Анизотропная фильтрация в играх что это
Анизотропная фильтрация
Фильтрация текстур: основная идея
Чтобы понять разницу между различными алгоритмами фильтрации нужно сначала понять, что пытается сделать фильтрация. Ваш экран имеет определенное разрешение и состоит из того, что называется пикселями. Разрешение определяется количеством пикселей. Ваша 3D плата должна определить цвет каждого из этих пикселей. Основой для определения цвета пикселей служат текстурные изображения, которые накладываются на полигоны, расположенные в трехмерном пространстве. Текстурные изображения состоят из пикселей, называемых текселями. По сути, эти тексели являются пикселями 2D изображения, которые наложены на 3D поверхность. Главный вопрос таков: какой тексель (или какие тексели) определяет цвет пикселя на экране?
Представьте себе следующую проблему: предположим, что ваш экран это плита с большим количеством отверстий (давайте исходить из предположения, что пиксели имеют круглую форму). Каждое отверстие это пиксель. Если вы посмотрите через отверстие, вы увидите какой цвет оно имеет, соотносительно трехмерной сцены, раполагающейся за плитой. Теперь представьте себе световой луч, проходящий через одно из этих отверстий и попадающий на текстурированный полигон, расположенный за ним. Если полигон расположен параллельно экрану (т.е. нашей воображаемой плите с отверстиями), тогда световой луч попав на него образует круглое световой пятно (см. рис. 1). Теперь, вновь подключив воображение, заставим полигон вращаться вокруг своей оси и самые простые познания подскажут вам, что форма светового пятна изменится, и вместо круглой станет эллиптической (см. рис. 2 и 3). Вы, вероятно, желаете знать, какое отношение имеет это пятно света к проблеме определения цвета пикселя. Элементарно, все полигоны, расположенные в этом пятне света определяют цвет пикселя. Все, что мы тут обсудили и есть основные знания, которые необходимо знать для того, что бы понять различные алгоритмы фильтрации.
Посмотреть на различные формы светового пятна можно на следующих примерах:
1. Point Sampling
Point Sampling — поточечная выборка. Это самый простой способ определения цвета пикселя на основе текстурного изображения. Вам нужно всего лишь выбрать тексель, ближе всех расположенный к центру светового пятна. Разумеется, вы совершаете ошибку, так как цвет пикселя определяют несколько текселей, а вы выбрали только один. Вы так же не принимаете во внимание тот факт, что форма светового пятна может измениться.
Главный преимущество такого метода фильтрации — это низкие требования к ширине полосы пропускания памяти, т.к. для определения цвета пикселя вам нужно выбрать всего лишь один тексель из текстурной памяти.
Главный недостаток — это тот факт, что когда полигон расположен ближе к экрану (или точке наблюдения) количество пикселей будет больше, чем количество текселей, следствием чего станет блочность и общее ухудшение качества изображений.
Однако, главная цель применения фильтрации это не улучшение качества при сокращении расстояния от точки наблюдения до полигона, а избавление от эффекта неправильного расчета глубины сцены (depth aliasing).
2. Bi-Linear Filtering
Bi-Linear Filtering — билинейная фильтрация. Состоит в использовании интерполяционной техники. Иными словами, применительно к нашему примеру, для определения текселей, которые должны быть задействованы для интерполяции, используется основная форма светового пятна — круг. По существу, круг аппроксимируется 4 текселями. Этот способ фильтрации представляет собой существенно лучше поточечной выборки (point sampling), так как отчасти принимается во внимание форма светового пятна и используется интерполяция. Это означает, что если полигон приближается слишком близко к экрану или точке наблюдения, то для интерполяции потребуется больше текселей, чем в действительности доступно. В результате получается прекрасно выглядящее расплывчатое изображение, впрочем это лишь побочный эффект.
Главный недостаток билинейной фильтрации в том, что аппроксимация выполняется корректно только для полигонов, которые расположены параллельно экрану или точке наблюдения. Если полигон развернут под углом (а это в 99% случаев), значит вы используете неправильную аппроксимацию. Неправильность заключается в том, что вы используете аппроксимацию круга, в то время, как должны аппроксимировать эллипс. Главная проблема в том, что при билинейной фильтрации требуется считывать по 4 текселя из текстурной памяти для определения цвета каждого выводимого на экран пикселя, а значит требования к ширине полосы пропускания памяти увеличиваются в четыре раза, по сравнению с поточечной фильтрацией.
