Wanneer je de instellingen van je favoriete PC spel volgt, is er je standaard set van opties zoals audio opties en meer. Je hebt waarschijnlijk iets opgemerkt dat anti-aliasing heet, in het bijzonder in het grafische menu.
Het bevat een hoop verschillende opties om je grafische kwaliteit aan te passen. Maar wat doet het eigenlijk? Het klinkt indrukwekkend, maar tweaken met de mogelijkheden maakt zelfs een groot verschil voor je spelervaring? Wat is aliasing, en waarom zijn we ertegen?
Hoewel het misschien niet meer zo erg is als vroeger, is anti-aliasing nog steeds een noodzakelijk proces, vooral bij het ontwerpen van spellen. Als je wilt dat je spel er schoon en goed gemaakt uitziet, moet je enkele van de kneepjes van het vak toepassen als het gaat om anti-aliasing.
Laten we eens kijken naar het gebruik van anti-aliasing in games, en hoe het je kan helpen bij je eigen game design projecten.
Anti-Aliasing: Achtergrond, geschiedenis en Jaggies
Laten we eerst bepalen wat aliasing is en van daaruit verder gaan. Interessant genoeg is aliasing geen uniek fenomeen voor videogames. In feite komt het ook vaak voor bij alles wat met satelliet- of radiosignalen te maken heeft.
Maar waarom heet het aliasing? Wel, wanneer je een beeld ziet, zoals bijvoorbeeld een tekststrook, gereconstrueerd via een digitaal proces, zie je een alias van dat beeld.
Aliasing produceert veel onooglijke en onaantrekkelijke patronen en beelden, waardoor beelden vaak worden afgebroken en er slecht uitzien. Er is zelfs een term voor de akelig uitziende grafische glitches die door slechte aliasing ontstaan: jaggies. Jaggies is de bijnaam voor beelden die lijden aan gekartelde randen door slechte anti-aliasing of helemaal geen anti-aliasing.
Dit is vooral belangrijk bij videogames. Wanneer we grafisch indrukwekkende games spelen op onze consoles of krachtige pc’s, willen we de best mogelijke beelden. Daarom kan een alias van beelden lelijk uitpakken. Een bijzonder berucht voorbeeld van een bijproduct van aliasing is het moirépatroon.
Moirépatroon
Moiré
De kans is groot dat je het moirépatroon wel eens hebt gezien. Hoewel het niet helemaal uniek is voor aliasing, is het een verwacht resultaat van gemengde signalen en slechte digitale aliasing.
U zult bijvoorbeeld vaak een bewegend moirépatroon zien optreden bij een video-opname of een poging om met een iPhone een beeld op een computer- of tv-scherm vast te leggen. Wanneer u dit moirépatroon ziet, worden de digitale signalen scheefgetrokken, en wat u ziet lijkt op een verwarrende en ronduit vreselijke optische illusie.
U kunt dit zelfs zien wanneer u een foto maakt van een bakstenen muur, waarbij het bakstenenpatroon in strijd is met een camera of scherm met lage resolutie.
Wat doet anti-aliasing? Minder is meer
Laten we het mysterie van wat anti-aliasing is wegnemen. Anti-aliasing is wanneer verschillende soorten software gekartelde en onooglijk uitziende afbeeldingen gladstrijken. Dus ja, het kan een behoorlijk groot verschil maken in een meeslepend spel als Far Cry 5 of zelfs Skyrim.
In Rome Total War heb ik vreselijke aliasing meegemaakt, waarbij een heel deel van de spelkaart onzichtbaar werd gemaakt. Het leek alsof een deel van het scherm in stukken was gescheurd. Dit is wat anti-aliasing beoogt met zijn vele instellingen.
Gelukkig voor ons gamers is anti-aliasing een steeds minder grote zorg geworden, aangezien de technologie aanzienlijk is verbeterd sinds de tijd dat anti-aliasing nog uitgebreid nodig was. In sommige omstandigheden is het echter nog steeds nodig, en waarom zou je het risico nemen?
Anti-aliasing sluit aan bij het idee van ‘minder is meer’. Als je veel pixels en randen of jaggies hebt, lijken de scène en de graphics van het spel een beetje druk.
