Tehnologije za prikazovanje 3D objektov na zaslonu monitorjev osebnih računalnikov se razvijajo skupaj z izdajo sodobnih grafičnih adapterjev. Pridobivanje popolne slike v 3D aplikacijah, čim bližje realnemu videu, je glavna naloga razvijalcev železa in glavni cilj za ljubitelje računalniških iger. Pomoč pri tem se imenuje tehnologija, ki se izvaja v video karticah zadnjih generacij - anizotropna filtracija v igrah.

Kaj je to?

Vsak računalniški igralec želi imeti na ekranu slikovito sliko virtualnega sveta, tako da lahko, ko se povzpnemo na vrh gore, raziščemo slikovite soseske, tako da s pritiskom na gumb pospeševanja na tipkovnici, do obzorja, ki ga lahko vidite ne samo ravna pot dirkališča, pa tudi celotno okolje v obliki mestnih krajin. Predmeti, prikazani na monitorju, samo idealno stojijo pred uporabnikom na najprimernejši lestvici, pravzaprav je velika večina tridimenzionalnih objektov pod kotom glede na vidno polje. Različna virtualna oddaljenost teksture od vidika prav tako prilagaja velikost predmeta in njegove teksture. Izračuni 3D sveta se prikažejo na dvodimenzionalnem zaslonu in zasedajo različne 3D tehnologije, ki so namenjene izboljšanju vizualne percepcije, med katerimi ni zadnje mesto za risanje filtracijo (anizotropno ali trilinearno). Filtriranjetak načrt je med najboljšimi na tem področju.

Na prstih

Da bi razumeli, kaj daje anizotropno filtriranje, morate razumeti osnovna načela algoritmov teksturiranja. Vsi objekti tridimenzionalnega sveta so sestavljeni iz "skeleta" (tridimenzionalni volumenski model objekta) in površine (teksture) - dvodimenzionalne slike, "raztegnjene" nad okvirjem. Najmanjši del teksture je barvni teksel, ki je kot piksli na zaslonu, odvisno od gostote teksture, tekseli so lahko različnih velikosti. Večbarvni teksel je sestavljen iz popolne slike katerega koli predmeta v tridimenzionalnem svetu.

Na zaslonu so besedila nasprotna piksla, katerih število je omejeno z razpoložljivo ločljivostjo. Medtem ko je teksel v virtualni vidni coni lahko skoraj neskončno nastavljen, je slikovna pika, ki jo oddaja uporabniku, ima določeno število. Transformacija vidnih tekselov v barvni piksel se torej nanaša na algoritem za obdelavo tridimenzionalnih modelov - filtracijo (anizotropno, bilinearno ali trilinearno). Več o vseh vrstah - nižje po vrsti, ko pridejo drug od drugega.

Zapri barvo

Najpreprostejši algoritem filtriranja je prikaz barve točke vzorčenja najbližje točke. Vse je preprosto: žarek pogleda določene točke na zaslonu pade na površino tridimenzionalnega objekta, tekstura slik pa vrne barvo najbližje točki padca tekselov, filtrira vse ostale. Idealno za enobarvne površine. Za majhnetudi barvne razlike dajejo precej kakovostno sliko, ampak žalostno, kajti kje ste videli tridimenzionalne predmete iste barve? Obstajajo le lahki senčila, sence, odsevi in ​​drugi, ki so v igrah pripravljeni na barvanje katerega koli predmeta kot božično drevo, kaj pa same teksture, ki včasih predstavljajo umetniška dela. Tudi siva brezdušna betonska stena v sodobnih igrah - to ni le pravokotnik nejasnih barv, temveč je prepreden z grobostjo, včasih razpokami in praskami ter drugimi umetniškimi elementi površine, čim bližje videzu virtualne stene do resnične ali izmišljene domišljije razvijalcev zidov. Na splošno se lahko v prvih tridimenzionalnih igrah uporablja tesna barva, zdaj pa so igralci postali bolj zahtevni glede na urnik. Pomembno je, da filtriranje od blizu ne zahteva računalništva, ki je zelo stroškovno učinkovito v smislu računalniških virov.

