Анизотропная фильтрация (Anisotropic Filtering) — это метод улучшения качества отображения текстур в видеоиграх и других графических приложениях. Ее основная цель — повысить четкость и детализированность текстур на больших расстояниях и под углом к камере.
Этот процесс работает за счет уменьшения размытости текстур, которые удалены от игрока или наклонены под углом к камере. В отличие от других методов фильтрации, таких как билинейная и трилинейная фильтрация (о них чуть позже), которые были распространены ранее и теперь считаются устаревшими, анизотропная фильтрация обеспечивает наилучшее качество изображения. Это достигается путем перерасчета расположения пикселей текстуры и создания новой, улучшенной версии этой текстуры. Каждый пиксель анализируется и корректируется по специально разработанному шаблону, что позволяет улучшить четкость и детализацию отображаемого изображения.
Анизотропная фильтрация имеет несколько уровней, различающихся степенью детализации: двукратная (2х), четырехкратная (4х), восьмикратная (8х) и шестнадцатикратная (16х). Чем выше коэффициент фильтрации, тем более четкими будут отдаленные текстуры. Для большинства пользователей рекомендуется использовать максимальный уровень фильтрации (16x), так как он обеспечивает наилучший визуальный эффект при незначительном увеличении нагрузки на графический процессор.
Однако стоит учитывать, что анизотропная фильтрация требует немалых ресурсов, что дает большую нагрузку на видеокарту. Современные GPU способны справляться с этой задачей, минимально влияя на частоту кадров. Тем не менее, пользователи со старыми или слабыми ПК могут получить значительное снижение FPS. В таких случаях рекомендуется отключить анизотропную фильтрацию, чтобы сохранить приемлемую производительность игры.
Какого эффекта можно добиться в играх при помощи АФ?
В играх Анизотропная фильтрация устраняет так называемый алиасинг, который проявляется в виде «лесенок» на диагональных текстурах, делая линии и края объектов более гладкими и естественными. Это особенно важно для шутеров от первого лица и других игр, где игрок часто перемещается по трехмерному пространству и сталкивается с множеством объектов под разными углами. Устраняя размытие, анизотропная фильтрация делает изображение более четким.
Применение анизотропной фильтрации никак не изменяет форму объектов в игре. Она влияет только на качество текстур, которые эти объекты покрывают.
Другие виды фильтрации текстур
Помимо анизотропной фильтрации, часто используются Point Sampling, билинейная и трилинейная фильтрации. Эти методы отличаются в плане эффективности и производительности..
Point Sampling, или поточечная выборка — это самый простой способ фильтрации текстур. Этот метод заключается в выборе текселя, который находится ближе всего к центру светового пятна от пикселя. Основное преимущество Point Sampling — минимальная нагрузка на железо, что делает его пригодным для менее мощных видеокарт. Однако у этого метода есть и большие недостатки. Поскольку обычно несколько текселей определяют цвет одного пикселя, использование только одного текселя приводит к значительным потерям в качестве картинки. В результате текстуры становятся размытыми и нечеткими, напоминая пятна одного цвета. Этот эффект особенно заметен на поверхностях, таких как земля, асфальт или камни.
Билинейная фильтрация была разработана с целью улучшить качество изображения по сравнению с Point Sampling. В этом методе за основу берется средний цвет от четырех соседних текселей, что устраняет размытость и улучшает общее качество картинки. Однако, несмотря на прогресс, билинейная фильтрация имеет проблемы при обработке текстур, находящихся под углом к камере. Когда поверхность не параллельна экрану, тексели приобретают форму вытянутых прямоугольников, но алгоритм продолжает обрабатывать их как квадраты. Это приводит к размытости и потере четкости на наклонных поверхностях.
Трилинейная фильтрация 1 это следующий шаг в эволюции методов фильтрации текстур. Она включает в себя билинейную фильтрацию, но дополняется MIP-текстурированием, что позволяет улучшить качество текстур на разных расстояниях от игрока. MIP-текстурирование позволяет хранить текстуры в нескольких разрешениях, что упрощает обработку и отображение текстур, находящихся на различных расстояниях. Трилинейная фильтрация использует четыре текселя с каждой из двух текстур (исходной и уменьшенной или увеличенной), вычисляя их средний цвет для определения цвета пикселя. Это делает трилинейную фильтрацию более требовательной к ресурсам по сравнению с предыдущими двумя видами, но она обеспечивает значительно более высокое качество изображения.
Для оптимизации работы анизотропной фильтрации некоторые производители видеокарт разрабатывают собственные вариации алгоритмов, которые учитывают особенности стандартных контуров в играх, таких как земля, стены и небо. Это помогает снизить нагрузку на графический процессор и в целом повысить эффективность фильтрации.
