Antialiasingtratto da:Han-Wei Shen

Cos’è un alias?

Alias - In telecomunicazione un falso segnale dovuto a interferenza tra frequenza del segnale e frequenza di campionamento aliasing c’è ovunque in computer graphics poichè il

rendering è un processo di campionamento Esempi:

linee a dente di sega (jagged lines) false tramature di texture

Rendering è un processo di campionamento

Rendering è un processo di campionamento

rendere una curva

Veloce rassegna di campionamento di segnali

Due passi nella rappresentazione digitale di un segnale: campionamento e ricostruzione

Aliasing può derivare da entrambi i passaggi

Alias provocato da sotto-campionamento

una ruota sembra girare in senso inverso

Osserva solo a 1/4 della frequenza

problema di sotto campionamento

Alias provocato da sotto-campionamento

segnale 1D

segnale effettivosegnale campionato

Alias provocato da sotto-campionamento

segnale 2d: moirée

aliasing moderato aliasing più forte

Quanto basta?

qual’è la giusta frequenza di campionamento?

teorema del campionamento (o limite di Nyquist) - la frequenza di campionamento deve essere almeno doppia della massima frequenza del segnale

due campioni in questo periodo

Si può evitare totalmente aliasing

Dato il limite di Nyquist ? In realtà no – la frequenza massima potrebbe

essere infinita, segnale non limitato in banda La maggior parte delle scene grafiche non

sono bandlimited: bordi netti non possono mai venire campionati correttamente in modo digitale (point sampling)

Come si può correggere o limitare l’aliasing

Ricostruzione

Dopo aver campionato (idealmente) in modo corretto, dobbiamo ricostruire il segnale continuo

Si procede usando filtri di ricostruzione

Filtri di ricostruzione

Filtri più comuni:

Box filter Tent filter

Sinc filter = sin(x)/x

Box filter

Molto semplice ma non molto buono

Tent Filter

Basato su interpolazione lineare. Migliore ma ancora non smooth

Sinc Filter

Filtro passa basso ideale:

Ri-campionamento

Minification and Magnification – ricampiona il segnale a risoluzioni diverse

Magnification

Minification

(note the minification is done badly here)

Magnification

facile da usare, ricampiona semplicemente il segnale ricostruito

Segnale ricostruito Ricampionamento a maggiore frequenza del segnale ricostruito

Minification

Più difficile La frequenza del segnale è troppo alta per

evitare aliasing Soluzioni possibili:

Accresci l’ampiezza del filtro passa basso del filtro ideale sinc - sfoca l’immagine

Prima sfoca l’immagine (con qualunque metodo), poi ricampionala

Tecniche di Antialiasing in tempo reale

Tecniche pratiche usate in hardware grafico

Algoritmo basati su spazio schermo

Approccio comune: campiona più fittamente la scena e calcola la media (sovracampionamento)

Idea risultato

Differenti schemi di sovracampionamento

Formula comune: c(i,x,y): colore del campione i per pixel(x,y); wi: peso

Diversi schemi di sovracampionamento

FSAA (full screen anti-aliasing)

Rendi la scena a una risoluzione molto più alta poi fanne la media

Nvidia GeForce 2: usa ordered grid supersampling (OGSS)

3dfx voodo 5: rotated grid supersampling (RGSS) – elimina meglio alias

2x or 4x: numero di subpixels per ciascun pixel Costoso: l’intera scena può dover essere resa

più volte!

OGSS

RGSS

Multisampling AA

Nvidia GeForce3 – per accrescere performance

2x RGSS e 4x OGSS Non si inviano più texture for subpixels – usa

la stessa texture di colore per i subpixels Usata solo sui pixel di contorno – GPU ha più

intelligenza (è la maggiore differenza dal sovra campionamento)

Quincunx multisampling

Genera 2 campioni per pixel Fatti prestare qualcosa dal vicino

Qualità comparabile al metodo 4x

a metà del costo

Confronto 4X - Quincunx

4X FSAA 4X Quincunx

ATI - SMOOTHVISIONTM

usa un pattern di campionamento jittered

Ogni pixel ha (2x, 4x, 8x) locazioni di campionamneto alternative pre-programmate, jittered.

Pseudo-random-look (La visione umana è meno sensibile a configurazioni di campionamento casuali)

Possibili locazioni perSMOOTHVISION 4x

ATI - SMOOTHVISIONTM

Quake3 screen shot

4x multi-sampling SMOOTHVISION™ 2x High-Quality mode