MSAA и alpha-to-coverage: различайте покрытие, затенение и непрозрачность

Разделяйте покрытие выборок и частоту шейдера

MSAA сохраняет решения о покрытии и тестах глубины и трафарета в нескольких позициях выборки внутри пикселя. Обычное попиксельное затенение может передавать один результат нескольким покрытым выборкам. Поэтому увеличение их числа не означает автоматического независимого расчёта материала в каждой позиции. Правила растеризации Microsoft объясняют это различие. [1]

MSAA особенно полезен на геометрических границах. Он не устраняет автоматически алиасинг каждого шейдерного узора или зеркального блика. Затенение на каждую выборку меняет нагрузку и должно включаться осознанно там, где поддерживается и полезно.

Преобразуйте альфа-канал выреза в маску покрытия

Alpha-to-coverage превращает значение альфа-канала шейдера в маску сохраняемых выборок, совмещённую с исходным покрытием примитива. Это полезно для подробных вырезанных форм, например листьев на текстурированных полигонах. Сохранившиеся выборки могут участвовать в обычном тесте глубины и её записи, если она включена.

Преобразование зависит от реализации. Direct3D определяет поведение на концах диапазона, но не требует одинаковой промежуточной маски на разном оборудовании; возможен также пространственный дизеринг. [2] Рассматривайте альфа-канал в этом пути как управление покрытием и проверяйте реальное изображение при выбранном числе выборок.

Пример расчёта: сведение заданной маски

Рассмотрим пиксель с 4 выборками с одинаковыми весами. Пусть лист покрывает 2 из них линейным цветом (0, 1, 0), а остальные 2 сохраняют фон (0, 0, 1). Усреднение цветовых выборок даёт (0, 0.5, 0.5).

Пример задаёт маску и не обещает, что альфа 0.5 всегда создаёт именно её на любом устройстве. Он также не означает, что шейдер листа выполнился 4 раза. Если альфа 0.5 дополнительно управляет обычным альфа-смешиванием сохранившихся выборок, зелёный вклад листа в итоговом пикселе становится 0.25. Покрытие и смешивание ослабили его отдельно. Решите, соответствует ли это материалу, вместо автоматического включения обоих механизмов. Само alpha-to-coverage не удаляет альфа-значение из расчёта смешивания. [2]

Проверяйте весь путь многовыборочной обработки

Начните с края непрозрачного треугольника, затем добавьте текстуру выреза. Проверьте числа выборок изображений, подключённых для рендеринга, поддерживаемые форматы, работу глубины и сведение выборок в итоговое изображение. Осмотрите тонкие формы с разных расстояний на контрастных фонах. Медленно двигайте камеру, чтобы выявить квантование или смену рисунка.

Проверьте перекрывающиеся листья с включённой и выключенной записью глубины в соответствии с нужным путём материала. Сравнивайте попиксельное затенение и затенение каждой выборки лишь тогда, когда оставшаяся проблема связана с изменением затенения. Сделайте выходной альфа-канал, формирование покрытия и состояние смешивания независимо проверяемыми.

Точно оценивайте ограничения

Малое число выборок даёт ограниченный набор масок покрытия, поэтому крошечные детали всё ещё могут исчезать или мерцать. Большее число выборок увеличивает хранение и часть работы растеризации и сведения выборок, но не означает такого же роста полного времени кадра. Alpha-to-coverage приближает покрытие, а не зависящее от длины волны пропускание стекла. Измеряйте реальную сцену и сохраняйте подходящую альтернативу для путей без многовыборочной обработки.

Источники

• [1] Rasterization Rules: Multisample Anti-Aliasing — Microsoft, Direct3D documentation.
• [2] Configuring Blending Functionality: Alpha-To-Coverage — Microsoft, Direct3D documentation.