R420 a NV40 - Full-Scene AntiAliasing | Kapitola 4
Seznam kapitol
V těchto dnech tomu budou právě čtyři roky, co byla uvedena první grafická karta s hardwarově implementovanou funkcí vyhlazování hran FSAA (Full-Scene AntiAliasing). Od této doby se dříve jednoduché metody vyhlazování zubatých hran v 3D obraze posunuly do oblasti složitých matematicko-logických operací. Cílem je dosáhnout precizní a ostrý obraz bez velkého dopadu na výkon 3D.
ATi začala s implementací FSAA poněkud později. Zato však prostřídala větší množství různých režimů. A za celou dobu tohoto vývoje se jakoby snažila všemožnými prostředky odlišit od konkurence. Nepříliš výrazný SuperSampling na R7x00 byl vystřídán (opět) SuperSamplingem, ale s velmi zajímavě rozloženou pozicí vzorků (každá n-tice pixelů má pro každý pixel určen jiný vzorek; n=počet vzorků na pixel). S Radeonem 9700 teprve ATi přešla na MultiSampling; s pootočeným rozložením vzorků (Rotated Grid). SuperSampling byl úplně opuštěn. Nyní ATi přináší opět nové rozložení vzorků (vycházející více-méně z RotatedGrid), které nazývá Sparse.
Sparse Sample Location
Slovo Sparse bychom mohli přeložit jako rozptýlený, řídký. Překlad ale není příliš vhodný. Pokusím se to vysvětlit. Ale od začátku. ATi velice ráda mění nastavení pozic vzorků přes ovladače. Takže co byla pravda včera, už nemusí platit dnes. Původní rozložení vzorků pro DX9 Radeony (9500-9800XT) bylo pootočené (Rotated Grid). A to pro všechny tři módy (2x, 4x, 6x). Po čase ale ATi změnila rozložení pozice vzorků při režimu 6x (tuším, že to bylo zároveň s vydáním 9800 v souvislosti se specifikacemi SmoothVision 2.1, ale nějak jsem to tehdy nepostřehl). Stejně jako na předchozích generacích, i tentokrát se ATi chtěla blýsknout něčím, co nikdo jiný nemá. Takže Sparse system byl použit i pro režim 4x.
Jaký je rozdíl mezi Sparse a Rotated Grid?
Stejně jako RG, tak i SG (Sparse Grid, i když to zní blbě, dovolím si to použít jako pracovní název) se snaží rozmístit vzorky tak, aby rozdělily pixel na maximální možný počet částí. Tím je zaručena vysoká účinnost na hranách. To by ale oproti předchozímu systému nic nového nepřineslo. Hlavní odlišnost tkví ve faktu, že vzájemná lokace pozice vzorků už není pravidelná, ale je neuspořádaná. To má za následek jistý psycho-vizuální efekt. Jakkoli uspořádané rozložení vzorků má jednu nevýhodu: pravidelnost samu o sobě. A jelikož lidské oko (a tady spíš mozek) je na pravidelnost extrémně citlivé (víc, než si možná připouštíme), dokáže pozůstatky Aliasingu vypozorovat, i když jsou přeneseny na vyšší frekvence. Neuspořádané rozložení ale dokáže Aliasing převést na šum, ve kterém už oko žádnou pravidelnost nezachytí a je takto "oklamáno"; obraz vnímá, jako by byl kvalitnější, než ve skutečnosti je (nezachytí Aliasing, tudíž obraz vypadá výrazně lépe). Tahle teorie hodně nahrává ATi. Až moc na to, aby v tom nebyl háček. Háčky jsou a hned dva: Rozložení vzorků na jednom pixelu je sice nepravidelné, ale pro všechny pixely je použito stejné rozložení, takže jakási pravidelnost stále je. Ten druhý problém je fakt, že aby celý tento princip začal bezvadně fungovat, je k tomu zapotřebí přibližně šestnácti vzorků na pixel :-). Teprve pak je Aliasing skutečně "rozdroben" na bílý šum, pro oko nezachytitelný. Tím samozřejmě nechci novinku od ATi podvrhovat, jen doplňuji zbytek pravdy. SG ale v praxi může být opravdu mnohdy výhodnější než standardní RG, ale tak divoce, jak to prezentuje ATi, bych to rozhodně neviděl. Následuje malá ukázka z whitepaperu, vypadá sice pěkně, ale je to opravdu hodně specifická situace vybraná tak, aby maximálně novinku "vynesla".
Kliknutím se schéma zvětší
Gamma korekce
Tato patentovaná technologie byla přítomna již na předchozích DX9 Radeonech, ale ATi ji i nadále používá, zmiňuje a vychvaluje. Vzhledem k tomu, že ATi se vydala zajímavou cestou (na základě psycho-vizuálních zásad dostat z minima vzorků maximální AA efekt) by bylo vhodné tento prvek stručně probrat. Prohlédněte si následující obrázek:
Na první pohled se zdá, že jeden horní čtvereček je bílý, druhý šedý a spodní dva jsou černé. Ve skutečnosti tomu tak není. Mezi spodními dvěma je stejný rozdíl (25 odstínů), jako mezi oběma horními (taktéž 25 odstínů z 256 barevných odstínů grayscale). Že se nám zdá rozdíl u spodních dvou barev menší (až neznatelný) je způsobeno dvěma faktory. Tím prvním jsou schopnosti a nastavení zobrazovacího adaptéru (monitor). Monitory jsou obvykle seřízeny tak, aby obraz vypadal kontrastně a výrazně (nebyl šedivý), což má za následek menší vizuální rozdíl mezi tmavými odstíny (zdají se nám totožné), než mezi světlými (rozdíl je viditelný i mezi dvěma sousedícími odstíny grayscale palety). Druhým faktorem jsou opět omezené schopnosti lidského oka, které je citlivější na světlé odstíny (což je ve scénách s kompletním jasovým rozsahem ještě umocněno tím, čemu běžně říkáme oslnění).
Kliknutím se schéma zvětší
Na obrázku od ATi je patrné, že mezi odstíny dopočítanými AntiAliasingem (mimochodem je použité starší rozložení Rotated Grid) se díky výše zmíněným faktorům nezdají být stejné barevné (resp. jasové) rozdíly. Pravé 3 odstíny se jeví jako stejné (či podobné), tzn. že dva vzorky byly použity zbytečně (a je tedy mrháno výkonem). ATi přišla s nápadem provést gamma korekci (míra kontrastu) aby byl rozdíl mezi každými dvěma sousedícími odstíny vizuálně stejný (či podobný). V praxi to znamená až o 50% (vizuálně) lepší vyhlazení.
Pro shrnutí a uvedení "na pravou míru": Tato technologie neupravuje kontrast celého obrazu jako kompenzaci snížení kontrastu vlivem FSAA! S tímto tvrzením jsem se několikrát setkal, ale rozhodně není univerzálně pravdivé. V určité specifické situaci by se možná o něm dalo uvažovat, ale rozhodně ne obecně.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
