Co to jest antyaliasing i DLSS? – czyli o ustawieniach graficznych w grach wideo

Jacek Winkler | 14-07-2021, 17:00 | 0

Co to jest antyaliasing i DLSS? – czyli o ustawieniach graficznych w grach wideo

Co to jest antyaliasing? O wygładzaniu krawędzi słów kilka

Jedną z głównych opcji graficznych jest znany wszystkim antyaliasing. Co to jest? Wygładzanie krawędzi to sprytna technika pozbywania się schodków podczas generowania grafiki rastrowej – w wypadku gier jest przenoszeniem środowiska 3D na monitor 2D. Antyaliasing jest potrzebny dlatego, ponieważ monitor zbudowany jest z pikseli o kształcie kwadratu. Nie jest możliwe wykonanie zagięć w przestrzeni, w której występują tylko linie proste, nie generując przy tym aliasingu. W branży grafiki komputerowej istnieje wiele przykładów i technik wygładzania krawędzi, a znikoma jej część pojawia się w grach. W przeszłości używano bardzo wymagającego pod względem mocy obliczeniowej MSAA (Multisample anti-aliasing), by poprawiać obraz generowany w niskiej rozdzielczości. Wraz z nadejściem ekranów 1440p czy 4K, taka forma supersamplingu przeszła do lamusa, bo kilkukrotne renderowanie tej samej sceny w opisywanych rozdzielczościach, było zbyt obciążające nawet dla najmocniejszych kart graficznych na rynku. Z tego też względu nawet wydana przez firmę NVIDIA autorska wersja opisywanej techniki - MFAA (Multi-Frame sampled anti-aliasing), nie znalazła szerokiego zastosowania w grach komputerowych.

Najlepszy antyaliasing – rodzaje (Co to jest TAA?)

TAA (lewo) kontra obraz bez anty-aliasingu (prawo)

W aktualnie pojawiających się na rynku grach znajdziemy przede wszystkim TAA (Temporal anti-aliasing), FXAA (Fast approximate anti-aliasing), SMAA (Subpixel Morphological anti-aliasing) i DLSS (Deep Learning Super Sampling), choć zdarza się także, że zobaczymy SSAA (Supersampling anti-aliasing) lub MSAA.

TAA, ze względu na lepszą jakość wynikowego obrazu niż FXAA oraz znikome obciążenie podzespołów komputerowych, jest dziś najbardziej popularną techniką wygładzania krawędzi. Nie jest oczywiście bez wad, bo jest głównym powodem, dla którego wynikowy obraz w niższych rozdzielczościach bywa rozmyty na krawędziach. Szczególnie widoczne jest to podczas ruchu, nawet przy wyłączonych efektach przetwarzania końcowego, jak rozmycie w ruchu czy głębia ostrości. Jest to spowodowane tym, że TAA polega na informacji przestrzeni ekranowej z uprzednio wyrenderowanych klatek, a szybko zmieniające się, powodują błędy w wyliczeniach (ghosting) – w nowych klatkach po prostu brakuje informacji z poprzednich.

SSAA – Co to takiego?

Takiego efektu nie obserwujemy natomiast przy SSAA. Supersampling to najbardziej zasobożerna technika wygładzania, bo za jej pomocą obraz renderowany jest w znacznie wyższej rozdzielczości, by później go wyskalować względem natywnej, ustawionej w grze. W taki sposób, przy rozdzielczości 1920x1080 i 4x SSAA, otrzymujemy 4K. Podobnie działa także NVIDIA DSR (Dynamic Super Resolution) oraz AMD VSR (Virtual Super Resolution), a technologie te są dostępne w panelu sterowników.

Być może w przyszłości kompletnie pozbędziemy się antyaliasingu. Jest to naturalna kolej rzeczy przy ciągle rosnącej rozdzielczości monitorów. Im wyższa ona jest, tym mniejsze prawdopodobieństwo dostrzeżenia pojedynczych pikseli na ekranie. Choć w dzisiejszych monitorach komputerowych nie znajdziemy 300-400 PPI (piksele na cal), uważanego za poziom, w którym ludzkie oko ma problemy z dostrzeżeniem pojedynczych pikseli i operujemy raczej w okolicach 130-200 PPI, jeszcze 10 lat temu mogliśmy doświadczyć co najwyżej 60 PPI – ktoś pamięta jeszcze te reklamy „HD Ready”?

DLSS – co to jest i jak działa?

Najnowszą techniką wygładzania krawędzi jest NVIDIA DLSS. Co to takiego? Deep Learning Super Sampling, to skaler i antyaliasing w jednym. Zamysłem tej technologii jest zwiększenie wydajności w grach, kosztem minimalnego pogorszenia obrazu. Jak działa DLSS? Korzystając z dobrodziejstw uczenia maszynowego i rdzeni Tensor w kartach graficznych GeForce RTX, potrafi zrekonstruować obraz niskiej rozdzielczości i wyskalować go do natywnej, ustawionej w grze, zachowując przy tym nieco gorszą lub w niektórych wypadkach nawet i lepszą jakość obrazu.

Super Sampling w nazwie wprowadza nieco zamętu, bo DLSS skaluje obraz z niższej rozdzielczości względem natywnej, a nie wyższej jak w wypadku SSAA – choć tu trzeba zaznaczyć, że zaawansowane algorytmy pracują nad tym, by wynikowy obraz był ostry (filtr wyostrzający), pozbawiony schodków (antyaliasing) oraz jak najbardziej wierny oryginałowi (rekonstrukcja). Aktualnie mamy do czynienia z drugą wersją tego rozwiązania, a pracę nad ulepszeniem algorytmów przynoszą wymierne korzyści, co możemy zaobserwować w takich grach jak Cyberpunk 2077 czy Metro Exodus. W wersji 1.0 DLSS działał po prostu źle – rozmywał obraz i tracił detale tekstur, ale znaczące zmiany po wprowadzeniu DLSS 2.0, pozwoliły na usprawnienie tego rozwiązania pod każdym względem.