Als je anti-aliasing toepast, schrap je veel onnodige pixels en creëer je dus minder ‘ruis’. Hoe minder pixels en jaggies, hoe beter je scènes eruit zien. Minder is meer.
Welke soorten anti-aliasing zijn er?
Er zijn nogal wat opties voor anti-aliasing, en dat is mooi meegenomen. Hoewel het van het spel en de computer afhangt, heb je misschien niet meteen volledige toegang tot alle soorten anti-aliasing. Afhankelijk van de harde schijf en de grafische kaart waarmee je werkt, krijg je misschien maar een paar opties.
In de menu’s met grafische opties kunt u verschillende opties voor anti-aliasing zien, afhankelijk van uw hardware. Als u een oude laptop gebruikt, is de kans groot dat u anti-aliasing helemaal niet kunt gebruiken.
Als je echter een gaming rig hebt, kun je de anti-aliasing mogelijkheden meestal oppompen tot 16x, waardoor je een echt vloeiende grafische ervaring krijgt.
Voordat we ingaan op de specifieke soorten anti-aliasing, zijn er twee belangrijke takken van anti-aliasing die het onderzoeken waard zijn.
Ruimtelijke anti-aliasing
Dit is de vorm van anti-aliasing die streeft naar een evenwicht tussen hoge en lage resolutie. Dit betekent in feite dat het spel of het stuk media een hogere frequentie heeft dan het medium waardoor het wordt bekeken.
Als je een spel speelt dat veel zware hardware vereist, maar je bekijkt de actie via een monitor met een lagere resolutie, kan het er een beetje raar uitzien.
Dit is waar ruimtelijke anti-aliasing om de hoek komt kijken. Ruimtelijke anti-aliasing egaliseert contouren en zorgt ervoor dat alles op de gewenste snelheid loopt.
Post-Anti-Aliasing
Dit is de meest eenvoudige van de twee soorten anti-aliasing. In plaats van te proberen een evenwicht te vinden tussen hoge en lage resoluties, probeert deze gewoon randen en andere dingen (zoals jaggies) te vervagen na het renderproces.
De meest voorkomende types zijn:
SSAA
MSAA
CSAA
FXAA
TXAA
Soorten Anti-Aliasing
Laten we elk type uitsplitsen en een beter idee krijgen van wat ze kunnen en wanneer ze te gebruiken. Houd er rekening mee dat dit de belangrijkste typen zijn, en dat er veel subsets en uitlopers zijn die beter passen bij specifieke eisen. We zullen er ook een paar onderzoeken.
Supersampling Anti-Aliasing (SSAA)
SSAA
SSAA was de allereerste vorm van bruikbare anti-aliasing en wordt ook wel FSAA genoemd, Full-Scene Anti-Aliasing.
Supersampling anti-aliasing is behoorlijk kostbaar vanwege de software en hardware die nodig zijn om het te laten werken. Je zou de kosten en de veeleisende vereisten kunnen omzeilen door letterlijk de bochten af te snijden en pixelranden handmatig aan te passen.
De reden dat het ook wel full-scene anti-aliasing wordt genoemd, is de integratie met fotorealistische beelden. Aangezien dat het geval is, hebben games zelden SSAA-opties, aangezien anti-aliasing in games ver voorbij is gestreefd.
Je gebruikt SSAA vooral op fotorealistische beelden om ze vol en levensechter te laten lijken. Het is echter niet bedoeld om alles er goed uit te laten zien. Bij gebruik bij het verkeerde type beeld, zoals eenvoudige lijnen, kan het de scherpte en helderheid verminderen.
Omdat het zo duur is om dit type anti-aliasing toe te passen, hebben veel huidige spellen en spelontwikkelaars het overboord gegooid ten gunste van nieuwere, meer gebalanceerde vormen van anti-aliasing.
Kies uw anti-aliasing methode wijselijk!
Multisample Anti-Aliasing (MSAA)
MSAA
MSAA is de standaard en meest elementaire anti-aliasingmethode die je in het huidige gamelandschap zult zien. De mogelijkheden zijn niet al te indrukwekkend, maar de klus wordt geklaard. MSAA gebruik je niet voor zware games als The Witcher 3 of Sekiro: Shadows Die Twice.