3. Tri-Linear filtering
Tri-Linear filtering — трилинейная фильтрация, представляет собой симбиоз mip-текстурирования и билинейной фильтрации. Фактически, вы производите билинейную фильтрацию на двух mip уровнях, что в результате дает вам 2 текселя, по одному для каждого mip уровня. Цвет пикселя, который должен быть выведен на экран, определяется в результате интерполяции по цветам двух mip-текстур. По сути, mip уровни представляют собой заранее рассчитанные более маленькие версии исходной текстуры, а это означает, что мы получаем более хорошую аппроксимацию текселей, расположенных в пятне света.
Эта техника обеспечивает лучшую фильтрацию, но имеет лишь небольшие преимущества перед билинейной фильтрацией. Требования к ширине полосы пропускания памяти удваиваются, по сравнению с билинейной фильтрацией, так как вам необходимо считать 8 текселей из текстурной памяти. Использование мипмеппинга обеспечивает лучшую аппроксимацию (используется большее число текселей, расположенных в световом пятне) по всем текселям в световом пятне, благодаря использованию заранее рассчитанных mip-текстур.
4. Anisotropic filtering
Anisotropic filtering — анизотропная фильтрация. Итак, чтобы получить действительно хорошие результаты, вы должны помнить, что все тексели в световом пятне определяют цвет пикселя. Вы так же должны помнить, что форма светового пятна изменяется вместе с изменением положения полигона относительно точки наблюдения. До этого момента мы использовали лишь 4 текселя вместо всех текселей, покрываемых световым пятном. Это означает, что все эти техники фильтрации дают искаженный результат, когда полигон расположен дальше от экрана или от точки наблюдения, т.к. вы не используете достаточный объем информации. На самом деле вы осуществляете сверх меры фильтрацию в одном направлении, и совершенно недостаточно фильтруете во всех остальных. Единственным преимуществом у всех описанных выше фильтраций является тот факт, что при приближении к точке наблюдения, изображение выглядит менее блочным (хотя это всего лишь побочный эффект). Таким образом, чтобы добиться наилучшего качества, мы должны использовать все тексели, покрываемые световым пятном и усреднять их значение. Однако, это серьезно ударяет по пропускной способности памяти — ее попросту может не хватить, и выполнить такую выборку с усреднением нетривиальная задача.
Вы можете использовать разнообразные фильтры для аппроксимации формы светового пятна в виде эллипса для нескольких возможных углов положения полигона относительно точки зрения. Существуют техники фильтрации, которые используют от 16 до 32 текселей из текстуры для определения цвета пикселя. Правда использование подобной техники фильтрации требует существенно большей ширины полосы пропускания памяти, а это почти всегда невозможно в существующих системах визуализации без применения дорогостоящих архитектур памяти. В системах визуализации, использующих тайлы 1 существенно экономятся ресурсы полосы пропускания памяти, что позволяет использовать анизотропную фильтрацию. Визуализация с применением анизотропной фильтрации обеспечивает лучшее качество изображения, за счет лучшей глубины детализации и более точного представления текстур, наложенных на полигоны, которые расположены не параллельно экрану или точке наблюдения.
1 Tile (тайл) — плитка или фрагмент изображения. Фактически тайл представляет собой участок изображения, обычно с размером 32 на 32 пикселя; по этим участкам осуществляется сортировка с целью определения, какие полигоны, попадающий в этот тайл являются видимыми. Тайловая техника реализована в чипсетах VideoLogic/NEC.
Дополнительную информацию по данной теме можно прочитать здесь и здесь.
Различные насторойки фильтрации и сглаживания текстур на примере Counter-Strike:Source
С каждым годом выходит все больше и больше игр, заманивающих своей уникальной графикой. Но помимо самих игр, развиваются и технологии, позволяющие применять столь реалистичные эффекты. Как правило, первое что делает человек, только что установивший новую игру, — заходит в пункт «Настройки», для того, чтобы подобрать все необходимые для его конкретной системы параметры. Но порой, тут его ожидают некоторые трудности и неясности. В частности, в разделе «Видео», где пользователю представляется возможность выбрать разрешение экрана, детальность картинки, а также сглаживание и метод фильтрации текстур. Неопытные пользователи могут быть введены в заблуждение непонятными им сокращениями и терминами, вроде «MSAA x8», «SSAA x16», «AF x4», и пр.
