Jak vyhladit obraz (úvod do antialiasingu)

V čem spočívá technika zpracování obrazu antialiasing, zkráceně AA? Je to metoda zpracování výstupního obrazu, která potlačuje chyby při zobrazování. Kdy se používá a jaké má výsledky?

Antialiasing (česky vyhlazování) je odvozen od pojmu aliasing. Aliasing je jev, který se vyskytuje v počítačové 3D grafice od nepaměti, a to proto, že žádný sebelepší počítač nedokáže operovat s absolutně nekonečnými a přesnými čísly. Vzniká v okamžiku, kdy se při vzorkování zobrazí do oblasti s vyšší frekvencí dat data s frekvencí nižší. Tento případ nastává například v okamžiku přechodu hrany jednoho objektu na pozadí, které se za hranou objektu nachází. Aliasing můžeme také chápat jako podvzorkování - downsampling. Chyby, které podvzorkováním vznikají, se nazývají jaggies a moiré. Zatímco jaggies jsou způsobené grafickou kartou a její nepřesností, moiré je chyba monitoru.

 moire aliasing

                                      Moiré                               Jaggies

Antialiasing potlačuje jaggies a zarovnává hrany

A nyní už se dostáváme k samotnému antialiasingu (AA). AA je metoda zpracování výstupního obrazu, která potlačuje jaggies a zarovnává zubaté hrany. Otázka ovšem je, jestli je taková úprava žádoucí a zda nebude mít na výslednou scénu neblahé dopady. Je totiž dost možné, že ve scéně je tak vysoké množství hran, na které se vyhlazování uplatní, že se potom operace může projevit rozostřením obrazu. Takový obraz potom opravdu nevypadá pěkně a AA je lepší raději vypnout.

antialiasing

Bez vyhlazování       S vyhlazováním

AA se v počítačové grafice používá v několika intenzitách. Jde o tyto hodnoty: 2x, 3x Quincunx(pouze nVidia), 4x a nakonec 4x SuperSampling. Logické samozřejmě je, že čím větší je intenzita vyhlazování, tím lépe vykreslená scéna vypadá. Kámen úrazu je ale v tom, že antialiasing působí docela značné ztráty na výkonu grafické karty. Poslední řada grafických čipů (NV40 a R420) představuje docela zdařilý pokus, jak zamezit vysokým poklesům výkonu. Na následujících obrázcích můžete porovnat, jak moc se od sebe jednotlivé stupně antialisingu liší. Renderoval jsem v programu 3dMark 03.

s_00 s_2x s_3x s_4x

s_s4

Jak antialiasing funguje?

Každá hrana je přechod mezi barvou předmětu v popředí a barvou pozadí. Pokud je tento přechod moc prudký, vznikají jaggies. Řešením je tedy tento prudký přechod zmírnit. Realizace probíhá pomocí dopočítávání odstínů barev na hranách a zuby tak opticky zmizí. V současné době se používají dvě různé metody vyhlazování: SuperSampling a MultiSampling.

  • SuperSampling - každá scéna se renderuje několikrát, výsledný obraz je tvořen prolnutím těchto dílčích obrazů
  • MultiSampling - využívá z-bufferu, ze kterého využije pouze postižené hrany, čímž dochází k úspoře výkonu

s_komplet

Poslední obrázek je koláž z testu FSAATest, který je volně stažitelný na internetu. Každý kvadrant byl renderován při použití různých stupňů antialiasingu. Bohužel jsem byl nucen obrázek zmenšit a tak nejsou rozdíly moc patrné. Ale pokud na něj kliknete zobrazí se vám ve své původní velikosti (800x600, BMP, 1,4MB!)

V dohledné době se můžete těšit na článek o filtrovacích metodách grafických karet, speciálně anizotropním filtrování.

  • Nejčtenější

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

v diskusi je 125 příspěvků

26. března 2024

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo...

Z jaderné triády zbyly Britům už jen ponorky. A ty musejí posílit

v diskusi je 76 příspěvků

27. března 2024

Jadernou triádu tvoří strategické bombardéry s jadernými zbraněmi, mezikontinentální balistické...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Hlučínsko patří nám. Před 100 lety byl podepsán definitivní protokol o hranici

v diskusi je 41 příspěvků

28. března 2024

Před 100 lety definitivně skončily tahanice o československo-německé hranice. 28. března 1924 byl...

Rusko zastavilo odlet na ISS s první Běloruskou, letět měla i Američanka

v diskusi je 50 příspěvků

21. března 2024  10:23,  aktualizováno  14:26

Ve čtvrtek 21. března se necelých deset minut před půl třetí odpoledne měla vydat na Mezinárodní...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Načapali jsme otesánka, který se velkého sousta nezalekne. Boeing 747-400F

v diskusi je 8 příspěvků

21. března 2024

Poté, co na Letiště Václava Havla Praha přestaly v barvách Qatar Airways létat nákladní Boeingy...

Dočasná raketa se po téměř 70 letech loučí. Bude startovat naposledy

v diskusi jsou 4 příspěvky

28. března 2024  15:36,  aktualizováno  19:54

Tento čtvrtek stojí na startovací rampě mysu Canaveral poslední potomek raket Thor, nosič Delta IV...

Američané odepsali modul, který je vrátil po půl století na Měsíc

v diskusi je 20 příspěvků

28. března 2024,  aktualizováno  11:41

Od začátku letošního roku je na Měsíci a kolem něj poměrně rušno. Vedle řady sond, které zamířily...

Hlučínsko patří nám. Před 100 lety byl podepsán definitivní protokol o hranici

v diskusi je 41 příspěvků

28. března 2024

Před 100 lety definitivně skončily tahanice o československo-německé hranice. 28. března 1924 byl...

Úspěšný let prototypu XB-1 vrací do hry cestování nadzvukovou rychlostí

v diskusi je 34 příspěvků

27. března 2024  17:17

Po více než dvaceti letech, od ukončení provozu letounu Concorde, se možná opět dočkáme nadzvukové...

Rána pro britskou monarchii. Princezna Kate má rakovinu, chodí na chemoterapii

Britská princezna z Walesu Kate (42) se léčí s rakovinou. Oznámila to sama ve videu na sociálních sítích poté, co se...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...