Language
Country/Area
No result found
Tại sao độ rõ của hình ảnh ở nhiều góc khác nhau lại khác nhau như vậy? Hãy tìm hiểu sâu hơn về bí ẩn của công nghệ lọc bất đẳng hướng!
Trong lĩnh vực đồ họa máy tính 3D, Anisotropic Filtering là công nghệ cải thiện chất lượng hình ảnh kết cấu. Nó chủ yếu được sử dụng để cải thiện độ rõ nét của hình ảnh dưới các góc nhìn xiên. Công nghệ này không hoạt động như nhau theo mọi hướng mà hoạt động theo hướng quan sát kết cấu, thông qua bộ lọc có mục tiêu để giảm độ mờ và bảo toàn chi tiết, đặc biệt là ở các góc nhìn cực cao.
Lọc bất đẳng hướng duy trì "độ sắc nét" của kết cấu và tránh mất chi tiết hình ảnh bằng kỹ thuật mipmap thông thường.
Bộ lọc đẳng hướng truyền thống làm giảm độ phân giải của cả trục x và trục y ở mỗi cấp độ, do đó khi hiển thị trên mặt phẳng nghiêng so với camera, tần số trục dọc sẽ giảm dẫn đến độ phân giải ngang không đủ. Điều này sẽ tránh được hiện tượng răng cưa theo các hướng khác nhưng kết cấu theo các hướng khác có thể bị mờ.
Ngược lại, lọc bất đẳng hướng cho phép lọc kết cấu ở các tỷ lệ khung hình khác nhau. Ví dụ: khi độ phân giải họa tiết là 256px × 256px, công nghệ lọc này có thể giảm xuống 128px × 128px và giảm thêm xuống các độ phân giải không vuông như 256px × 128px và 32px × 128px. Điều này không chỉ cải thiện chi tiết kết cấu ở các góc xiên mà còn duy trì độ rõ nét theo các hướng khác khi phải tránh hiện tượng răng cưa.
Mức lọc khác nhau
Trong các ứng dụng thực tế, các mức độ lọc bất đẳng hướng khác nhau có thể được điều chỉnh thông qua các cài đặt đã phát triển. Tỷ lệ này là tỷ lệ bất đẳng hướng tối đa được quá trình lọc hỗ trợ. Ví dụ: bộ lọc dị hướng 4:1 sẽ tạo ra hiệu ứng rõ ràng hơn trên kết cấu góc xiên so với bộ lọc 2:1. Điều này có nghĩa là trong trường hợp kết cấu có độ lệch cao, bộ lọc 4:1 sẽ hiển thị chi tiết cao hơn bộ lọc 2:1. Tuy nhiên, hầu hết các cảnh không yêu cầu độ chính xác cao như vậy và sẽ chỉ hiển thị những khác biệt cụ thể về số lượng lớn các hạt bị ảnh hưởng bởi khoảng cách.
Phần cứng đồ họa hiện đại đặt giới hạn trên cho mức lọc này để tránh các thiết kế phần cứng quá phức tạp và làm giảm hiệu quả hình ảnh.
Phương pháp thực hiện
Lọc bất đẳng hướng thực sự thường được thực hiện nhanh chóng trên cơ sở từng pixel. Trong phần cứng kết xuất, khi một kết cấu được lấy mẫu bất đẳng hướng, nhiều mẫu sẽ được lấy xung quanh nó dựa trên hình dạng được chiếu của pixel đó. Một số phương pháp tiếp cận phần mềm ban đầu đã sử dụng các bảng diện tích tổng hợp và mỗi lượt lấy mẫu có thể tự nó là một phiên bản mipmap được lọc, làm phức tạp thêm quá trình lấy mẫu. Ví dụ: nếu cần 16 mẫu tuyến tính ba, thì có thể cần lấy 128 mẫu từ kết cấu được lưu trữ, vì quá trình lọc mipmap tuyến tính ba yêu cầu bốn mẫu làm cơ sở cho mỗi mipmap. Sự phức tạp này có thể không cần thiết trong một số trường hợp.
Hiệu suất và tối ưu hóa
Số lượng mẫu để lọc bất đẳng hướng có thể dẫn đến yêu cầu băng thông cực cao. Mỗi mẫu kết cấu có thể vượt quá 4 byte, do đó, mỗi pixel dị hướng có thể yêu cầu tối đa 512 byte dữ liệu để được tìm nạp từ bộ nhớ kết cấu. Điều này khiến các thiết bị hiển thị video thường yêu cầu băng thông 300-600 MB/s và hoạt động lọc kết cấu trong một số cảnh yêu cầu hàng trăm GB/s. May mắn thay, có điều gì đó giúp giảm thiểu hiệu suất này: các điểm mẫu có thể chia sẻ các mẫu được lưu trong bộ nhớ đệm, giữa các điểm liền kề hoặc trong cùng một pixel. Ngay cả với 16 mẫu, có thể không cần đến tất cả 16 mẫu vì chỉ những pixel ở xa hơn, có độ nghiêng cao mới đặc biệt quan trọng.
Kết hợp những kỹ thuật này, lọc bất đẳng hướng ngày càng trở nên phổ biến trong các trình điều khiển video và phần cứng đồ họa hiện đại ngày nay. Người dùng có thể điều chỉnh tỷ lệ lọc thông qua cài đặt trình điều khiển và nhà phát triển cũng có thể thực hiện nhu cầu lọc kết cấu của riêng họ thông qua API, cho phép hiển thị chi tiết hình ảnh phong phú hơn. Tuy nhiên, bạn đã bao giờ nghĩ về việc những công nghệ này có thể phát triển hơn nữa trong việc trình bày hình ảnh trong tương lai như thế nào chưa?