Владельцы сверхмощных систем могут не беспокоиться, выбирая все настройки на максимум. Но обладатели значительно более слабых компьютеров вынуждены выбирать между производительностью и качеством. Вот тут и вступают в силу то множество настоек, которое можно наблюдать в различных пунктах меню. На примере Counter-Strike:Source мы рассмотрим их влияние на производительность и качество картинки.
Теория: Фильтрация текстур.
Необходимость фильтрации текстур была всегда. Но особенно остро она проявилась с появлением первых 3D игр, где необходимо учитывать положение полигонов, с наложенными на них текстурами, относительно точки обзора (местоположения виртуальных глаз). Наибольшие сложности возникают, когда текстура оказывается под углом к плоскости экрана, ведь в одном пикселе оказывается сразу несколько текселей (пикселей текстуры). Поскольку монитор не способен отобразить больше пикселей, чем он физически имеет, видеокарте приходится рассчитывать цвет пикселя лишь после определенного процесса — фильтрации.
Примером простейшей фильтрации может послужить point sampling. Данная технология присваивает каждому пикселю цвет того текселя, который расположен ближе всего к его центру. Метод, мягко говоря, не лучший, поскольку при этом возникает заметный эффект «блочности» — сразу несколько близлежащих пикселей имеют цвет одного текселя.
Более совершенным методом фильтрации является Билинейная фильтрация. Здесь, в отличии от point sampling, происходит усреднение значений цветов четырех текселей текстуры, расположенных ближе всего к центру пикселя. Данный метод совсем не требователен к ресурсам ПК, но побочным эффектом является значительная размытость, особенно заметная на наклоненных плоскостях.
Принцип работы Трилинейной фильтрации устроен несколько сложнее. Изначально берется 4 текселя одной MIP-текстуры (уменьшенная текстура-шаблон, которая может повторяться многие десятки и сотни раз, разгружая карту, чем если бы она работала с полноразмерной текстурой), расположенных ближе всего к центру нужного пикселя, и 4 соседних текселя другой MIP-текстуры. Затем происходит усреднение цветов, сначала отдельно на каждом из двух MIP-уровней (по значению цветов выбранных текселей), а после суммируются получившиеся два значения. Метод чуть-более ресурсоемкий, да и некая размытость остается, хотя и не столь вездесущая, как у билинейной фильтрации.
Технология Анизотропной фильтрации помогла мигом решить все проблемы, но произошло это в ущерб производительности. Принцип работы данного метода очень сложен, и описывать подробно я его не стану. Если вкратце — берется MIP-текстура, установленная поперёк направления обзора, после чего происходит усреднение значений ее цветов с цветом некого количества текселей вдоль направления обзора. Это самое «некое количество» может меняться, поэтому сколько текселей применяется для сглаживания, можно узнать из наименования. Ниже представлена соответствующая таблица.
Анизотропная фильтрация
Анизотро́пная фильтра́ция (англ. Anisotropic Filtering , AF) — в трёхмерной графике метод улучшения качества изображения текстур на поверхностях, сильно наклонённых относительно камеры. Как билинейная и трилинейная фильтрация, анизотропная фильтрация позволяет устранять эффект ступенчатости на различных поверхностях, но при этом вносит меньше размытия и поэтому позволяет сохранить бо́льшую детальность изображения. Анизотропная фильтрация требует относительно сложного вычисления, и поэтому только около 2004 года она стала «бесплатной» (не снижающей общей кадровой частоты, либо снижающей её незначительно) в графических платах потребительского уровня.
Принцип действия
Выбирается MIP-текстура, соответствующая разрешению поперёк направления обзора. Берут несколько текселей вдоль направления обзора (в фильтрации 2x — до двух, в 4x — до четырёх, и т. д.) и усредняют их цвета.
