Кіріспе
Компьютерлік графика беттеріндегі текстуралардың бейне сапасын жақсарту әдісі. 3D компьютерлік графикада анизотропты сүзгілеу (қысқартылып АФ) – камераға қатысты көлбеу бұрышта орналасқан компьютерлік графика беттеріндегі текстуралардың бейне сапасын жақсарту әдісі. Мұнда текстураның проекциясы (оны рендерлейтін полигон немесе басқа примитив емес) ортогональды емес болып көрінеді (сондықтан сөздің шығу тегі: "ан" – емес, "изо" – бірдей, ал "тропик" – тропизмнен, яғни бағытқа қатысты; анизотропты сүзгілеу әр бағытта бірдей сүзгілемейді). Билинеарлық және трилинеарлық сүзгілеу сияқты, анизотропты сүзгілеу де алиасинг эффектісін жояды, бірақ бұл әдістерге қарағанда бұрмалауды азайту арқылы және ең қиын көру бұрыштарында егжей-тегжейлі сақтап, жақсартады. Анизотропты сүзгілеуге салыстырмалы түрде көп ресурстар қажет (негізінен жад ені және белгілі бір деңгейде есептеулер, бірақ стандартты кеңістік-уақыт арақатынасы ережелері қолданылады) және 1990 жылдардың соңында ғана тұтынушы деңгейіндегі графикалық карталардың стандартты мүмкіндігіне айналды. Анизотропты сүзгілеу қазіргі заманғы графикалық аппараттарда (және бейне драйвері бағдарламалық жасақтамасында) кеңінен қолданылады және пайдаланушылар драйверлер арқылы немесе графикалық қолданбалар мен бейне ойындар арқылы бағдарламалау интерфейстері арқылы қосылады.
In 3D computer graphics, anisotropic filtering (abbreviated AF) is a method of enhancing the image quality of textures on surfaces of computer graphics that are at oblique viewing angles with respect to the camera where the projection of the texture (not the polygon or other primitive on which it is rendered) appears to be non orthogonal (thus the origin of the word: "an" for not, "iso" for same, and "tropic" from tropism, relating to direction; anisotropic filtering does not filter the same in every direction). Like bilinear and trilinear filtering, anisotropic filtering eliminates aliasing effects, but improves on these other techniques by reducing blur and preserving detail at extreme viewing angles. Anisotropic filtering is relatively intensive (primarily memory bandwidth and to some degree computationally, though the standard space–time tradeoff rules apply) and only became a standard feature of consumer level graphics cards in the late 1990s. Anisotropic filtering is now common in modern graphics hardware (and video driver software) and is enabled either by users through driver settings or by graphics applications and video games through programming interfaces.
Изотроптық МӨЖ картасын құрудың жетілдірілуі
Осы сәттен бастап оқырман MIP картасымен таныс деп есептеледі. Егер біз MIP картасының кеңейтілуі ретінде, RIP картасын, анизотроптық алгоритмді зерттесек, анизотроптық сүзгілеудің текстура картасы сапасын қалай арттыратынын түсінеміз. Егер камераға көлбеу бұрышта орналасқан көлденең жазықтықты текстуралау қажет болса, дәстүрлі MIP картасын кішірейту көлденең ажыратымдылықты жеткіліксіз етеді, себебі тік осьтегі бейне жиілігі төмендейді. Бұл MIP картасында әрбір MIP деңгейі изотропты болғандықтан болады, сондықтан 256 × 256 текстура 128 × 128, содан кейін 64 × 64 және т.б. суреттерге дейін кішірейтіледі. Осылайша, әр осьтегі ажыратымдылық бірдей деңгейде төмендейді, сондықтан MIP картасының текстуралық зонды әрқашан әр осьтегі бірдей жиіліктегі суреттен үлгі алады. Осылайша, жоғары жиілікті осьтегі алиасингтің алдын алу үшін үлгі алғанда, басқа текстуралық осьтер де сол сияқты кішірейтіліп, ықтимал бұлыңғырлыққа әкелуі мүмкін. MIP картасының анизотроптық сүзгілеуімен бірге 128 × 128 дейін кішірейтумен қатар, 256 × 128, 32 × 128 және т.б. суреттер де үлгіленеді. Бұл анизотроптық түрде кішірейтілген суреттерді текстура картасының сурет жиілігі әрбір текстуралық ось үшін әртүрлі болғанда тексеруге болады. Сондықтан, бір осьтің екінші осьтің экран жиілігіне байланысты бұлыңғырлануына қажеті жоқ, және алиасингке жол берілмейді. Көбінесе қолданылатын анизотроптық сүзгілерден айырмашылығы, иллюстрация үшін сипатталған MIP картасы тек текстура кеңістігіндегі осьтерге сәйкес келетін анизотроптық зондтарды қолдайды, сондықтан диагональды анизотропия мәселесін тудырады, тіпті анизотроптық текстураның нақты қолданылу жағдайларында мұндай экран кеңістігіндегі карталар кездеседі. Іске асырулар өз әдістерін өзгертуге еркін болса да, MIP картасы және оған байланысты осьтік шектеулер нағыз анизотроптық сүзгілеу үшін оңтайлы емес, сондықтан бұл тек иллюстрациялық мақсаттар үшін қолданылады. Толыққанды анизотроптық іске асыру төменде сипатталған. Жай тілмен айтқанда, анизотроптық сүзгілеу MIP картасының текстурасы алиасингтің алдын алуға тырысқанда жоғалтатын текстураның "айқындығын" сақтайды. Сондықтан анизотроптық сүзгілеу барлық көру бұрыштарында нақты текстуралық бөлшектерді сақтайды, сонымен бірге жылдам антиалиасингтік текстуралық сүзгілеуді қамтамасыз етеді.
