NVIDIA Quadro FX. Полносценный антиалиасинг с использованием шаблона повернутой решетки (RG FSAA)

Введение

Существует много алгоритмов полносценного антиалиасинга (full-scene antialiasing FSAA) — технологии сглаживания "ступенек".

Видимые на линиях и кромках, ступеньки появляются в результате пикселизации изображений.

К сожалению, все алгоритмы антиалиасинга сталкиваются с глобальной проблемой — визуальное качество картинки стоит огромных жертв производительности. В обратном случае, когда необходима пиковая производительность приходится жертвовать качеством.

До сих пор, не существовало решений, способных давать отличную визуальную картинку при высоком уровне производительности.

Основные технологии антиалиасинга используют мультисамплинг, который внедряет логику антиалиасинга в ядро аппаратного ускорителя. Это делает ГПУ более сложным, однако, преимуществом есть то, что сглаживание происходит в реальном времени.

При мультисэмплинге, ГПУ использует множество соседних цветовых точек для получения цвета очередной точки на отрезке. Назовем эти соседние цветовые точки виртуальными пикселями (virtual pixels). Из-за того, что эта функциональность встроена в ГПУ, существует предел сложности такого алгоритма (sampling algorithm).

Семейство ускорителей NVIDIA Quadro могут рассчитывать эти виртуальные пиксели на полной скорости, без каких либо ограничений производительности ядра ГПУ.

Rotated Grid Full-Scene Antialiasing

NVIDIA Quadro FX 4000 представляет алгоритм полносценного сглаживания с использованием шаблона повернутой решетки (rotated-grid full-scene antialiasing (RG FSAA) sampling algorithm).

Несмотря на то, что алгоритм использует тоже количество контрольных точек, шаблон выбора этих точек несколько другой.

Это значительно улучшает качество вычислений цвета конечной точки, при сохранении лидирующей в индустрии производительности.

В традиционном алгоритме FSAA для каждого пикселя анализируются четыре равноудаленных пикселя по углам симметричного квадратного шаблона, выровненного вертикально и горизонтально.

Новый алгоритм RG FSAA использует повернутый шаблон из четырех контрольных пикселей, что позволяет качественно увеличить область выбора контрольных пикселей. Результат — лучшее определение цвета конечного пикселя на основании более полного анализа окружающего цветового контекста.

На рисунке 1 изображен шаблон выбора контрольных пикселей алгоритма технологии NV3XGL (слева) и шаблон алгоритма технологии NV4XGL (справа). Шаблон слева выбирает два контрольных пикселя по вертикали и два по горизонтали, в то время как улучшенный шаблон справа выбирает четыре значения по вертикали и четыре по горизонтали.

Рисунок 1

Используя большую площадь для анализа цвета, новый алгоритм RG FSAA технологии NV4XGL значительно улучшает качество визуализации граней и линий.

На рисунке 2 представлены экраны одного и того же приложения с использованием базового алгоритма FSAA (слева) и улучшенного RG FSAA (справа). Как видно, линии на правом рисунке визуально более ровные и аккуратные.

Рисунок 2

Улучшенный алгоритм RG FSAA технологии NV4X наиболее выгоден для автомобильных и аэрокосмических стилистов и дизайнеров.

Разница визуализации с использованием различных алгоритмов наглядно представлена на рисунке 3.

Рисунок 3

Выводы

Улучшенный алгоритм RG FSAA впервые предложенный в NVIDIA Quadro FX 4000 представляет новую эру качества графических изображений с беспрецедентным уровнем производительности. Алгоритм решает извечную задачу выбора между качеством и производительностью. Улучшенное качество визуализации делает компьютерное изображение намного ближе к реальности.