FXAA - што гэта? Метад згладжвання. Згладжванне ў гульнях

Ужо прайшоў той час, калі гульні ўражвалі выключна сваім геймплэем: гулец даўным-даўно стаў патрабавальным і, у прыватнасці, патрабавальным да якасці прадстаўленай на экране карцінкі. Пры гэтым мала хто ведае, што для забеспячэння высокай ступені якасці сёння шматлікімі распрацоўшчыкамі гульняў выкарыстоўваецца згладжванне FXAA. Што гэта такое - сёння вядома далёка не ўсім геймерам, таму шмат хто і задумваюцца, ці варта ўвогуле ўключаць гэтую функцыю.

Пераважная большасць гульцоў добра ведае аб тым, што ўяўляюць сабой так званыя лесвічкі па краях аб'ектаў, а таксама пра тое, як можна вырашыць дадзеную праблему, выкарыстаўшы «anti-aliansing» або проста «згладжванне».

Што такое згладжванне?

Згладжванне - гэта нядрэннае з'ява, бо значна павялічваецца ўспрыманне карцінкі, а ў сучасных рэаліях тыя гульні, у якіх яно не выкарыстана, у канчатковым выніку часцей за ўсё аказваюцца асвісталі. Пры гэтым нездавальняючым застаецца тое, якім чынам рэалізуецца згладжванне FXAA. Што гэта такое, многіх карыстальнікаў можа нават не цікавіць, аднак на самай справе менавіта рэалізацыя ўплывае на якасць канчатковай карцінкі.

Дрэнная рэалізацыя часта аказваецца прычынай таго, што мэтавае абсталяванне мае недастатковую вылічальную магутнасць. Вядома, у выгадных умовах тут аказваюцца тыя людзі, якія аддаюць перавагу гуляць на ПК, так як у дадзеным выпадку магутнасць абсталявання непасрэдна залежыць ад матэрыяльных магчымасцяў яго ўладальніка, аднак апэратарам часцей за ўсё здавольваюцца менавіта геймплэем, так як якасць графікі ў пераважнай большасці выпадкаў на кампутарах значна лепш у параўнанні з тым, якую графіку маюць кансольныя гульні. Аднак кожны чалавек самастойна выбірае, дзе і на чым яму гуляць.

Што такое FXAA?

Адразу варта адзначыць, што ўжо досыць даўно игроделами выкарыстоўваецца тэхналогія згладжвання FXAA. Што гэта такое, тады яшчэ не ведалі, але першае яго выкарыстанне сустракаецца ў ММО Age of Conan, а таксама ў вядомым па ўсім свеце шутэры FEAR У гэтых гульнях, праўда, выкарыстоўвалася толькі першапачатковая версія дадзенага згладжвання, якая на той момант ўяўляла сабой не самае прадукцыйнае рашэнне.

У наш час у гульнях выкарыстоўваецца некалькі іншы фармат FXAA. Што гэта такое? Расшыфроўваецца як Fast approximate Anti-Aliasing, што ўяўляе сабой больш эфектыўнае рашэнне ў параўнанні з традыцыйнай тэхналогіяй MSAA. Гэта однопроходная піксельных шэйдараў, пры дапамозе якога аблік выніковага кадра ажыццяўляецца яшчэ на этапе постапрацоўку. Дадзены Шейдер ствараўся ў якасці больш хуткага рашэння, якое з'яўляецца менш патрабавальным да памяці ў параўнанні з вышэйазначанымі, аднак за свае перавагі тэхналогія расплачваецца дакладнасцю працы, а таксама якасцю. Убачыўшы гэта, многія могуць палічыць, што тэхналогія неактуальная. На самай справе гэта не зусім так.

У чым перавагі гэтага метаду?

Згладжванне FXAA адрозніваецца цэлым шэрагам пераваг, уключаючы палепшанае згладжванне так званых субпикселей і спекуляров. У афіцыйным дакуменце распрацоўшчык дадзенай тэхналогіі Цімаці Лоттс кажа пра тое, што яго прадукт з наладамі сярэдняй якасці ажыццяўляе постапрацоўку кадраў дазволам 1920х1200 на аснове GTX 480 з хуткасцю менш за адну мілісекунды.

Асноўныя перавагі, якія мае згладжванне FXAA, заключаюцца ў тым, які менавіта тут выкарыстоўваецца алгарытм згладжвання субпикселей, які працуе больш эфектыўна па параўнанні з алгарытмам MLAA, што з'яўляецца цалкам дастатковым для працы абсталявання, якое працуе на ўзроўні DirectX9. Гэта значыць, у дадзеным выпадку ажыццяўляецца постапрацоўку ў адзін праход, і самым цікавым з'яўляецца поўная незалежнасць ад таго, які выкарыстоўваецца GPU Compute API. Аднак тут ёсць і адзін мінус - распрацоўшчыкі павінны гэтую тэхналогію ў абавязковым парадку ўбудоўваць у розныя гульні. У той жа час традыцыйныя тэхналогіі згладжвання працуюць або жа, наадварот, не могуць працаваць на ўзроўні драйвераў. Такім чынам, пакуль праграмісты будуць выкарыстоўваць у сваіх рухавічках метад экспанентна згладжвання і пры гэтым не будуць прымяняць у сваіх рухавічках код FXAA, немагчыма будзе дабіцца неабходнага эфекту, так як уключыць код звонку да нядаўняга часу было немагчыма.

