Antialiasing
tratto da:
Han-Wei Shen
Cos’è un alias?

Alias - In telecomunicazione un falso segnale
dovuto a interferenza tra frequenza del segnale
e frequenza di campionamento

aliasing c’è ovunque in computer graphics poichè il
rendering è un processo di campionamento

Esempi:
 linee a dente di sega (jagged lines)
 false tramature di texture
Rendering è un processo di
campionamento
Rendering è un processo di
campionamento
rendere una curva
Veloce rassegna di campionamento di
segnali

Due passi nella rappresentazione digitale di un
segnale: campionamento e ricostruzione

Aliasing può derivare da entrambi i passaggi
Alias provocato da sottocampionamento

una ruota sembra girare in senso inverso
Osserva solo a 1/4 della frequenza
problema di sotto campionamento
Alias provocato da sottocampionamento

segnale 1D
segnale effettivo
segnale campionato
Alias provocato da sottocampionamento

segnale 2d: moirée
aliasing moderato
aliasing più forte
Quanto basta?


qual’è la giusta frequenza di
campionamento?
teorema del campionamento (o limite di
Nyquist) - la frequenza di campionamento
deve essere almeno doppia della massima
frequenza del segnale
due campioni in questo periodo
Si può evitare totalmente
aliasing



Dato il limite di Nyquist ?
In realtà no – la frequenza massima potrebbe
essere infinita, segnale non limitato in banda
La maggior parte delle scene grafiche non
sono bandlimited: bordi netti non possono mai
venire campionati correttamente in modo digitale (point
sampling)

Come si può correggere o limitare l’aliasing
Ricostruzione


Dopo aver campionato (idealmente) in modo
corretto, dobbiamo ricostruire il segnale
continuo
Si procede usando filtri di ricostruzione
Filtri di ricostruzione

Filtri più comuni:
Box filter
Tent filter
Sinc filter = sin(px)/px
Box filter

Molto semplice ma non molto buono
Tent Filter

Basato su interpolazione lineare. Migliore ma
ancora non smooth
Sinc Filter

Filtro passa basso ideale:
Ri-campionamento

Minification and Magnification – ricampiona il
segnale a risoluzioni diverse
Minification
Magnification
(note the minification is done badly here)
Magnification

facile da usare, ricampiona semplicemente il
segnale ricostruito
Segnale ricostruito
Ricampionamento a maggiore frequenza
del segnale ricostruito
Minification



Più difficile
La frequenza del segnale è troppo alta per
evitare aliasing
Soluzioni possibili:


Accresci l’ampiezza del filtro passa basso del filtro
ideale sinc - sfoca l’immagine
Prima sfoca l’immagine (con qualunque metodo),
poi ricampionala
Tecniche di Antialiasing in tempo
reale

Tecniche pratiche usate in hardware grafico
Algoritmo basati su spazio
schermo

Approccio comune: campiona più fittamente
la scena e calcola la media
(sovracampionamento)
Idea
risultato
Differenti schemi di
sovracampionamento

Formula comune:
c(i,x,y): colore del campione i per pixel(x,y); wi: peso
Diversi schemi di sovracampionamento
FSAA (full screen anti-aliasing)





Rendi la scena a una risoluzione molto più alta
poi fanne la media
Nvidia GeForce 2: usa ordered grid
OGSS
supersampling (OGSS)
3dfx voodo 5: rotated grid supersampling
(RGSS) – elimina meglio alias
RGSS
2x or 4x: numero di subpixels per ciascun pixel
Costoso: l’intera scena può dover essere resa
più volte!
Multisampling AA




Nvidia GeForce3 – per accrescere
performance
2x RGSS e 4x OGSS
Non si inviano più texture for subpixels – usa
la stessa texture di colore per i subpixels
Usata solo sui pixel di contorno – GPU ha più
intelligenza (è la maggiore differenza dal
sovra campionamento)
Quincunx multisampling



Genera 2 campioni per pixel
Fatti prestare qualcosa dal vicino
Qualità comparabile al metodo 4x
a metà del costo
Confronto 4X - Quincunx
4X FSAA
4X Quincunx
ATI - SMOOTHVISIONTM



usa un pattern di
campionamento jittered
Ogni pixel ha (2x, 4x, 8x)
locazioni di
campionamneto
alternative preprogrammate, jittered.
Pseudo-random-look (La
visione umana è meno
sensibile a configurazioni
di campionamento
casuali)
Possibili locazioni per
SMOOTHVISION 4x
ATI - SMOOTHVISIONTM
4x multi-sampling
SMOOTHVISION™
2x High-Quality
mode
Quake3 screen shot