Vergeleken met SSAA is het veel goedkoper, omdat het eenvoudiger is. Er wordt rekenkracht bespaard. Het werkt echter op één pixel tegelijk. Veel aliasing kan nog steeds doorkomen bij gebruik van MSAA.
CSAA (Coverage Sample Anti-Aliasing), EQAA
Dit zijn modernere vormen van anti-aliasing. Ze staan voor coverage sample anti-aliasing en enhanced quality anti-aliasing, en zijn vooral geschikt voor verschillende grafische kaarten.
CSAA is voor Nvidia, en EQAA is voor AMD grafische kaarten.
Deze twee vormen van anti-aliasing zijn nog beter in het verbeteren van de spelprestaties. Het verhoogt in feite de kwaliteit tot de hoogste vorm van anti-aliasing, terwijl het de prestatie-eisen verlaagt. Het doet dit door voorwaardelijke anti-aliasing, d.w.z. het bepaalt wanneer CSAA en EQAA in bepaalde situaties moeten worden gebruikt in plaats van dat het altijd actief is.
Snelle Approximate Anti-Aliasing (FXAA)
FXAA
Snelle approximatieve anti-aliasing is precies dat: snel. FXAA is ontwikkeld door Nvidia en is bedoeld om alle haperingen in pixels direct na het renderen op te lossen. Dit is een snelle manier om dingen glad te strijken, en dekt zelfs een breed scala aan verschillende aliasing.
FXAA is fantastisch, omdat het verschillende positieve methoden van andere anti-aliasing technieken neemt en de negatieve eruit gooit. Het is snel, en kan gemakkelijk beoordelen wanneer en waar een pixel gladgestreken moet worden.
FXAA was en is bijzonder populair bij bijna iedereen.
Temporele anti-aliasing (TXAA)
TXAA
Voortbordurend op hun succes met snelle approximate anti-aliasing, bracht Nvidia het volgende type anti-aliasing uit, TXAA, of temporal anti-aliasing. Dit is een extreem prestatiegerichte vorm van anti-aliasing, maar de resultaten zijn absoluut verbluffend.
Het probeert alle grafische onregelmatigheden zoals flikkeringen en meer weg te werken, zodat je een soepele en samenhangende ervaring krijgt. Het wordt vaak gebruikt in films.
Welke anti-aliasing is het beste?
Afhankelijk van je project en wie je het vraagt, is het antwoord op de vraag welke anti-aliasing het beste is waarschijnlijk snelle anti-aliasing.
Het werkt gewoon.
De snelle mogelijkheid tot post-processing anti-aliasing maakt het een lieveling in de spelontwikkelingswereld. Het levert mooie en duidelijke resultaten in de kortste tijd. Echt het beste van twee werelden.
Er zijn veel verschillende variaties van de belangrijkste types. Sub-Pixel Morphological Anti-Aliasing bijvoorbeeld, of SMAA, combineert aspecten van FXAA en MSAA.
Spelontwikkelaars en ontwikkelaars van grafische kaarten zijn altijd op zoek naar de beste mix, een afweging tussen prestatie-eisen en beeldkwaliteit na verwerking.
Welke anti-aliasingtechniek moet je gebruiken?
Ik wou dat er een duidelijk antwoord was, want het hangt helemaal af van wat je probeert te bereiken. Houd er ook rekening mee dat grafische kaarten soms geen specifieke anti-aliasing types ondersteunen, dus je moet verstandig kiezen op basis van je hardware setup.
CSAA is bijvoorbeeld alleen voor Nvidia, terwijl EQAA voor AMD grafische kaarten is.
Het hangt ook af van je voorkeur en hoe je spel is. Als je streeft naar een meer filmische ervaring en je kunt je de kosten en prestaties van de hardware en software veroorloven, waarom probeer je dan niet iets als TXAA?
Als je een puzzelspel maakt waarbij je anti-aliasing wilt gebruiken op fotorealistische beelden op enkele schermen, probeer dan iets eenvoudigers als SSAA. Geen enkele anti-aliasing techniek werkt echt voor iedereen of alles perfect, dus u zult een beetje moeten experimenteren en bepalen welke soorten anti-aliasing het beste werken voor uw projecten.