Так как пикселей на экране может быть 1 миллион и даже больше, а каждый тексел — это не менее 32 бит, анизотропная фильтрация требует огромной пропускной способности видеопамяти (десятки гигабайт в секунду). Столь большие требования к памяти уменьшают за счёт сжатия текстур и кэширования.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Анизотропная фильтрация» в других словарях:
Фильтрация — Микрофильтрация Анизотропная фильтрация Коллаборативная фильтрация Фильтрация сенсорной информации Фильтрация (гидротехника) Теория трехфазной неизотермической фильтрации Фильтрация (радиоэлектроника) Согласованная фильтрация Доплеровская… … Википедия
Графический конвейер — Графический конвейер аппаратно программный комплекс визуализации трёхмерной графики. Содержание 1 Элементы трехмерной сцены 1.1 Аппаратные средства 1.2 Программные интерфейсы … Википедия
Serious Engine — Игровой движок (Список) Разработчик … Википедия
Warscape — Игровой движок (Список) Разработчик … Википедия
Radeon HD 5750 — ATI Radeon HD 5750 Видеокарта Производство: 13 октября 2009 Производитель: AMD, ATI Графический процессор: 5750 Потребляемая мощность: 86 Вт Частота ядра: 700 Гц Частота памяти: 1,15 ГГц Объем памяти … Википедия
Radeon HD 5770 — ATI Radeon HD 5770 Видеокарта Производство: 13 октября 2009 Производитель: AMD, ATI Графический процессор: 5770 Потребляемая мощность: 108 Вт Частота ядра: 850 Гц Частота памяти: 1,2 ГГц Объем памяти … Википедия
Radeon HD 5830 — ATI Radeon HD 5830 Видеокарта Производство: 25 февраля 2010 Производитель: AMD, ATI Графический процессор: 5830 Потребляемая мощность: 175 Вт Частота ядра: 800 Гц Частота памяти: 1 ГГц Объем памяти … Википедия
Radeon HD 5850 — ATI Radeon HD 5850 Видеокарта Производство: 23 сентября 2009 Производитель: AMD, ATI Графический процессор: 5850 Потребляемая мощность: 151 Вт Частота ядра: 725 Гц Частота памяти: 1 ГГц Объем памяти … Википедия
Radeon HD 5870 — ATI Radeon HD 5870 Видеокарта Производство: 23 сентября 2009 Производитель: AMD, ATI Графический процессор: 5870 Потребляемая мощность: 188 Вт Частота ядра: 850 Гц Частота памяти: 1,2 ГГц Объем памяти: 1024 Мб … Википедия
Radeon HD 5970 — ATI Radeon HD 5970 Видеокарта Производство: 18 ноября 2009 Производитель: AMD, ATI Графический процессор: 5970 Потребляемая мощность: 294 Вт Частота ядра: 725 Гц Частота памяти: 1 ГГц Объем памяти: 2 … Википедия
Анизотропная фильтрация в играх что это
Информация взята с сайта http://gamegpu.com/
Потребление ОЗУ игрой с различными настройками графики:
Потребление RAM всей системой во время игры с максимальными настройками графики (зависит также от количества запущенных фоновых программ):
Можно заметить, что для игры на минимальных настройках требуется ПК с 3-мя ГБ оперативной памяти, для средних настроек — с 3.5-4 ГБ, для высоких — 6 ГБ, для максимальных же настроек потребуется 8 ГБ ОЗУ и более. Конечно, перед запуском игры закройте браузеры и другие работающие программы, чтобы освободить ОЗУ. Количество памяти указано при включённом файле подкачки.
Q: у меня gtx 780ti или gtx970980 и игра тормозит на максимуме! Что за отвратительная оптимизация, раз игра тормозит на топовых видеокартах?!
A: без паники! Во-первых, текстуры максимального разрешения рассчитаны на видеокарты с памятью более 6-ти ГБ. Поэтому выберите «высокое» качество текстур. Во-вторых, обратите внимание на сглаживание, поставьте SMAA или FXAA. Скорее всего после этого лаги пропадут.
Q: у меня 2 ГБ видеопамяти и игра очень сильно тормозит. Что делать?
A: если у вас видеокарта оснащена только 2-мя ГБ памяти (например, некоторые версии gtx960), то поставьте качество текстур на «средние» и попробуйте перезапустить игру.
Q: у меня игра сильно тормозит на максимуме! Какие опции в первую очередь необходимо снизить?
