Mipmaps e filtragem anisotrópica para controlar o cintilar de texturas

Identificar um problema de minificação

Uma estrada distante pode ter muitos texels de textura dentro de um único pixel da tela. Se a amostragem cobre pouco dessa área, linhas finas mudam de forma imprevisível quando a câmera se move. Aumentar a resolução da fonte pode até piorar o descompasso. Diagnostique o footprint projetado da textura antes de adicionar nitidez ou trocar o método de antialiasing.

Use um trajeto de câmera repetível que inclua uma marcação de estrada de alto contraste, uma parede com textura repetida (tiled) e uma superfície vista em ângulo rasante.

Dar a cada filtro uma função distinta

Mipmaps armazenam imagens progressivamente reduzidas, de modo que amostras minificadas possam usar informação pré-filtrada. Em uma textura quadrada com dimensões em potência de dois, cada nível seguinte tem um quarto dos texels; a cadeia completa acrescenta aproximadamente um terço ao armazenamento do nível base. [1]

Em ângulos oblíquos, o footprint fica alongado. A filtragem anisotrópica leva essa forma em conta, em vez de tratar as duas direções de maneira idêntica. [2] O valor máximo dessa configuração é um limite de qualidade, não uma promessa de número fixo de amostras nem de desempenho igual entre dispositivos. [3]

Estimar memória e footprint

Uma textura RGBA8 de 2048 × 2048, usada aqui como exemplo, ocupa 16 MiB no nível base. Sua cadeia de mips quadrada completa, sem compressão, ocupa aproximadamente 21,33 MiB, sem contar alinhamento de alocação nem outras cópias. Remover todos os níveis inferiores economiza cerca de 5,33 MiB, mas também elimina as representações pré-filtradas necessárias para uma amostragem estável à distância.

Imagine agora um footprint que cobre 16 texels em um eixo e 2 no outro. A razão é 8. Isso explica por que escolher um nível isotrópico muito grosseiro pode borrar o eixo mais curto. Não significa que a configuração 8× faça exatamente oito leituras; a implementação fica a cargo do hardware.

Ajustar com movimento e inspeção

Verifique se todos os mips necessários existem e contêm dados plausíveis. Atribua temporariamente uma cor diferente a cada nível para revelar a seleção de níveis e as transições de streaming. Compare o LOD bias neutro com qualquer bias de nitidez, mantendo o trajeto da câmera inalterado.

Depois, aumente a anisotropia nos passos suportados e registre tanto a qualidade da imagem em movimento quanto o custo de GPU relacionado às texturas. Inspecione as marcações da estrada perto do horizonte e as bordas de atlas UV. Garanta que a geração de mips respeite o tipo de sinal: média de cor, cobertura alfa e dados direcionais podem exigir tratamentos diferentes. [1]

Evitar falsas correções

A anisotropia não recupera detalhes ausentes da fonte, não corrige derivadas de UV defeituosas e não garante estabilidade em padrões procedurais criados depois da amostragem da textura. Uma imagem estática nítida pode esconder um cintilar temporal severo.

Escolha a combinação de menor custo que preserve o detalhe pretendido durante o movimento no hardware-alvo. Registre as configurações do sampler junto com as de importação e de streaming, pois alterar qualquer uma delas pode invalidar uma comparação visual anterior.

Fontes

• [1] Runtime Mipmap Generation — Ignacio Castaño.
• [2] Anisotropic Texture Filtering — Microsoft.
• [3] EXT_texture_filter_anisotropic specification — NVIDIA and Khronos OpenGL Registry.