Welke anti-aliasing is het beste?
Dit hangt af van je gereedschapskist voor spelontwikkeling. Als je snelle, on-the-fly anti-aliasing technieken wilt, is FXAA misschien iets voor jou. Als je echter wat serieuze hardwarekracht kunt missen, is iets als MLAA misschien een uitstekende keuze.
Iets om te overwegen is het vinden van een goede balans tussen solide anti-aliasing en behoud van beeldkwaliteit. FXAA offert beeldkwaliteit op voor snelle anti-aliasing rendering, terwijl andere anti-aliasing types krachtige machines nodig hebben om te draaien.
Iets in het midden ligt SMAA, ook bekend als enhanced subpixel morphological anti-aliasing. Deze combineert stabiel behoud van beeldkwaliteit met niet al te veel rekenkracht.
Meer specifiek wordt iets dat bijna een directe combinatie is van de twee soorten anti-aliasing CMAA genoemd. Conservatieve morfologische anti-aliasing geeft een zachtere beeldkwaliteit en minder onscherpte. Echt het beste van twee werelden.
Is het beter om anti-aliasing aan of uit te zetten?
Het is een slim idee om anti-aliasing aan te hebben bij bepaalde vormen van anti-aliasing, zoals CSAA, gaat anti-aliasing als het ware uit als het niet nodig is. Dit is een grote hulp als je niet kunt bepalen wanneer je het moet gebruiken. Verder is het altijd een goed idee om anti-aliasing aan te zetten, als je hardware het aankan.
Hoewel sommige jaggies of andere visuele onregelmatigheden misschien onopgemerkt blijven, zijn veel gamers ongelooflijk oplettend en zullen ze het je laten weten als wat je gemaakt hebt niet de rang haalt in termen van grafische superioriteit. Lees gewoon de commentaren niet!
Een korte opmerking over wat je moet vermijden
Er zijn twee specifieke aspecten van anti-aliasing die schadelijk kunnen zijn voor je vooruitgang als spelontwikkelaar.
Hoewel veel anti-aliasing de randen kan gladstrijken, kan het, als je het niet in toom houdt, je beelden soms in elkaar laten overlopen. Dit staat bekend als banding. Het is niet echt het einde van de wereld, maar als je op zoek bent naar geweldige graphics, is het laatste wat je nodig hebt banding, waardoor alles één object wordt.
Een ander aspect dat moet worden vermeden in de praktijk van anti-aliasing is het overduidelijke gebruik ervan. Als je een beginner bent, begin dan klein! Het kan verleidelijk zijn om anti-aliasing in overdrive te zetten, omdat het alles een beetje mooier maakt. Maar wees gewaarschuwd, overmatig gebruik kan leiden tot banding en afbreuk doen aan de uiteindelijke ervaring van je spel.
Enkele anti-aliasingtypes vergelijken
Om de verschillen beter te illustreren, zetten we enkele van de populairste anti-aliasingmethoden tegenover elkaar en bepalen we aan de hand van de resultaten welke je moet gebruiken.
FXAA vs MSAA
Vergelijk FXAA vs MSAA
FXAA is de krachtpatser die de spelontwikkelingsgemeenschap schokte met zijn vermogen om in principe alle negatieve aspecten van slechte aliasing uit te roeien. Het doet fantastisch werk met het afvlakken van dingen.
FXAA kan echter een beetje te overijverig worden met afvlakken. Dit betekent dat een deel van de beeldkwaliteit afneemt door de kracht van FXAA.
MSAA doet ook goed werk, zonder de beeldkwaliteit op te offeren. Als u de absolute integriteit van het beeld wilt behouden, is MSAA misschien een uitstekende keuze. Het is een perfecte middenweg tussen ongelooflijke anti-aliasing kracht versus een meer gebalanceerde grafische ontwikkelingservaring.
FXAA vs SMAA
SMAA vs FXAA
FXAA, dat jaggies absoluut vernietigt, gebruikt zeer weinig rekenkracht vergeleken met zijn voorgangers. Terwijl iets als SMAA fantastisch anti-aliasing werk levert, heeft het veel rekenkracht nodig om te werken.
