Если вы когда-нибудь смотрели на настройки графики в видеоиграх, вы наверняка заметили настройку сглаживания. И если другие настройки, такие как расстояние рендеринга или качество теней, достаточно интуитивно понятны, вам может быть трудно понять, что такое сглаживание.
Если вы любите компьютерные игры, то в какой-то момент вам наверняка пришлось столкнуться с тем, что графический процессор недостаточно мощный для ваших любимых игр. Возможно, вы думали, что ваша новая игра будет отличаться грандиозным размахом и впечатляющей детализацией. Вместо этого она выглядит как 8-битная Super Mario Bros.
Эти блочные, пикселированные края, которые вы видите в компьютерных играх, обычно называются «зазубринами». В большинстве случаев от них можно избавиться, увеличив разрешение экрана. Но это возможно не для всех геймеров. Если у вас старый GPU или если ваш GPU не предназначен для игр, вы не сможете достичь более высокого разрешения без серьезных замедлений в игре.
В этой статье мы объясним вам, что такое сглаживание.
Зачем нужно сглаживание в играх
Структура экрана монитора представляет собой матрицу из квадратных пикселей. Легко догадаться, что в этом случае идеально правильно будут нарисованы только горизонтальные и вертикальные линии. Как только компьютер пытается нарисовать наклонную линию, появляются пиксельные зазубрины.
Эту проблему можно решить, купив монитор с более высоким разрешением. Скорее всего, если у вас нет современного графического процессора, придется обновить и его. Но этот вариант подойдет не всем.
По этой причине разработчики добавляют в свои игры технологию сглаживания. Она была изобретена еще в 1972 году, но популярность в игровой индустрии начала набирать лишь спустя несколько десятилетий. Сглаживание заключается в окрашивании соседних пикселей в промежуточный цвет (или цветовой градиент). Тогда неровный переход будет казаться менее резким, тем самым сглаживая границы.
Сглаживание используется не только в играх, но и в интерфейсах программ и даже просто в операционных системах. Помимо изображений, алгоритм также обрабатывает текст, делая мелкие шрифты более читаемыми.
Существуют различные способы достижения сглаживания. Ниже перечислены основные и популярные алгоритмы сглаживания, но в играх можно встретить и другие типы.
Сглаживание с супердискретизацией (SSAA)
SSAA — это самый простой, но в то же время самый эффективный тип сглаживания, который в играх дает наиболее красивую картинку. К сожалению, он серьезно снижает производительность. Графический процессор виртуально увеличивает разрешение экрана в несколько раз. После рендеринга кадра изображение сжимается до исходного размера, усредняя цвета виртуальных пикселей в соответствующие им реальные пиксели. Если разрешение экрана составляет Full HD (1920×1080), а сглаживание работает в режиме 4x, то кадр будет отрисован в разрешении 4K (3840×2160).
К сожалению, не все видеоигры имеют такой тип сглаживания. Алгоритм SSAA лучше всего подходит для несовременных игр, где потребление ресурсов при таком сглаживании будет компенсировано высокой производительностью игры.
Однако иногда в настройках можно найти SSAA 0.5x. При его использовании разрешение изображения уменьшается почти вдвое, а при выводе на экран оно растягивается обратно. Качество изображения в этом случае снижается, а производительность игры, наоборот, повышается.
Многовыборочное сглаживание (MSAA)
На практике сглаживание не обязательно применять ко всему кадру. Оно уместно там, где есть наклонные линии, контрастные границы полигонов или мелкие объекты на расстоянии. Именно поэтому ресурсоемкий SSAA был заменен на более легкий MSAA.
Этот тип сглаживания работает по схожему алгоритму: он увеличивает виртуальное разрешение определенной части кадра, прорисовывает ее, а затем уменьшает разрешение до исходного.
Но этот тип сглаживания неэффективен в играх, где требуется рендеринг множества мелких объектов: травы, листвы, волос — всего того, что разработчики так стараются детализировать. В таких случаях этот тип сглаживания становится идентичным своему предшественнику, а значит, таким же ресурсоемким.
Быстрое приближенное сглаживание (FXAA)
Идея этого алгоритма заключается в усреднении цветов соседних реальных (не виртуальных) пикселей. FXAA очень размыт, но требует минимальных ресурсов. Не самый лучший вариант, но один из самых популярных.
При его использовании следует понимать, что любые резкие элементы или контрастные границы размываются, что в некоторых случаях делает изображение не очень приятным для глаз. Поэтому вам придется выбирать между размытым изображением и неровной линией пикселей.
Морфологическое сглаживание (MLAA)
Этот тип сглаживания похож на FXAA от Intel. Алгоритм работает после окончательного рендеринга кадра, поэтому он может выполняться не на GPU, а на CPU. Это значительно снижает нагрузку на GPU.
ПК-геймеры любят их за то, что они позволяют повысить резкость графики при относительно небольшой вычислительной мощности. Оговорка, конечно, заключается в том, что графика может выглядеть немного более размытой. Но многие геймеры считают, что небольшая размытость стоит более четкого изображения.
Субпиксельное морфологическое сглаживание (SMAA)
Это сглаживание, основанное на FXAA и MLAA. Это улучшенная версия MLAA, но она работает не на CPU, а на GPU, что означает, что она потребляет его ресурсы.
К сожалению, как и два его предшественника, этот тип сглаживания в играх также размывает изображение, поэтому некоторые отдельные мелкие объекты (например, частицы грязи или царапины) размываются.
Временное сглаживание (TXAA/TAA)
Этот тип сглаживания, разработанный Nvidia, не только устраняет пиксельное дрожание, но и убирает ненужное дрожание с объектов.
Такое сглаживание отлично работает, когда изображение статично или почти статично. Как только сцена становится динамичной, алгоритм начинает потреблять много ресурсов. Кроме того, могут появиться артефакты, вызванные остаточными изображениями прошлых кадров.
Динамическое сверхразрешение (DSR)
Сглаживание также выполняется Nvidia. Алгоритм похож на SSAA. Разница в том, что DSR просто запускает игру в более высоком разрешении экрана. Затем, как и SSAA, он рендерит кадр, а затем уменьшает изображение до исходного разрешения.
Преимущества: вы сможете делать скриншоты 4K, например, на мониторе Full HD. Однако, если игра не полностью оптимизирована для такого типа сглаживания, игровой интерфейс и чувствительность мыши могут снизиться, поскольку вы, по сути, играете в более высоком разрешении, чем ваш монитор.
Сглаживание по выборке покрытия или сглаживание с пользовательским фильтром (CSAA/CFAA)
Улучшенная версия MSAA. Дает такое же качество изображения, как MSAA x 8, но потребляет столько же ресурсов, как MSAA x 4. Размытие практически отсутствует.
Алгоритм улучшен за счет учета данных о соседних пикселях. Это позволяет добиться более точного сглаживания, не затрагивая мелкие объекты, которые не должны быть размыты.
Какое сглаживание выбрать в игре
Если у вас мощный игровой компьютер, и вы видите в настройках графики сглаживание SSAA — без колебаний выбирайте его. Но если вы переоценили мощь своего ПК, и такое решение сильно влияет на частоту кадров, то попробуйте найти SMAA или TXAA (TAA).
Если ваш ПК более бюджетный, всегда есть возможность использовать FXAA, MLAA или MSAA.