A: 1) Поставьте сглаживание SMAA или FXAA. 2) Динамическую листву поставьте на средние. 3) Детализацию на «высоко» или ниже. 4) PureHair просто «ВКЛ». 5) Качество теней на «средние». 5) Если у вас видеокарта серии GTX7XX или ниже, выключите тессиляцию. 6) Качество отражений поставьте на минимум.
Q: какие опции могут испортить графику?
A: 1) «Глубина резкости» размывает изображение, некоторым может не понравится. 2) «Зернистость плёнки» добавляет шумы и артефакты на изображение. 3) «Размытие по краям» также не всем игрокам придётся по вкусу. 4) «Мягкие тени от солнца» слишком сильно размывают тени, особенно когда опция «качество теней» выбрана ниже чем «очень высоко».
Q: у меня очень слабый компьютер. Я играю на полном минимуме, но у меня есть запас мощности. Какие опции включить в первую очередь, чтобы существенно улучшить графику?
A: 1) Обязательно включите «Преграждение окружающего» 2) «Динамическую листву» поставьте на «средние». 3) «Детализацию» на «средние». 4) Включите «Отражения пространства экрана», но в последнюю очередь 5) «Качество теней» очень сильно влияют на качество графики, поэтому постарайтесь поставить тени хотя бы на «минимум», это очень важно. 6) На «качество текстур» влияет только объём видеопамяти, поэтому поставьте на «средние» или «высокие».
Q: у меня в игре fps нормальный, но в кат-сценых игра тормозит! Что делать?
A: «Pure Hair» и «глубина резкости» в длинных роликах автоматически переключаются на максимум вне зависимости от выбранных настроек, поэтому выключите соответствующие опции.
Q: у меня всего лишь 2 ГБ ОЗУ. Я не смогу поиграть в эту игру?
A: сможете! Увеличьте файл подкачки. Загрузки в игре и быстрые переходы на другие зоны у вас будут занимать 8-15 минут. Также во время перехода из одной зоны в другую игра будет подвисать на 30-40 секунд в течение нескольких минут.
Q: у меня очень старый ПК. Ну там gt440+Core 2 Duo E4400. Мне остаётся только смотреть прохождение игры на youtube?
A: нет! В это сложно поверить, но я прошёл игру именно на gt440+ Core 2 Duo E4400 (2.65 GHZ). В игре было 17-25 fps на 1280х720.
Современные технологии улучшения качества 3D-изображений
Фильтрация текстур
Текстурирование является важнейшим элементом сегодняшних 3D приложений, без него многие трехмерные модели теряют значительную часть своей визуальной привлекательности. Однако процесс нанесения текстур на поверхности не обходится без артефактов и соответствующих методов их подавления. В мире трехмерных игр то и дело встречаются специализированные термины типа «мип-мэппинг», «трилинейная фильтрация» и т.п., которые как раз и относятся к этим методам.
Частным случаем эффекта ступенчатости, рассмотренным ранее, является эффект ступенчатости текстурированных поверхностей, который, к сожалению, нельзя убрать методами мульти- или суперсэмплинга, описанными выше.
Представьте себе черно-белую шахматную доску большого, практически бесконечного размера. Допустим, мы рисуем эту доску на экране и смотрим на нее под небольшим углом. Для достаточно удаленных участков доски размеры клеток неизбежно начнут уменьшаться до размера одного пикселя и меньше. Это так называемое оптическое уменьшение текстуры (minification). Между пикселями текстуры начнется «борьба» за обладание пикселями экрана, что приведет к неприятному мельтешению, что является одной из разновидностей эффекта ступенчатости. Увеличение экранного разрешения (реального или эффективного) помогает только немного, потому что для достаточно удаленных объектов детали текстур все равно становятся меньше пикселей.
С другой стороны, наиболее ближние к нам части доски занимают большую экранную площадь, и можно наблюдать огромные пиксели текстуры. Это называется оптическим увеличением текстуры (magnification). Хотя эта проблема стоит не так остро, для уменьшения негативного эффекта с ней тоже необходимо бороться.
