) - не трудно догадаться, что это улучшенная версия CSAA, только использует вдвое больше сэмплов для анализа

EQAA (Enhanced Quality Anti-Aliasing , Сглаживание повышенного качества) - У NVidia - CSAA, у AMD - EQAA. Отличаются положениями сэмплов и в зависимости от режима их количеством.

AAA (Adaptive Anti-Aliasing, Адаптивное сглаживание) - Как известно у MSAA есть проблема при сглаживании краев на прозрачных объектах. Данный способ призван устранить такую проблему. Является синергией мультисемплинга (MSAA) и суперсемплинга (SSAA). Как можно догадаться, данный вид ресурсоемок и рекомендуется обладателям топ карт. Используется у AMD.

TrAA (Transparency Anti-Aliasing , Прозрачное сглаживание) - тоже что и AAA, только от NVIDIA.

TrAAA (Transparency Adaptive Anti-Aliasing , Адаптивное Прозрачное сглаживание) - см. TrAA

TrMSAA (Transparency Multi-Sampling Anti-Aliasing, Прозрачная множественная выборка сглаживания) - использует краевой метод (MSAA) для прозрачных объектов. Разновидность TAAA. Может обозначаться как TMAA

TrSSAA (Transparency Super-Sampling Anti-Aliasing, Прозрачная полноэкранная выборка сглаживания) - использует полноэкранное сглаживание (SSAA) для прозрачных объектов. Разновидность TAAA. Может обозначаться как TSAA

OGSSAA (Ordered Grid SuperSampling Anti-Aliasing, Избыточная выборка сглаживания с упорядоченной решеткой) - Классический SSAA в котором используется решетка с упорядоченной выборкой, выровненная по вертикали и горизонтали.

RGSSAA (Rotated Grid SuperSampling Anti-Aliasing, Избыточная выборка сглаживания с повернутой решеткой) - Все тот же SSAA, с уточнением расположения решетки наклоненной под определенным углом. Данный метод показывает качество немного лучше, чем OGSSAA, при почти горизонтальных или вертикальных краях объектов (слегка наклоненных).

SGSSAA (Sparse Grid SuperSampling Anti-Aliasing , Избыточная выборка сглаживания с разряженной решеткой ) - выборки располагаются на регулярной сетке, как в OGSSAA. Но выборка производится лишь на некоторых узлах сетки. Здесь заложен компромиссный подход между производительностью и качеством изображения. Метод используется у NVidia

JGSSAA (Jittered Grid Super-sampling Anti-aliasing, Избыточная выборка с искаженной решеткой) - каждый пиксель так же разбивается на субпиксели, но выборка сэмплов располагается случайно (Стохастическая) или со смещением внутри субпикселя.

HRAA (High-Resolution Anti-Aliasing , Полноэкранное сглаживание для высоких разрешений) - метод полноэкранного сглаживания в NVIDIA с 5-ю сэмплами. Качество как 4xSSAA, по нагрузке как 2xSSAA.

HRAA (Hybrid Reconstruction Anti-Aliasing, Гибридное сглаживание) - решение использующее лучшие практики, на основе краевого метода (MSAA, CSAA), постобработки с аналитикой и временного антиалиасинга.

EDAA (Edge Detect Anti-Aliasing, Краевое сглаживание) - так же краевой метод + обсчитываются контрастные переходы еще и на объектах и текстурах. Что в итоге сильнее садит fps. Условно можно назвать это аналогом CSAA, только от AMD. Это разновидность CFAA, описанного ниже.

CFAA (Custom Filter Anti-Aliasing , Специализированные фильтры сглаживания) - Детище AMD. Включает в себя 4 фильтра: box, narrow-tent, wide-tent, edge-detect. Каждый фильтр, это разный подход к реализации того же MSAA.
box - стандартный подход к MSAA
narrow-tent - аналог CSAA
wide-tent - так же аналог CSAA, только количество субпикселей больше в два раза
edge-detect - при проходе фильтра edge detection по отрендеренному изображению, для определенных им пикселей, которые определяются как границы полигонов или резкие цветовые переходы, используется более качественный метод антиалиасинга с большим количеством сэмплов, а для остальных пикселей с меньшим.

QAA (Quincunx Anti-Aliasing, Шахматное сглаживание) - метод от NVidia, в основе которого лежит учет не только своих субпикселей, но и данные берутся от соседних. При этом, при расчете финального цвета, свой сэмпл имеет вес больше, чем данные с соседних. В расчет берется 5 точек. По качеству 2xQSAA, приблизительно так же выглядит как 4xMSAA.