Як была вырашана праблема?

З цягам часу было прынята рашэнне першапачаткова ўвесці код FXAA ў бібліятэку d3d.dl, з прычыны чаго з'явілася магчымасць гнуткай налады выніку праз розныя канфігурацыйныя файлы, а таксама ўключэнне ці ж выключэнне FXAA пры дапамозе кнопкі [Pause]. Дадзены набор файлаў першапачаткова капіюецца ў дырэкторыю, дзе прысутнічае выкананы файл прыкладання DX9, а гэта дадатак пры запуску будзе падхапляць бібліятэку, у якой прысутнічае патрэбны код. Пры гэтым, так як распрацоўшчык тэхналогіі ўкаранення дадзенага кода ў бібліятэку першапачаткова паклапаціўся пра тое, каб вынікі працы былі змешчаныя ў лог, карыстальнікі актыўна пачалі вызначаць багі ў працы гэтай тэхналогіі, якія досыць хутка выпраўляліся. З цягам часу з'явіліся таксама «ін'екцыі» з кодам для фарматаў DirectX 10 і 11.

Як праверыць?

Найбольш відавочна вызначыць эфект ад таго, што выкарыстоўваецца метад экспанентна згладжвання і FXAA, можна ў гульні World of Tanks.

Калі згладжванне FXAA не выкарыстоўваецца, пачынаюць праяўляцца відавочныя «эскалатары», і нягледзячы на тое, што мадэлі танкаў могуць быць досыць вялікімі, а таксама будуць адрознівацца прыстойнай дэталізацыяй, артэфакты праяўляюцца вельмі прыкметна, і ў асаблівасці гэта тычыцца розных тонкіх аб'ектаў. Тэхналогія убудаванага згладжвання спрабуе нейкім чынам змазваць краю аб'ектаў, але робіць гэта даволі пасрэдна, не кажучы ўжо пра тое, што месцамі карцінка можа быць размытай.

У чым выяўляюцца змены?

Пасля таго як уключаецца FXAA tool, вынік становіцца наяўнасці: артэфакты цалкам знікаюць, аднак з'яўляецца некаторая размытасць карцінкі. Акрамя гэтага, ёсць таксама унікальны варыянт FXAA Sharpen. Распрацоўшчык тэхналогіі ў адной з версій дадаў фільтр рэзкасці, які быў узяты з MPC-HC, пры гэтым канчатковы вынік апынуўся цалкам прыстойным: размытасці цалкам знікаюць, тэкстуры атрымліваюць яшчэ больш рэзкі выгляд у параўнанні з арыгіналам, а «лесвічкі», нягледзячы на выкарыстанне дадзенага фільтра, практычна цалкам адсутнічаюць. Цяпер вы ведаеце, што такое FXAA ў гульнях тыпу World of Tanks. З-за таго што аўтары першапачаткова не планавалі такую рэзкасць тэкстуры, магло трохі «выбіваць» вежы, але ў гульнявым працэсе гэта з'яўляецца практычна незаўважным.

Прадукцыйнасць тут практычна не памяншаецца. Вядома, рухавічок World of Tanks працуе некалькі дзіўным чынам, таму воплескі ці ж, наадварот, падзення прадукцыйнасці ў канчатковым выніку могуць выяўляцца літаральна з нічога.

NoAA, SMAA або FXAA

Калі параўноўваць рэжымы «noAA» або SMAA і «FXAA Sharpen», то карцінка значна змяняецца ў лепшы бок у апошнім выпадку. Адзіным выключэннем тут з'яўляецца які выкарыстоўваецца фільтр рэзкасці, які празмерна тонкія лініі звужае яшчэ больш, у прыватнасці, гэта асабліва прыкметна ў навясной прыцэле артылерыі. Пры гэтым колькасць кадраў у секунду ў варыянце FXAA значна перавышае папярэдні варыянт.

У працэсе правядзення працяглых тэстаў было вызначана, што пад час выкарыстаньня FXAA прадукцыйнасць падае прыблізна на 10-12%, у той час як у выпадку, калі выкарыстоўваецца метад згладжвання MSAA 4x, якасць якога канкуруе на сённяшні дзень з тэхналогіяй FXAA, і зусім праяўляецца падзенне прадукцыйнасці на 50% і больш.

Update

У 2011 годзе з'явілася таксама наладжвальная версія ін'екцыі, у якую былі ўключаны ўсе вышэйпералічаныя варыянты FXAA і іх перавагі. У гэтую зборку прысутнічала досыць вялікая колькасць фільтраў, сярод якіх варта вылучыць:

• Размыццё.
• Виньетирование.
• Насычэнне колерам.
• Сепию.
• І мноства іншых.

Усё гэта дастаткова проста наладжваецца праз адзін файл, і самае карыснае ў дадзеным выпадку: налады без працы можна змяніць нават падчас гульні, дастаткова проста згарнуць прыкладанне, адкрыць рэдактар налад, разгарнуць прыкладанне і атрымліваць асалоду ад новымі наладамі без неабходнасці перазапуску цікавіць вас прыкладання. Такім чынам, атрымалася цалкам выключыць блякласьцю пасля актывацыі фільтра рэзкасці, забяспечваючы больш дакладную карціну, у якой адсутнічаюць «лесвічкі» размыцця і дасягнута высокая якасць тэкстур.