NVIDIA가  기술 설명회를 개최하고, 

최근의 안티 앨리어싱 기술에 대해 설명했다.



앨리어싱은 사선과 곡선 발생하는 들쭉날쭉 한 것. 

이를 보정하는 기술이 안티 앨리어싱이다




사선이 계단 모양으로 그려져 버리는 현상 "계단 현상"


jaggies가 움직이면 물결 모양이 보인다. 이것이 "크롤리"




SSAA

먼저 소개하는 것이 안티 앨리어싱의 대표적인 기법,

Supersampling Anti-Aliasg (SSAA)이다.

이것은 픽셀을 2 ~ 8 개의 서브 픽셀로 분할하여 각각의 하위 픽셀의 색상을 계산하는 방법.

얻어진 결과를 혼합하여 색상을 평균화하고있다.

하위 픽셀이 많을수록 품질이 향상 되지만,

그만큼 계산이 증가하므로 처리가 무거워지는 단점이다.


4X SSAA는 픽셀을 4 분할하여 색상을 계산.

사진의 예에서는 녹색 3과 흰색 1을 혼합한 결과 픽셀에 반영




서브 픽셀 수를 늘릴수록 고화질되지만 그만큼 처리가 무거워지는 단점





MSAA

SSAA 처리의 무게를 해결한 기술이 Multisample Anti-Aliasing (MSAA)이다. 

원리는 SSAA와 같지만 색상 계산 방법이 다르다.

SSAA는 하나의 픽셀에 포함된 모든 하위 픽셀로 계산을 수행하지만, 

MSAA는 하나의 픽셀에 한번만 계산하지 않는다. 

서브 픽셀이 객체 (물체)의 깊이만 검사하지 않기 때문에 

처리가 가벼워지는 대신

객체에 부착 된 텍스처 (무늬와 모양)의 jaggies에는 대응할 수 없다.



원리는 SSAA와 같지만, 하나의 픽셀에서 한 번만 계산하지 않기 때문에 
SSAA보다 처리가 가볍다. 서브 픽셀이 객체의 깊이를 확인하고있는 것에 지나지 않는다



개체의 모양만 확인하는 것으로, 객체에 부가된 텍스처는 대응할 수없다




FXAA

그래서 등장한 것이 텍스처의 jaggies에도 대응하는

에이시아 싱 기법 Fast Approximate Anti-Aliasing (FXAA)이다.

이것은 서브 픽셀을 사용하지 않는 새로운 기술, 

계산 방법은 위의 SSAA와 SMAA는 크게 다를 수있다. 

FXAA는 일반 렌더링 (그리기)를하고 주변 픽셀의 휘도 차이를 계산한다.

밝기 차이가 클수록 jaggies가 눈에 띄기 때문이다.

휘도 차이에서 윤곽을 감지하여 주변 픽셀과 색상을 혼합하는 구조 다.



FXAA는 통상의 렌더링을 행하고 안티 앨리어싱 처리를하기 때문에, 
개체뿐만 아니라 텍스처의 jaggies에도 대응한다



안티 앨리어싱을 쓰지 않은 그래픽. /창틀이나 총의 조준에 jaggies를 확인할 수



MSAA에서 안티 앨리어싱 한 상태. 
창틀의 jaggies는 감소하고 있지만, 
총의 조준은 텍스처에 의한 것이므로, jaggies가 그대로 남아있다


FXAA에서 안티 앨리어싱 한것. /창틀의 jaggies는 물론 재질감으로 그려진 조준의 jaggies도 줄일 수있다





TXAA

마지막으로 소개하는 것이 NVIDIA가 설계 한 최신 기법의 TXAA이다. 

8x MSAA를 웃도는 화질을 2x MSAA의 부하에서 실현하는 것을 목표로 개발되어왔다.

업계에서는 Temporal approximate Anti-Alias​​ing의 약자라고 소문이 있지만, 

NVIDIA에서 TXAA가 무슨 뜻인지는 공식적으로 공표되지 않는다.


TXAA는 MSAA가 가지는 앨리어싱을 해소하고있다



TXAA는 MSAA보다 더 복잡한 계산이 행해진다.

MSAA는 이웃 픽셀이 무슨 색인지 확인하지 않기 때문에,

서브 픽셀의 경계부에 대비 차이가 있으면 톱니모양이 눈에 띄게된다.

TXAA에서는 픽셀의 경계를 넘은 큰 범위를 (참조) 평균화 처리하므로

대비에 큰 차이가 있어도 그 계단현상이 눈에 띄지 않는다.



MSAA는 멀리있는 군인이  보이지만 TXAA에서는 그것이 해소되어있다. 
그러나 이것은 취향의 문제이기도하다. 
사람에 따라서는 TXA​​A이라고 흐리게 보인다는 인상이 있을지도 모른다.
그런 사람은 샤프한 이미지의 MSAA를 선호하는 경향이





텍스처의 일부 투명화가되어있는 그물 모양 객체.
MSAA는 톱니가 발생하고 있지만, TXAA는 톱니가 감소되어




또한 MSAA는 극단적으로 휘도가 높은 (High Dynamic Range) 렌더링에서는 

아무래도 앨리어싱이 나타나 버린다.

이를 해소하기 위해 TXAA에서는 평균화 처리의 계산식에 

직선이 아닌 인간의 눈에 자연스럽게 보이는 곡선을 이용하고있다. 

또한 동영상의 경우 이전 프레임을 참조하여 

고급 앤티 앨리어싱을 실현하고 있다고한다.


MSAA는 HDR 렌더링을 지원하지 않지만, 
TXAA에서는 HDR에 특화한 계산식을 이용하여 대응하고있다




극단적으로 밝기 차이가 있으면 색의 평균을 따라 잡지 못하고 톱니가 발생해 버리지 만,
TXAA에서는 감마 곡선을 보정함으로써 계단을 눈에 띄지 않게하는 특징이




Call of Duty : Black Ops II에서의 한 장면. 
금속 테두리에 조명이 반사하여 극단적으로 밝기가 높아지고있다. 
이런 장면에서도 TXAA는 금속 틀에 jaggies가 발생하지 않는다





TXAA은 GPU의 처리 능력을 필요로하기 때문에,

 "Kepler"세대의 GPU 탑재 그래픽 카드를 연산시키는 것이 바람직하다.

또한 TXAA은 사전 프로파일된 게임에서만 작동하지 않는다.

현재 Call of Duty : Black Ops II와 Assassin 's Creed III에 구현되어있다.












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