FAA (Fragment Anti-Aliasing, Частичное Сглаживание) - разработана компанией Matrox. Сглаживание применяемое к краям объектов. Отличие от SSAA и MSAA, в том, что края и сами объекты не увеличиваются в несколько раз по маске. Каждый пиксель делится на 16 частей и если покрытие полное, то пиксель отправляется в кадровый буфер, если неполное, то уходит в отдельный буфер. Такой пиксель считается фрагментированным, при чем в дальнейшем над ним проводится анализ и он видоизменяется. Такая реализация очень сильно экономит ресурсы видеокарты. Но есть и проблема, алгоритм определения краев не всегда корректно обнаруживает те самые края. Проблема с прозрачными объектами во всей красе.

TXAA (Temporal approXimate Anti-Aliasing , Временное приблизительное сглаживание) - технология от Nvidia, которая использует основу MSAA. В формуле расчета используется время, данные по пикселям из предыдущих кадров и данные из обрабатываемой сцены. После чего происходит усреднение по цвету. Это позволяет избавиться от мерцания и дерганья объектов в игре. Вдали дает качественную картинку, однако немного мылит близкие объекты и требования к ресурсам почти как для MSAA, хотя качество при тех же значениях лучше.
Со слов производителя, TXAA 2x сравнимо по качеству с 8xMSAA, но при по затратам производительности сопоставимо как с 2xMSAA, а TXAA 4x выше по качеству чем 8xMSAA, но по затратам производительности сопоставимо как с 4xMSAA. Отлично подходит для сглаживания в динамике.

TSSAA (Temporal Super Sampling Anti-Aliasing, Временная избыточная выборка сглаживания) - Этот метод, что и TXAA, только не привязан к видеокартам NVIDIA и завязана на суперсэмплинг.

Второй тип
Влияние на фпс слабое. Так называемые методы пост-обработки, когда сглаживание происходит в момент вывода изображения на экран.

FXAA (Fast approXimate Anti-Aliasing , Быстрое приблизительное сглаживание) - разработка NVidia. Из названия видно, что это более производительное сглаживание по-сравнению с традиционным MSAA. Алгоритм использует простой способ обнаружения разрыва цветов фигур. В момент вывода изображения на экран усредняются по цвету все соседние пиксели. Это не нагружает видеокарту, но жутко мылит кадр. Далекие и затуманенные объекты в игре будут почти не узнаваемы. Такое сглаживание имеет смысл включать на слабых машинах, ноутбуках, нетбуках и прочих эконом вариантах.

MLAA (MorphoLogical Anti-Aliasing , Морфологическое сглаживание) - условный аналог FXAA. Методика придумана компанией Intel. Алгоритм, ищет пиксельные границы на каждом кадре, похожие на Z, L и U буквы и смешивает цвета соседних пикселей, входящих в каждую такую часть. Алгоритм переведен на использование процессора, а не GPU. Отсюда можно рекомендовать его обладателям слабых видеокарт и с более менее производительным процессором. Из-за более сложного алгоритма изображение получается более качественным, чем с FXAA. Имеется реализация у AMD, но технически может использовать и NVidia. Есть проблема: сглаживание не отрабатывает на прозрачных текстурах. Поэтому в довесок этой постобработки нужно подключать еще и TrAA для улучшения изображения. Время обработки занимает 0,9 мс. Так же есть методики MLAA реализованные на GPU.

SRAA (Subpixel Reconstruction Anti-Aliasing , Субпиксельное восстанавливаемое сглаживание) - новый двухпроходный алгоритм от NVidia. SRAA очень схожа с MLAA , но работает с буферами глубины и картами нормалей, из-за чего лучше определяет границы для сглаживания и затененные края. Время выполнения в целом очень низкое, основное время в алгоритме уходит на обработку затенения. На выходе могут появляться артефакты. Для сравнения на сглаживание изображения с разрешением 1280×720 методом SSAA уходит около 5-10 мс, а у SRAA примерно 1,8 мс.

SMAA (Enhanced Subpixel Morphological Anti-Aliasing , Субпиксельное морфологическое сглаживание) - комбо из MSAA/SSAA и MLAA. По сути несколько улучшенный MLAA с добавлением локального контраста и поиском паттернов. Иногда может добавляться еще и временная избыточная выборка. Ресурсов потребляет больше чем MLAA, но задействует при этом видеокарту, а не процессор.
Можно встретить разновидности:

• SMAA 1x : классический алгоритм SMAA, включающий точный поиск расстояний, работа с локальным контрастом для определения краев, геометрических объектов и поиск диагональных линий. Время обработки занимает 1,02 мс.
• SMAA T2x : SMAA 1x +техники из TSAA. Время обработки занимает 1,32 мс.
• SMAA S2x : SMAA 1x +техники из MSAA. Время обработки занимает 2,04 мс.
• SMAA 4x : SMAA 1x +техники из SSAA/MSAA и TSAA/TMSAA. Время обработки занимает 2,34 мс.
  

