Поясняю за разрешение, 4К, сглаживание, DLSS и прочие диагонали экранов

Про что пойдет речь в статье? Если кратко - про все что связано с выводом сгенерированного видеокартой изображения на экран. А это значит мы затронем апскейлеры и сглаживание, разрешение и диагонали экранов, избыточную выборку и мыльцо, кинцо, прогрев, 4К и прочие модные на данном ресурсе слова. В общем будет интересно..

Когда разрешение экранов стало для нас чем то важным? Правильным ответом станет - с приходом в наши дома LCD дисплеев (Мониторы на жидкокристаллических матрицах или просто ЖК). До них у нас были пузатые ламповые (в прямом смысле) дисплеи на электронно-лучевых трубках. И эти бэд-бои были настолько крутые что просто не имели так называемого нативного разрешения. Им было плевать на то что вы там выставите у себя в Windows или в игре. Будь это 640 на 380 и 1024 на 1200 ЭЛТ-монитор отобразит его без какого бы то ни было апскейлинга.

Но ЖК монитор работает иначе - у него есть определенное заводом количество пикселей по горизонтали и вертикали, и именно оно определяет то самое нативное разрешение экрана. И если вы выставите в игре разрешение ниже нативного, то монитор применяя бикубическую интерполяцию растянет получаемую от видеокарты картинку до своего нативного разрешения. В результате вы получаете то самое мыло вместо четкой картинки.

Таким образом, с появлением в вашем доме ЖК-монитора вам приходилось забыть про древнюю магию - повышение частоты кадров при помощи понижения разрешения рендера. А разработчикам, да и всей индустрии стали необходимы стандарты. Таким стандартом стал - High Definition или попросту HD. 1280×720 пикселей, оно же 720p. И все дальнейшие форматы, такие как FullHD(1920×1080), QuadHD(2560 × 1440) и UltraHD (3840×2160) это производные этого самого HD.

Проследим эволюцию:

А теперь разложим стандарты на календарь и посмотри сколько каждый из них нам прослужил:

Я серьезно, нам надо это обсудить. Прогресс от HD к FullHD занял довольно продолжительное время и это был рост разрешения в два раза. Но на переход от FullHD к UltraHD, мало того что ушло в разы меньше времени, так еще и повышение количества пикселей в данном случае стало четырехкратным! И разумеется мы пропустили один из стандартов - то самое QuadHD. У такого резкого скачка весьма банальная причина: кинематограф. Дело в том что домашние телевизоры созданы в первую очередь не для наших консолей, а для, вы не поверите, ТВ-вещания и кинематографа.

А в этом случае стандарт UltraHD подходит значительно больше промежуточных 1440р. Во первых он идеален для просмотра на нем старых записей снятых в 1080р, ведь в таком случае просто напросто четыре соседних пикселя превращаются в одного мегазорда, простите, в один большой пиксель и мы получаем картинку без лишнего мыла. Во вторых при воспроизведении видеозаписи в общем то плевать на аппаратные мощности, а значит можно хоть 8к разрешение пихать... ах да, погодите-ка...

Но мы не кинцо тут смотрим, а в игры играем. И будем рассматривать данный стандарт с точки зрения компьютерной графики. И с этой позиции 4К это резкий скачек. Настолько резкий, что появление более совершенных методов масштабирования просто стало необходимостью. И впервые оно было применено на промежуточных консолях.

Тут я позволю себе ускориться, ибо во первых: Digital Foundry все еще существует. А во вторых мне все еще лень. Останавливаемся подробно мы только там где это необходимо.

Кратко: методика темпорального апскейла или попросту временной реконструкции это всегда про понижение разрешения в котором проходит непосредственно рендер изображения, с последующей реконструкцией до нативного разрешения. Первым таким методом стал шахматный рендер. По названию не сложно понять что мы обрабатываем сперва половину пикселей в первом кадре, затем вторую половину во втором и все это дело склеиваем в один кадр. Будет ли при таком методе мыльцо? Разумеется. Так же как и при любом темпаральном методе реконструкции. Чуть сложнее работает DLSS. Здесь к пайплайну подключается нейросеть которая более точно склеивает кадры и достраивает недостающие детали.

