Informatique | Anti-crénelage
L'anti-crénelage est une technique utilisée en infographie pour supprimer l'effet de crénelage. L'effet d'aliasing est l'apparition d'arêtes en dents de scie ou "jaggies" dans une image tramée (une image rendue à l'aide de pixels). Le problème des bords en dents de scie est techniquement dû à la distorsion de l'image lorsque la conversion par balayage est effectuée avec un échantillonnage à basse fréquence, ce qui est également connu sous le nom de sous-échantillonnage. L'aliasing se produit lorsque des objets du monde réel qui comprennent des courbes lisses et continues sont tramés à l'aide de pixels.
La cause de l'anticrénelage est le sous-échantillonnage. Le sous-échantillonnage entraîne une perte d'informations de l'image. Le sous-échantillonnage se produit lorsque l'échantillonnage est effectué à une fréquence inférieure à la fréquence d'échantillonnage de Nyquist. To avoid this loss, we need to have our sampling frequency atleast twice that of highest frequency occurring in the object.
This minimum required frequency is referred to as Nyquist sampling frequency (fs):
- fs =2*fmax
This can also be stated as that our sampling interval should be no larger than half the cycle interval. This maximum required the sampling interval is called Nyquist sampling interval Δx
s
:
- Δxs = Δxcycle/2
- Where Δxcycle=1/fmax
Methods of Antialiasing (AA) –
Aliasing is removed using four methods: L'utilisation d'un affichage haute résolution, le post-filtrage (suréchantillonnage), le pré-filtrage (échantillonnage de zone), la mise en phase des pixels. Ces méthodes sont expliquées comme suit.
- Utilisation d'un affichage haute résolution:
Une façon de réduire l'effet de crénelage et d'augmenter le taux d'échantillonnage est simplement d'afficher les objets à une résolution plus élevée. En utilisant une haute résolution, les crénelures deviennent si petites qu'elles deviennent indiscernables par l'œil humain. Par conséquent, les bords déchiquetés sont flous et les bords apparaissent lisses. - Post-filtrage (Supersampling):
Dans cette méthode, nous augmentons la résolution d'échantillonnage en traitant l'écran comme s'il était fait d'une grille beaucoup plus fine, en raison de laquelle la taille effective des pixels est réduite. Mais la résolution de l'écran reste la même. Maintenant, l'intensité de chaque sous-pixel est calculée et l'intensité moyenne du pixel est trouvée à partir de la moyenne des intensités des sous-pixels. Ainsi, nous effectuons l'échantillonnage à une résolution plus élevée et affichons l'image à une résolution plus faible ou à la résolution de l'écran, c'est pourquoi cette technique est appelée suréchantillonnage. Cette méthode est également connue sous le nom de post-filtrage car cette procédure est effectuée après avoir généré l'image tramée.Applications pratiques:
Dans les jeux, le SSAA (Supersample Antialiasing) ou le FSAA (full-scene antialiasing) est utilisé pour créer la meilleure qualité d'image. Il est souvent appelé l'AA pur et donc très lent et a un coût de calcul très élevé. Cette technique était largement utilisée au début, lorsque de meilleures techniques d'anti-crénelage n'étaient pas disponibles. Les différents modes de SSAA disponibles sont les suivants : 2X, 4X, 8X, etc. indiquant que l'échantillonnage est effectué x fois (plus que) la résolution actuelle.
Un meilleur style d'AA est le MSAA (multisampling Antialiasing) qui est un style plus rapide et approximatif de suréchantillonnage http://AA.It a un coût de calcul moins élevé. Des techniques de suréchantillonnage meilleures et sophistiquées sont développées par les sociétés de cartes graphiques comme CSAA par NVIDIA et CFAA par AMD.
3. Pré-filtrage (Area Sampling):
Dans l'échantillonnage par zone, les intensités des pixels sont calculées proportionnellement aux zones de chevauchement de chaque pixel avec les objets à afficher. Ici, la couleur du pixel est calculée en fonction du chevauchement des objets de la scène avec une zone de pixel.
Par exemple : Supposons qu'une ligne passe par deux pixels. Le pixel couvrant la plus grande partie(90%) de la ligne affiche une intensité de 90% tandis que la zone moins importante(10%) couvrant le pixel affiche une intensité de 10-15%. Si la zone du pixel chevauche des zones de couleurs différentes, la couleur finale du pixel est considérée comme une moyenne des couleurs de la zone de chevauchement. Cette méthode est également connue sous le nom de pré-filtrage car cette procédure est effectuée AVANT de générer l'image tramée. Elle est réalisée à l'aide de certains algorithmes graphiques primitifs.
4. mise en phase des pixels :
C'est une technique pour supprimer le crénelage. Ici, les positions des pixels sont décalées vers des positions presque approximatives près de la géométrie de l'objet. Certains systèmes permettent d'ajuster la taille des pixels individuels pour répartir les intensités, ce qui est utile pour le pixel phasing.
Autres applications des techniques d'anticrénelage:
- Compenser les différences d'intensité des lignes:
Lorsqu'une ligne horizontale et une ligne diagonale sont tracées sur l'affichage matriciel, le nombre de pixels nécessaires pour afficher les deux lignes est le même, même si la ligne diagonale est 1,414 fois plus grande que la ligne horizontale. Cela entraîne une diminution de l'intensité de la ligne la plus longue. Pour compenser cette diminution d'intensité, l'intensité des pixels est attribuée en fonction de la longueur de la ligne à l'aide de techniques d'anticrénelage. - Anti-crénelage des limites de zone:
Les concepts d'anticrénelage peuvent également être appliqués pour supprimer les crénelures le long des limites de zone. Ces procédures peuvent être appliquées aux algorithmes de scanline pour lisser les limites de la zone .Si le repositionnement des pixels est possible alors les positions des pixels sont ajustées à des positions plus proches des limites de la zone. D'autres méthodes ajustent l'intensité des pixels à une position limite en fonction du pourcentage de la surface du pixel à l'intérieur de la limite. Ces méthodes lissent efficacement les limites de la zone
.