Для решения проблем текстурирования применяется так называемая фильтрация текстур. Если разобраться в процессе рисования трехмерного объекта с наложенной текстурой, можно увидеть, что вычисление цвета пикселя идет как бы «наоборот», — сначала находится пиксель экрана, куда будет спроецирована некоторая точка объекта, а затем для этой точки находятся все пиксели текстуры, попадающие в нее. Выбор пикселей текстуры и их комбинация (усреднение) для получения финального цвета пикселя экрана и называется фильтрацией текстуры.
В процессе текстурирования каждому пикселю экрана ставится в соответствие координата внутри текстуры, причем эта координата не обязательно целочисленная. Более того, пикселю соответствует некоторая область в изображении текстуры, в которую могут попадать несколько пикселей из текстуры. Будем называть эту область образом пикселя в текстуре. Для ближних частей нашей доски пиксель экрана становится значительно меньше пикселя текстуры и как бы находится внутри него (образ содержится внутри пикселя текстуры). Для удаленных, наоборот, в каждый пиксель попадает большое количество точек текстуры (образ содержит в себе несколько точек текстуры). Образ пикселя может иметь различную форму и в общем случае представляет собой произвольный четырехугольник.
Рассмотрим различные методы фильтрации текстур и их вариации.
Ближайший сосед (nearest neighbor)
В этом, наиболее простом, методе в качестве цвета пикселя просто выбирается цвет ближайшего соответствующего пикселя текстуры. Этот метод самый быстрый, но и наименее качественный. По сути, это даже не специальный метод фильтрации, а просто способ выбрать хоть какой-то пиксель текстуры, соответствующий экранному пикселю. Он широко применялся до появления аппаратных ускорителей, вместе с широким распространением которых появилась возможность использовать более качественные методы.
Билинейная фильтрация (bilinear)
Билинейная фильтрация находит четыре пикселя текстуры, ближайшие к текущей точке экрана и результирующий цвет определяется как результат смешения цветов этих пикселей в некоторой пропорции.
Фильтрация методом ближайшего соседа и билинейная фильтрация работают достаточно хорошо когда, во-первых, степень уменьшения текстуры невелика, а во-вторых, когда мы видим текстуру под прямым углом, т.е. фронтально. С чем это связано?
Если рассмотреть, как описывалось выше, «образ» пикселя экрана в текстуре, то для случая сильного уменьшения он будет включать в себя очень много пикселей текстуры (вплоть до всех пикселей!). Кроме того, если мы смотрим на текстуру под углом, этот образ будет сильно вытянут. В обоих случаях описанные методы будут работать плохо, поскольку фильтр не будет «захватывать» соответствующие пиксели текстуры.
Для решения этих проблем применяют так называемый мип-мэппинг и анизотропную фильтрацию.
Мип-мэппинг
При значительном оптическом уменьшении точке экрана может соответствовать достаточно много пикселей текстуры. Это значит, что реализация даже самого хорошего фильтра будет требовать достаточно много времени для усреднения всех точек. Однако проблему можно решить, если создавать и хранить версии текстуры, в которых значения будут усреднены заранее. А на этапе визуализации для пикселя искать нужную версию исходной текстуры и брать значение из нее.
Термин mipmap произошел от латинского multum in parvo — многое в малом. При использовании этой технологии в памяти графического ускорителя в дополнение к изображению текстуры хранится набор ее уменьшенных копий, причем каждая новая ровно в два раза меньше предыдущей. Т.е. для текстуры размером 256×256 дополнительно хранятся изображения 128×128, 64×64 и т.д, вплоть до 1×1.
Далее для каждого пикселя выбирается подходящий уровень мипмапа (чем больше размер «образа» пикселя в текстуре, тем меньший мипмап берется). Далее значения в мипмапе могут усредняться билинейно или методом ближайшего соседа (как описано выше) и дополнительно происходит фильтрация между соседними уровнями мипмапа. Такая фильтрация называется трилинейной. Она дает весьма качественные результаты и широко используется на практике.
Однако проблема с «вытянутым» образом пикселя в текстуре остается. Как раз по этой причине наша доска на большом расстоянии выглядит очень нечеткой.
