Cộng đồng lập trình đồ họa đang tham gia vào một cuộc tranh luận sôi nổi về những ưu điểm của các kỹ thuật khử răng cưa truyền thống so với các giải pháp temporal hiện đại. Cuộc thảo luận này đã thu hút sự chú ý khi các nhà phát triển và game thủ ngày càng đặt câu hỏi liệu cái mới có phải lúc nào cũng tốt hơn khi nói đến chất lượng hình ảnh.
Kỹ thuật khử răng cưa truyền thống quay trở lại
Multi-Sample Anti-Aliasing ( MSAA ) và Super-Sample Anti-Aliasing ( SSAA ) đang nhận được sự quan tâm mới từ những người đam mê đồ họa. Những kỹ thuật cũ này hoạt động bằng cách lấy nhiều mẫu cho mỗi pixel trong một khung hình duy nhất, sau đó kết hợp chúng để giảm các cạnh răng cưa. SSAA còn đi xa hơn bằng cách render toàn bộ cảnh ở độ phân giải cao hơn trước khi thu nhỏ lại.
Các thành viên cộng đồng cho rằng những phương pháp truyền thống này cung cấp chất lượng hình ảnh vượt trội vì chúng tăng nội dung thông tin thực tế của mỗi pixel. Không giống như các cách tiếp cận hiện đại dựa vào dữ liệu từ nhiều khung hình, kỹ thuật khử răng cưa truyền thống mang lại kết quả hoàn hảo cho từng khung hình riêng lẻ. Một số nhà phát triển báo cáo thành công khi chạy game với các cài đặt cực cao như SSAA 8x, lấy mẫu mỗi pixel 64 lần, tạo ra hình ảnh hầu như không có lỗi.
MSAA: Multi-Sample Anti-Aliasing - lấy mẫu cạnh pixel nhiều lầnSSAA: Super-Sample Anti-Aliasing - render ở độ phân giải cao hơn rồi thu nhỏ
So sánh khử răng cưa
| Phương pháp | Mẫu trên mỗi pixel | Phụ thuộc khung hình | Chi phí tính toán | Chất lượng hình ảnh |
|---|---|---|---|---|
| MSAA 4x | 4 mẫu | Khung đơn | Trung bình | Chất lượng cạnh cao |
| SSAA 4x | 4x độ phân giải đầy đủ | Khung đơn | Rất cao | Xuất sắc tổng thể |
| TAA | Biến đổi | Nhiều khung hình | Thấp | Tốt nhưng có lỗi hiển thị |
| Không AA | 1 mẫu | Khung đơn | Thấp nhất | Cạnh răng cưa |
Vấn đề của Temporal Anti-Aliasing
Temporal Anti-Aliasing ( TAA ) đã trở thành tiêu chuẩn ngành vì nó rẻ hơn về mặt tính toán và có thể xử lý nhiều loại lỗi hình ảnh khác nhau. Tuy nhiên, nhiều người dùng phжалуются về các tác dụng phụ của nó, đặc biệt là vẻ ngoài mờ và bị nhòe mà nó có thể tạo ra. TAA hoạt động bằng cách kết hợp thông tin từ nhiều khung hình liên tiếp, điều này có thể dẫn đến hiện tượng ghosting và motion blur.
Đôi khi các lỗi TAA gây mất tập trung đến mức tôi cuối cùng tắt hoàn toàn AA và coi đó là một cải thiện.
Những lời chỉ trích không chỉ dừng lại ở chất lượng hình ảnh. Một số thành viên cộng đồng mô tả các kỹ thuật multi-frame hiện đại là có khiếm khuyết cơ bản vì chúng hy sinh độ chính xác từng khung hình để đổi lấy hiệu quả tính toán. Điều này đặc biệt có vấn đề trong các cảnh chuyển động nhanh khi thông tin temporal trở nên không đáng tin cậy.
*TAA: Temporal Anti-Aliasing - sử dụng dữ liệu từ nhiều khung hình để giảm lỗi
Thách thức kỹ thuật và Rendering hiện đại
Việc chuyển khỏi kỹ thuật khử răng cưa truyền thống không phải là tùy tiện. Các game hiện đại sử dụng deferred rendering pipeline khiến MSAA phức tạp hơn để triển khai. Deferred rendering xử lý các tính toán ánh sáng sau giai đoạn geometry ban đầu, điều này làm phức tạp quá trình multi-sampling mà MSAA dựa vào.
Ngoài ra, các game ngày nay có shading phức tạp hơn nhiều và số lượng polygon cao. Điều này có nghĩa là ngay cả MSAA thường cần lấy mẫu quá nhiều bề mặt đến mức nó trở nên đắt đỏ gần như SSAA . Sự phong phú của các hiệu ứng dựa trên shader trong game hiện đại cũng tạo ra các loại aliasing mà các kỹ thuật truyền thống tập trung vào cạnh không thể giải quyết.
Các cách tiếp cận Forward+ rendering đang được xem xét lại như một cách để mang lại hỗ trợ MSAA hiệu quả. Một số nhà phát triển VR đã quay trở lại forward rendering đặc biệt để tận dụng các tùy chọn khử răng cưa tốt hơn và hiệu suất được cải thiện.
Khả năng tương thích với Pipeline Rendering
- Forward Rendering: Hỗ trợ đầy đủ MSAA, triển khai đơn giản hơn
- Deferred Rendering: Triển khai MSAA phức tạp, yêu cầu các lượt xử lý bổ sung
- Forward+ Rendering: Hỗ trợ MSAA tốt với các tính năng ánh sáng hiện đại
- Phương pháp kết hợp: Khả năng tương thích hỗn hợp tùy thuộc vào các hiệu ứng cụ thể
Sự đánh đổi giữa hiệu suất và chất lượng
Cuộc tranh luận cuối cùng tập trung vào việc liệu lợi ích hiệu suất của các kỹ thuật temporal có biện minh cho những thỏa hiệp về hình ảnh của chúng hay không. Các phương pháp khử răng cưa truyền thống đang trở nên khả thi hơn khi phần cứng đồ họa trở nên mạnh mẽ hơn. Các GPU hiện đại có thể xử lý rendering độ phân giải cao và lấy mẫu chuyên sâu mà không thể thực hiện được một thập kỷ trước.
Tuy nhiên, sự lựa chọn không phải lúc nào cũng rõ ràng. Trong khi các phương pháp truyền thống xuất sắc trong việc loại bỏ spatial aliasing, chúng không giải quyết được temporal flickering xảy ra khi các chi tiết nhỏ xuất hiện và biến mất giữa các khung hình. Một số loại aliasing vốn dĩ là temporal và cần các giải pháp multi-frame để giải quyết đúng cách.
Cộng đồng vẫn chia rẽ về con đường tốt nhất phía trước, với những người theo chủ nghĩa thuần túy ủng hộ sức mạnh tính toán thô qua các phương pháp truyền thống, trong khi những người thực dụng bảo vệ hiệu quả và tính linh hoạt của các cách tiếp cận temporal hiện đại. Khi phần cứng đồ họa tiếp tục phát triển, cuộc tranh luận này có thể sẽ ảnh hưởng đến cách các game tương lai cân bằng độ trung thực hình ảnh với yêu cầu hiệu suất.
Tham khảo: Ten Years of 9/30/12