CMAA (Conservative Morphological Anti-Aliasing , Консервативное морфологическое сглаживание) - среднее между FXAA и SMAA 1x. Идеально подходит для слабых и средних графических процессоров. Отличие от FXAA происходит за счет обработки линий краев длиной до 64 пикселей. Используется алгоритм, с обрабатыванием только симметричных разрывов цветов, чтобы избежать ненужного размытия. Отличие от SMAA 1x происходит за счет менее полного сглаживания объектов, т.к. обрабатывается меньше типов фигур и обладает повышенной временной стабильностью, т.е меньше мерцаний объектов.

03. 09.2018

Блог Дмитрия Вассиярова.

Что такое сглаживание в играх или технология комфортного изображения

Доброго времени суток, вам, мои дорогие читатели. И сегодня я подготовил материал на тему что такое сглаживание в играх. Среди геймеров этот вопрос является одним из самых актуальных. Поскольку знание нюансов используемых при этом технологий позволяет найти оптимальный компромисс между стоимостью аппаратной платформы, качеством картинки на экране и реалистичностью игрового процесса.

Откуда берутся «ступеньки»?

Сначала разберемся в терминологии. Многие привыкли, что гладкость относиться к характеристикам фактуры поверхности и определить её можно при тактильном контакте. Она менее шершавая. А значит на ее поверхности меньше элементов, выходящих за пределы какой-то условной линии. Как все это соотносится к компьютерному изображению?

Да очень просто.

Ввиду пикселизации картинки получить идеально ровную линию, не соосную с решеткой матрицы экрана, практически невозможно. Возьмите из тетради лист в клетку и, представив, что это пиксельная разбивка. Нарисуйте линию под углом в 45 или 30 градусов.

Максимум, что у вас поучится – это фигура, напоминающая ступеньки. То же самое происходит и с любыми (прямыми и кривыми) линиями на экране монитора (попробуйте в Paint). Причем это заметно даже на экранах с высоким разрешением и реально раздражает наше зрение.

Графическое «шлифование» линий

Но оказывается, данный визуальный эффект можно нивелировать, используя технологию сглаживания: нужно сделать так, чтобы края не были такими режуще четкими. И поскольку пиксели мы перемещать не можем, то достаточно, за счет использования в них промежуточных полутонов, сделать более плавный граничный переход между двумя разноцветными фигурами.

Такая технология «antialiasing», создана еще в 1972 году в Массачусетском технологическом институте. Изначально разработка Architecture Machine Group предназначалась для более комфортного (для пользователя) отображения текста.

По мере появления боле совершенного программного продукта с качественным видеоконтентом совершенствовалась и технология сглаживания. Но именно с активным развитием современных видеоигр, предназначенных для создания максимально реалистичного виртуального мира, появилось и множество методов антиалиасинга. Их комплексное использование дает действительно потрясающий эффект, однако для его достижения нужны соответствующие аппаратные ресурсы.

Чтобы получить четкое представление о технологиях сглаживания необходимо знать, что и когда является объектом программной обработки. Для начала напомню, как формируется изображение:

• математическую трехмерную модель обрабатывает видеокарта (описывает и создает и размещает образы, задействованные в изображении);
• на них накладываются текстуры, детали, тени, видеоэффекты;
• готовая трехмерная модель подвергается рендеригну, вследствие чего формируется двумерное изображение для очередного кадра.

Antialiasing можно производить как на стадии создания трехмерного пространственного образа, так и на плоской картинке, подготовленной видеокартой к отправке на экран. На что влияет выбранный способ обработки не трудно догадаться. В первом случае задействуются практически ресурсы GPU и VRAM, но ведь они для этого и предназначены. Исходя из этого, различают следующие технологии сглаживания:

Обработка с масштабированием в процессе формирования 3D образов

Первый способ SSAA (SuperSample Anti-Aliasing) был задействован еще в DirectX 7. Чтобы подобрать правильные полутона на граничных пикселях необходимо изначально создать модель в более высоком разрешении. Далее рассчитать параметры сглаживания и снова уменьшить образ с учетом прорисовки граничных пикселей. Что это дает и как работает сглаживание?