FXAA offert misschien wat beeldkwaliteit op, maar het werkt extreem snel met een fractie van de benodigde hardware. Dit zou reden genoeg kunnen zijn om FXAA te gebruiken in plaats van SMAA. FXAA gebruikt echter een automatische verscherping bij anti-aliasing, dus het kan er in eerste instantie veel gedetailleerder uitzien dan SMAA, dat geen verscherpingstechniek gebruikt.
MLAA vs FXAA
FXAA vs MLAA
Net als SMAA gebruikt MLAA veel rekenkracht. Die kracht wordt echter goed gebruikt, want het eindproduct is verbluffend.
FXAA is, zoals je weet, snel en levert prima werk. Als je een sfeervol en trager spel maakt, is MLAA een uitstekende optie.
FXAA is beter voor snelle games, zoals first-person shooters, om snel gerenderde beelden on the fly te bewerken.
Tutorials
Wat is een betere manier om te illustreren wat anti-aliasing kan doen dan het bekijken van enkele informatieve tutorials om je te helpen het visuele aspect beter te begrijpen en anti-aliasing in je spel te implementeren?
Basis anti-aliasing voor beginners (Pixel Art tutorial)
Dit is een betrouwbare en informatieve video over zeer eenvoudige anti-aliasing. Gebruiker MortMort gaat heel gedetailleerd in op anti-aliasing met betrekking tot pixel art. Hij toont voorbeelden van zijn eigen werk waar anti-aliasing zijn platte afbeeldingen van pixel art heeft getransformeerd in meer gedetailleerde en volledige graphics.
Eenvoudige anti-aliasing tutorial
YouTube-gebruiker Sadface_RL geeft een eenvoudige maar effectieve tutorial over een enkele afbeelding. Met slechts een cirkel en een lijn van eenvoudige, eenkleurige pixels demonstreert hij op meesterlijke wijze de anti-aliasing grondbeginselen. Geen toeters en bellen, maar minder is meer.
Anti-aliasing – Interactieve 3D-graphics
Deze korte video van Udacity is een basisinleiding tot anti-aliasing die je een duidelijke, beknopte definitie en een visueel hulpmiddel kan geven voor de hele praktijk van het gebruik van anti-aliasing. Deze video is eigenlijk een kleiner deel van een volledig online cursus van Udacity.
Hoofdstuk 6: Anti-Aliasing
Open Game Art is niet alleen een fantastisch open forum om verschillende sprite sheets en unieke karakters te downloaden, maar ze geven je ook geweldige informatie. Deze basisprimeur voor anti-aliasing toont je de noodzaak van anti-aliasing in games, laat zien hoe je beelden kunt opschonen en waarom het nodig is in bijna elk spel, van pixel art tot 3D meesterwerken.
Conclusie
Anti-aliasing is en blijft een vitale kracht in de grafische gamewereld. Met elke belangrijke grafische vooruitgang in videogames is anti-aliasing de uitdaging aangegaan om een vloeiendere, mooiere visuele verbetering te creëren.
Welk type anti-aliasing je ook kiest voor een project, het zal er hoogstwaarschijnlijk objectief beter uitzien dan zonder. Anti-aliasing is een subtiele en nuttige techniek om je spel dat beetje extra te geven waar het aan ontbrak.
Ondanks het wijdverbreide gebruik en het belang ervan binnen de spelontwikkelingsgemeenschap, staat het als spelontwikkelaar verrassend laag op de prioriteitenlijst om je actief zorgen te maken over welke anti-aliasing techniek je moet gebruiken. Veel hardwareonderdelen doen al het zware werk, en de gamehardware kan bepalen welke het beste werkt voor jouw spel.
Door ons advies te gebruiken kun je echter beter geïnformeerd blijven als je handmatig moet kiezen welk type anti-aliasing het beste werkt voor je project.
Hoe belangrijk of moeilijk het ook is om te kiezen, niemand ziet graag jaggies in zijn spel. Vermijd jaggies, vermijd het moirépatroon, en je kunt aan de slag. Ga nu ontwikkelen!