Linearna filtracija

Razlike med linearnim algoritmom niso zelo pomembne, namesto najbližjega točkovnega linearnega filtriranja takoj uporabi 4 in izračuna povprečno barvo med njimi. Edini problem je, da na površinah, ki se nahajajo pod kotom na zaslonu, žarek vidnega polja oblikuje elipso na teksturi, medtem ko linearna filtracija uporablja idealen krog, da izbere najbližje teksele ne glede na kot gledanja. Uporaba štirih tekstur namesto enega lahko bistveno izboljša risanje oddaljenega z vidika teksture, vendar še vedno ni dovolj za pravilno prikazovanje slike.

Mip-mapping

Ta tehnologija vam omogoča, da nekako optimizirate risanje računalniške grafike. Za vsako teksturo se ustvari določeno število kopij z različno stopnjo podrobnosti, za vsako stopnjo podrobnosti izbere svojo lastno podobo, na primer za dolgi hodnik ali veliko dvorano, bližnja tla in stene zahtevajo največjo možno podrobnost, medtem ko oddaljeni vogali pokrivajo le nekaj pikslov in ne zahtevajo veliko podrobnosti. . Ta tridimenzionalna grafična funkcija pomaga preprečiti izkrivljanje oddaljenih tekstur, kakor tudi izkrivljanje in izgubo slike, in deluje v povezavi s filtriranjem, ker se samo video adapter pri izračunu filtracije ne more odločiti, katere teksture so pomembne za popolnost slike in ki ni zelo.

Bilinearna filtracija

Z uporabo linearne filtracije in MIP teksturiranja dobimo bilinearni algoritem, ki omogoča prikaz še bolj oddaljenih objektov in površin. Vendar pa vsi isti 4 tekseli ne zagotavljajo tehnologije dovolj prožnosti, poleg tega bilinearno filtriranje ne odpravlja prehodov na naslednjo raven skaliranja, ki delajo z vsakim delom teksture ločeno, in njihove meje so vidne. Tako je na veliki razdalji ali pod velikim kotom tekstura zelo zamegljena, zaradi česar je slika nenaravna, kot za ljudi s kratkovidnostjo, plus za teksture s kompleksnimi risbami, vidne črte vmesnika tekstur različnih resolucij. Ampak smo na zaslonu monitorja, ne potrebujemo kratkovidnosti in različnih nejasnih linij!

Trilinska filtracija

Ta tehnologijaje namenjen popravljanju risbe na lestvicah sprememb tekstur. Medtem ko bilinearni algoritem deluje z vsako stopnjo mip-mapiranja ločeno, trilionska filtracija nadalje izračuna mejo nivojev podrobnosti. Vse to povečuje zahteve za RAM in izboljšanje slike na oddaljenih predmetih hkrati ni zelo opazno. Seveda se meje med stopnjami skaliranja blizu ravni bolje obdelajo kot bilinearne in izgledajo bolj harmonično brez ostrih skokov, kar vpliva na celoten vtis.

Anizotropna filtracija

Če izračunamo projekcijo polmera vsake od slikovnih pik na teksturi glede na zorni kot, se prikažejo napačne številke - trapezni. Skupaj z uporabo več texas za izračun končne barve, lahko to daje veliko boljši rezultat. Kaj daje anizotropno filtriranje? Glede na to, da meje števila tekselov, uporabljenih v teoriji, niso, lahko tak algoritem prikaže računalniško grafiko neomejene kakovosti na vseh razdaljah z vidika in pod katerimkoli kotom, kar je idealno primerljivo z resničnim videom. Anizotropna filtracija, ki temelji na njenih zmožnostih, temelji izključno na specifikacijah grafičnih adapterjev osebnih računalnikov, za katere so oblikovane sodobne video igre.

Ustrezne grafične kartice

Način anizotropnega filtriranja je bil na voljo na video adapterjih od leta 1999, začenši s slavnimi karticami Riva TNT in Voodoo. Vrhunski komplet teh kartic se je popolnoma spopadel z napačnim izračunomtrilinearnih grafov in celo uporabili normalne vrednosti FPS z anizotropno filtracijo x2. Zadnja številka označuje kakovost filtriranja, ki je odvisna od števila uporabljenih besedil pri izračunu končne barve piksla na zaslonu, v tem primeru je uporabljeno celo število. Poleg tega izračuni uporabljajo vidni kot območja zajemanja teh besedil in ne kroga, kot prej v linearnih algoritmih. Sodobne grafične kartice lahko obdelajo anizotropno filtriranje na ravni x16, kar pomeni uporabo 128 tekstur za izračun končne barve piksla. To obljublja pomembne izboljšave pri prikazovanju tekstur, ki so oddaljene z vidika, kot tudi velike obremenitve, vendar so zadnje generacije grafičnih adapterjev opremljene z zadostno količino pomnilnika RAM in večjedrnih procesorjev, da bi se spoprijeli s to nalogo.

