Временное сглаживание - Temporal anti-aliasing - Wikipedia

Временное сглаживание (TAA) стремится уменьшить или устранить эффекты временного сглаживание. Временное алиасинг вызвано отбор проб скорость (то есть количество кадров в секунду) сцены слишком низка по сравнению со скоростью преобразования объектов внутри сцены; из-за этого объекты кажутся прыгающими или появляются в каком-то месте вместо того, чтобы создавать впечатление плавного движения к ним. Чтобы избежать артефактов наложения спектров в целом, частота дискретизации сцены должна быть как минимум в два раза выше, чем у самого быстро движущегося объекта.[1] Поведение затвора системы выборки (обычно камеры) сильно влияет на наложение, поскольку общая форма экспозиции с течением времени определяет ограничение полосы системы перед дискретизацией, что является важным фактором наложения спектров. К камере можно применить фильтр временного сглаживания, чтобы добиться лучшего ограничения полосы.[2] Типичный пример временного алиасинга в кино - это появление колес транспортного средства, движущихся назад, так называемое эффект вагона-колеса. Временное сглаживание также может помочь уменьшить неровности, делая изображения более мягкими.[3]

В чел анимации

В чел анимация, аниматоры могут добавить линии движения или создайте след объекта, чтобы создать впечатление движения. Чтобы решить эффект колеса телеги без изменения частоты дискретизации или скорости колеса, аниматоры могли добавить сломанную или обесцвеченную спицу, чтобы заставить визуальную систему зрителя устанавливать правильные связи между кадрами.

В компьютерных изображениях

Для выполнения сглаживания в компьютерной графике системе сглаживания требуется ключевая информация: какие объекты покрывают определенные пиксели в любой момент времени в анимации.

Один из используемых подходов состоит в том, чтобы получить функцию временной интенсивности с высоким разрешением (то есть больше, чем выходное изображение) из атрибутов объекта, которые затем могут быть свернутый с усредняющим фильтром для вычисления окончательного сглаженного изображения.

В этом подходе есть два доступных метода для вычисления функции временной интенсивности. Первый метод заключается в вычислении положения каждого объекта как непрерывной функции и последующем использовании функции для определения, какие пиксели покрыты этим объектом в сцене. Второй метод может использовать традиционные методы рендеринга для суперсэмплинга движущейся сцены и определения дискретного приближения положения объекта.[4]

Один алгоритм, предложенный для вычисления функции временной интенсивности:[4]

Для каждого кадра изображения: для каждого объекта в кадре: вычислить функцию временного преобразования для каждого динамического атрибута. Определить области, покрываемые объектом в течение фильтруемого интервала. Для каждого пикселя: определить, какие объекты покрывают этот пиксель в какой-то момент в интервале выборки. подынтервалы времени, в течение которых каждый объект проецируется на этот пиксель. Выполнить удаление скрытой поверхности путем удаления подынтервалов закрытых объектов. Определить функцию интенсивности пикселя на основе оставшихся подинтервалов и функции временного преобразования объекта. Отфильтровать результирующую функцию интенсивности пикселей.

Примечание. «Функция временного преобразования» в приведенном выше алгоритме - это просто функция, отображающая изменение динамического атрибута (например, положение объекта, перемещающегося во времени кадра).

В случаях, когда атрибуты объекта (форма, цвет, положение и т. Д.) Либо не определены явно, либо слишком сложны для эффективного анализа, может использоваться интерполяция между выборочными значениями. Чтобы получить результаты, наиболее близкие к исходным данным, B-шлицы может использоваться для интерполяции атрибутов. В случаях, когда важна скорость, линейная интерполяция может быть лучшим выбором.

Временное сглаживание может применяться в пространстве изображения для простых объектов (таких как круг или диск), но для более сложных многоугольников могут потребоваться некоторые или все вычисления для выполнения вышеуказанного алгоритма в пространстве объектов.

В пространственное сглаживание можно определить функцию интенсивности изображения по суперсэмплинг.Суперсэмплинг также является допустимым подходом к временному сглаживанию; система анимации может генерировать несколько (вместо одного) буферов интенсивности пикселей для одного выходного кадра. Основным преимуществом суперсэмплинга является то, что он будет работать с любым изображением, независимо от того, какие объекты отображаются или используется система рендеринга.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Грант, К. (1985). «Комплексное аналитическое пространственное и временное сглаживание для многогранников в 4-м пространстве». SIGGRAPH Компьютерная графика, 19(3):79-84
  2. ^ Тессив, ООО (2010). "Технические пояснения к фильтру времени"
  3. ^ NVIDIA «Технология временного сглаживания (TXAA)».
  4. ^ а б Кореин Дж. И Бадлер Н. (1983). «Временное сглаживание в компьютерной анимации». SIGGRAPH Компьютерная графика, 17(3):377-388