Анизотропная фильтрация
Анизотропная фильтрация — это процесс фильтрации текстуры, специально учитывающий случай вытянутого образа пикселя в текстуре. Фактически, вместо квадратного фильтра (как в билинейной фильтрации), используется вытянутый, что позволяет более качественно выбрать нужный цвет для экранного пикселя. Такая фильтрация используется вместе с мипмэппингом и дает весьма качественные результаты. Однако, существуют и недостатки: реализация анизотропной фильтрации достаточно сложна и при ее включении скорость рисования значительно падает. Анизотропная фильтрация поддерживается последними поколениями графических процессоров NVidia и ATI. Причем с различным уровнем анизотропии — чем больше этот уровень, чем более «вытянутые» образы пикселей можно корректно обрабатывать и тем лучше качество.
Сравнение фильтраций
Итог следующий: для подавления артефактов алиасинга текстур аппаратно поддерживаются несколько методов фильтрации, различающиеся по своему качеству и скорости работы. Наиболее простой метод фильтрации — метод ближайшего соседа (который фактически не борется с артефактами, а просто заполняет пиксели). Сейчас чаще всего используется билинейная фильтрация вместе с мип-мэппингом или трилинейная фильтрация. В последнее время графические процессоры начали поддерживать наиболее качественный режим фильтрации — анизотропную фильтрацию.
Бамп-мэппинг (Bump mapping)
Бамп-мэппинг (bump mapping) — это тип графических спецэффектов, который призван создавать впечатление «шершавых» или бугристых поверхностей. В последнее время использование бамп-мэппинга стало чуть ли не стандартом игровых приложений.
Основная идея бамп-мэппинга — использование текстур для управления взаимодействием света с поверхностью объекта. Это позволяет добавлять мелкие детали без увеличения количества треугольников. В природе мы различаем мелкие неровности поверхностей по теням: любой бугорок будет с одной стороны светлым, а с другой — темным. Фактически, глаз может и не различать изменения в форме поверхности. Этот эффект и используется в технологии бамп-мэппинга. Одна или несколько дополнительных текстур накладываются на поверхность объекта и используются для вычисления освещенности точек объекта. Т.е. поверхность объекта не меняется вовсе, только создается иллюзия неровностей.
Существует несколько методов бамп-мэппинга, но прежде чем мы перейдем к их рассмотрению, необходимо выяснить, собственно как задать неровности на поверхности. Как уже говорилось выше, для этого используются дополнительные текстуры, причем они могут быть разных видов:
Карта нормалей. В этом случае каждый пиксель дополнительной текстуры хранит вектор, перпендикулярный поверхности (нормаль), закодированный в виде цвета. Нормали используются для вычисления освещенности.
Карта смещений. Карта смещений представляет собой текстуру в градациях серого, в каждом пикселе которой хранится смещение от оригинальной поверхности.
Эти текстуры готовятся дизайнерами трехмерных моделей вместе с геометрией и основными текстурами. Существуют и программы, позволяющие получать карты нормалей или смещений автоматически
Препроцессированный бамп-мэппинг (Pre-calculated bump mapping)
Текстуры, которые будут хранить информацию о поверхности объекта, создаются заранее, до этапа визуализации, путем затемнения некоторых точек текстуры (и, следовательно, самой поверхности) объекта и высветления других. Далее во время рисования используется обычная текстура.
Этот метод не требует никаких алгоритмических ухищрений во время рисования, но, к сожалению, изменений в освещении поверхностей при изменении положений источников света или движения объекта не происходит. А без этого действительно успешной симуляции неровной поверхности не создать. Подобные методы используются для статических частей сцены, часто для архитектуры уровней и т.п
Бамп-мэппинг с помощью тиснения (Emboss bump mapping)
Эта технология применялась на первых графических процессорах (NVidia TNT, TNT2, GeForce). Для объекта создается карта смещений. Рисование происходит в два этапа. На первом этапе карта смещений попиксельно складывается сама с собой. При этом вторая копия сдвигается на небольшое расстояние в направлении источника света. При этом получается следующий эффект: положительные значения разницы определяют освещенные пиксели, отрицательные — пиксели в тени. Эта информация используется для соответствующего изменения цвета пикселей основной текстуры.
Бамп-мэппинг с помощью тиснения не требует аппаратуры, поддерживающей пиксельные шейдеры, однако он плохо работает для относительно крупных неровностей поверхности. Также объекты не всегда выглядят убедительно, это сильно зависит от того, под каким углом смотреть на поверхность.