Анизотропияның қолданатын дәрежесі
Рендеринг кезінде анизотроптық сүзгілеудің әртүрлі дәрежелері немесе қатынастары қолданылуы мүмкін, ал қазіргі аппараттық рендеринг іске асырылымдары осы қатынастың ең жоғары шегін белгілейді. Бұл дәреже сүзгілеу процесінде қолдау көрсетілетін анизотропияның максималды қатынасын көрсетеді. Мысалы, 4:1 (төртке бір деп айтылады) анизотроптық сүзгілеу 2:1 сүзгісімен өңделген диапазоннан тыс, көлбеу текстураларды одан әрі айқындауды жалғастырады. Іс жүзінде, бұл 4:1 сүзгісі өте көлбеу текстуралар жағдайында 2:1 сүзгісінен екі есе өткір болады дегенді білдіреді (ол 2:1 сүзгісіне қарағанда екі есе көп жиілікті көрсетеді). Дегенмен, көріністің көп бөлігіне 4:1 сүзгісі қажет емес; тек көбінесе алыс және өте көлбеу пиксельдер ғана өткір сүзгілеуді қажет етеді. Анизотроптық сүзгілеу дәрежесі екі есеге артқан сайын, көрінетін сапаның артуы азаяды, рендерингтелген пиксельдердің саны кемиді және нәтижелер көрерменге аз байқалады. 8:1 анизотроптық сүзгіленген көріністің рендеринг нәтижелерін 16:1 сүзгіленген көрініспен салыстырғанда, көбінесе алыс геометриядағы салыстырмалы түрде аз ғана өте көлбеу пиксельдер жоғары дәрежелі анизотроптық сүзгілеуі бар көріністе айқын текстураларды көрсетеді, ал 16:1 сүзгіленген пиксельдердегі жиілік ақпараты 8:1 сүзгісіне қарағанда екі есе ғана болады. Орындалу жылдамдығына түсетін салқыны да азаяды, себебі анизотропиясы жоғары деректерді алуды талап ететін пиксельдердің саны кемиді. Соңында, осы азайған пайда мен аппараттық құрылымның күрделігі арасындағы қатынас аппараттық жобада анизотроптық сапаға ең жоғары шек қоюға себеп болады. Қолданбалар мен пайдаланушылар драйверлер мен бағдарламалық жасақтама параметрлері арқылы осы тепе-теңдікті осы шекке дейін еркін реттей алады.
Іске асыру
Нағыз анизотропты сүзгілеу, анизотропияның кез келген бағыты үшін пикселдік деңгейде текстураны анизотроптық түрде динамикалық түрде зерттейді. Графикалық аппараттарда, әдетте, текстура анизотроптық түрде алынғанда, орталық нүктеге жақын текстураның бірнеше зонды (тексел үлгілері) алынады, бірақ бұл үлгілер, сол пикселдегі текстураның проекцияланған пішініне сәйкес карталанған үлгі бойынша орналасады. Алдыңғы бағдарламалық әдістер жиынтық аудан кестелерін пайдаланған. Әрбір анизотропты сүзгілеу зонды өзіндік сүзгіленген MIP картасының үлгісі болып табылады, бұл процеске қосымша үлгі алуды қосады. 16 трилинейлік анизотроптық үлгіге сақталған текстурадан 128 үлгі қажет болуы мүмкін, себебі трилинейлік MIP картасын сүзгілеу үшін төрт үлгі және екі MIP деңгейі қажет, содан кейін анизотроптық үлгі алу (16 тактты) осы трилинейлік сүзгіленген зондтардың он алтысын қажет етеді. Дегенмен, мұндай күрделі сүзгілеу әрдайым қажет емес. Видеорендеринг аппараттық құралының жұмысын азайту үшін қолданылатын әдістер бар. Графикалық аппараттарда ең көп қолданылатын анизотропты сүзгілеу әдісі – бір MIP картасының қатарынан алынған сүзгіленген пиксельдік мәндердің жиынтығы. Жалпы, бірнеше зондтардың проекцияланған пикселдік үлгіні текстуралық кеңістікке толтыру арқылы текстуралық сүзгіні құру әдісі, егер орындалу ерекшеліктері әртүрлі болса да, "іздік құрастыру" деп аталады.