Vpliv na FPS

Koristi so jasne, vendar bodo imeli igralci drago ceno anizotropne filtracije? Vpliv na uspešnost igralnih video kartic z resnim polnjenjem, izdanim najpozneje leta 2010, je zelo majhen, kar dokazujejo testi neodvisnih strokovnjakov v številnih priljubljenih igrah. Anizotropno filtriranje tekstur kot x16 na proračunskih zemljevidih ​​kaže zmanjšanje celotnega FPS za 5-10% in nato zaradi manj produktivnih komponent grafičnega adapterja. Takšna zvestoba sodobnega železa za računalništvo, ki zahteva veliko virov, kaže na neprestano skrb proizvajalcev o nas, skromnih igralcih iger. Možno je, da ni daleč prehod vnaslednje ravni kakovosti anizotropije, samo iberdavlya ne črpa. Seveda je anizotropna filtracija veliko več kot le izboljšanje kakovosti slike. Ne glede na to, ali ga je treba vključiti, se odločite za igralca, vendar pa srečni lastniki najnovejših modelov iz Nvidie ali AMD (ATI) ne bi smeli razmišljati o tem vprašanju - prilagoditev anizotropnega filtriranja na najvišjo raven ne bo vplivala na delovanje in dodala realistične krajine in velike lokacije. Malo bolj zapletena situacija z lastniki vgrajenih grafičnih rešitev podjetja Intel, kot je v tem primeru, je veliko odvisno od kakovosti RAM-a računalnika, njegove urne frekvence in obsega.

Možnosti in optimizacija

Vrsta filtra in nadzor kakovosti sta na voljo s posebno programsko opremo, ki ureja gonilnike grafične kartice. V naprednem meniju je na voljo tudi napredna prilagoditev anizotropnega filtriranja. Izvajanje velikih dovoljenj in uporaba več monitorjev v igrah je prisililo proizvajalce, da razmišljajo o pospeševanju svojih izdelkov, vključno z optimizacijo anizotropnih algoritmov. Proizvajalci kartic v zadnjih različicah gonilnikov so uvedli novo tehnologijo, imenovano adaptivna anizotropna filtracija. Kaj to pomeni? Ta funkcija, ki jo predstavlja AMD in je delno implementirana v najnovejših izdelkih Nvidia, vam omogoča, da čim bolj zmanjšate faktor filtriranja. Tako lahko anizotropno filtriranje s koeficientom x2 obravnava skoraj teksture, medtem ko bodo oddaljeni objekti prikazali na bolj kompleksnih algoritmih donajvečji faktor x16. Kot ponavadi, optimizacija zagotavlja bistveno izboljšanje na račun kakovosti, v krajih, kjer je prilagodljiva tehnologija nagnjena k napakam, ki so opazne pri ultra tuningu nekaterih zadnjih tridimenzionalnih video iger. Kaj vpliva na anizotropno filtriranje? Uporaba računalniške moči video adapterjev v primerjavi z drugimi tehnologijami filtriranja je veliko višja, kar vpliva na zmogljivost. Vendar pa je problem hitrosti z uporabo tega algoritma že dolgo rešen v sodobnih grafičnih čipih. Skupaj z drugimi tridimenzionalnimi tehnologijami anizotropna filtracija v igrah (ki smo jo že predstavili) vpliva na celoten vtis celovitosti slike, zlasti pri prikazovanju oddaljenih predmetov in tekstur, ki se nahajajo pod kotom na zaslonu. To je verjetno glavna stvar, ki jo igralci potrebujejo.

Pogled v prihodnost

Sodobno železo s povprečnimi značilnostmi in zgoraj je povsem sposobno obvladovati zahteve igralcev, zato je beseda o kakovosti tridimenzionalnih računalniških svetov zdaj razvijal video igre. Najnovejša generacija grafičnih adapterjev podpira ne samo visoko ločljive in intenzivne tehnologije za obdelavo slik, kot so filtri za anizotropne teksture, ampak tudi VR tehnologijo ali podporo za več monitorjev.