• Например, у нас есть белое поле 10 х10 пикселей в котором нарисован черный круг (для этого рисуем его циркулем, и те квадраты, в которые он попадают, закрашиваем).
• Теперь каждый наш исходный пиксель разобьем на 4-е части (то есть, образуем сетку 20 х 20) и выполним ту же операцию с рисованием круга.

• Получим ситуацию, в которой внутри исходных граничных пикселей будет закрашено 1, 2, 3 или 4 субпикселя. В соответствие с этими значениями объединяющие их исходные пиксели заливаем соответственно различными оттенками серого, с насыщенностью в 25%, 50%, 75% или снова полностью черным.

После этой операции, взглянув на наше изображение круга в сетке 10 х 10 с некоего расстояния, увидим более ровную (без «лесенки» по краям) и приятную глазу фигуру.

Чем большее увеличение мы используем для обработки, тем более точным и правильным получается наше сглаживание. На практике программно предусмотрены варианты 2х, 4х, 8х и 16х масштабирование.

Как это повлияет на железо?

Не трудно подсчитать, что для изображения 1280×1024 обработка с коэффициентом 8х потребует нагрузки на видеокарту, соответствующую модели разрешением 10240 х 8192 (не забывайте, что на данной стадии мы работаем с трехмерными изображениями). Поэтому неслучайно данный метод обработки называется Избыточная выборка сглаживания. И вы подумайте, стоит ли включать его, если у вас на ПК слабое железо

Данная технология не могла оставаться такой ресурсоемкой. И в качестве альтернативы была предложена ее версия MSAA (Multisample anti-aliasing). Ее основное отличие от предыдущей в том, что сглаживание применялось только к видимым линиям и поверхностям (что вполне логично).

В результате такой обработки обнаруживался один существенный для игровых гурманов косяк: объекты, размещенные под водой или за стеклом, выглядели более четкими и резкими.

Nvidia решила доработать MSAA и создала способ сглаживания с выборкой охвата – CSAA (Coverage Sampling anti-aliasing). Здесь активно используются программные алгоритмы обработки графики, предусмотренные в самом GPU чипе.

При этом в расчете сглаживания участвуют точки основного и фонового объекта. Такая технология существенно экономит ресурсы. Ведь для получения качественного результата ей достаточно использовать меньшую кратность увеличения образа.

На основе вышеописанных разработок NVidia создала способ, позволяющий выполнять сглаживание в контексте изменяющейся сцены. Что позволяет даже при низком фпс практически исключить дергание и мерцание отображаемых в каре объектов.

Это технология TXAA (Temporal approXimate Anti-Aliasing, Временное приблизительное сглаживание). В алгоритме, с учетом времени учитывается пиксели из предыдущих и обрабатываемых кадров с последующим цветовым усреднением.

Постобработка готовых кадров

Но совсем необязательно применять сглаживание к объемным 3D моделям. Ведь аналогичную обработку можно выполнить уже после рендеринга.

• Для обладателей слабого компьютерного железа NVidia предложило довольно эффективное решение FXAA (Fast approXimate anti-aliasing). Если верить названию, работает оно достаточно быстро, что достигается обработкой уже готовых изображений. Для контурных линий применяются математические методы обработки цвета, которые позволяют получить ярко выраженное сглаживание. Иногда даже черезчур «гладкое», ведь недостатком данного способа является чрезмерное размыливание картинки. Но все-таки получаемый результат делает изображение более приятным, чем до обработки.

• Тем, у кого вообще графическая карта не предназначена для современных игр, но имеется мощный CPU, компания Intel предлагает свой аналог вышеописанного способа MLAA . Обработка происходит медленнее, но зато разработчикам удалось избавиться от заметного размыливания.

• Учитывая тенденцию с повышению fps видеопотока, специалисты из NVidia создали специально для этих условий технологию MFAA (Multiframe Sampled Anti-Aliasing). Чтобы ускорить обработку кадров здесь используется уникальный и простой алгоритм. Внутри пикселя, через которые проходит линия контура, создается две условные точки. И в зависимости от взаимного расположения линии и маркеров устанавливается цветовое значение.

Я представил вам только самые распространенные способы антиалиасинга, которые дают представление о самом процессе обработки. На самом деле сейчас существует достаточно большое количество технологий сглаживания. Рассказ о которых займет очень много времени.

Надеюсь, статья была для вас полезной и интересной. На этом прощаюсь, удачи и приятной картинки в играх.