Методы реконструкции в геймерской среде принято сравнивать со с традиционными методами сглаживания, такими как FXAA, SMAA и прочим AA. Но по существу такое сравнение будет в корне не верным, ведь в таком случае мы сравниваем два изображения с разным разрешением рендера и разумеется более низкое разрешение имеет меньше шансов на победу. Отсюда в корне неверные выводы, мол традиционное сглаживание лучше. Но на самом деле одно то что мы сравниваем картинки с разрешением рендера в 1440р и 2160р и спорим о том где лучше это уже довод не в пользу классическим методов антиалиасинга. А если и проводить подобное сравнение то только при одинаковом разрешении рендера. То есть при шкале 100% в TAA, DLAA, FSR 2.0 Native и т.д.

Проблемой подобного сравнения станет подбор игр для тестов. Лишь в паре игр можно встретить широкий выбор между алгоритмами. Второй проблемой является качество реализации этих методов.

Например любимый многими MSAA (Multisample anti-aliasing) крайне плохо дружит с современными методами отложенного рендера. В итоге если он где-то и попадался в относительно свежих проектах, то его реализация была крайне плохой. Из позитивного можно назвать разве что Forza и Control. Но даже там главный артефакт данного метода был заметен - белое мерцание на субпиксельных объектах. Такое же мерцание можно заметить при методе шахматного рендера, только вот при первом разрешение (хоть и выборочно) повышается, а при втором значительно понижается.

А кроме того, если уж и сравнивать TAA с MSAA то делать это необходимо с повышением шкалы рендера у первого. В таких условиях мультисемплинг совершенно точно проиграет как в плане картинки, так и в плане производительности.

Ну а если же вы все еще скучаете по старым добрым методам AA, то вернуть один из них в вашу любимую игру можно с помощью injectSMAA v1.2

Второй распространенный миф что с приходом ультра HD никакое сглаживание нам уже не понадобиться. И мифом это является лишь от части. Дело в том что в идеальных условиях, при запредельно высоком PPI и нативном разрешении рендера сглаживание действительно мало повлияет на картинку. Однако речь в подобных примерах идет о запредельных значениях PPI, возможных лишь при самых высоких разрешениях и крайне низкой диагонали экрана. (Например 4К и 22 дюйма и ниже). Само собой разумеется в силу ряда объективных причин подобное сочетание разрешение и диагонали в играх попросту нерационально. (ВАЖНО: Речь в статье идет про ИГРЫ, не про интернет серфинг, работу с текстом, моушен дизайн. Поэтому оставьте едкие комментарии по методичке Apple при себе)

Большая диагональ экрана дает нам возможность лучше погрузиться в мир игры. И одним из плюсов 4К стала возможность сохранив PPI на уровне золотого геймерского стандарта (24 дюйма fullHD) увеличить диагональ экрана В ДВА раза! Именно таким монитором, например, пользуюсь я сам. Оба примера - это крайний случай. В среднем мы имеем что-то вроде 1440р на 27 дюймах или 4к на все той же двадцатьсемерке или 32 дюймах. Что в целом дает нам хороший PPI, но все еще недостаточный для полноценного отказа от методов антиалиасинга. Так что сглаживание нам необходимо.

Как и во многих аспектах жизни, в вопросах мониторных принято судить по себе, без учетов нюансов и специфики использования разными людьми. Поэтому при вопросе "а нужен ли нам 4К или же это классический развод на прогрев" единого мнения - нет и быть не может. Однако можно подойти к вопросу систематически и разобрать его. И тогда выясниться что в определенных случаях очень даже нужен, если есть необходимость в большой диагонали экрана, например. Однако в других, например, если сравнить два 27 дюймовых монитора - повышенное разрешение уже не оправдает себя ввиду значительно более низкой производительности, при не самой большой разнице в деталях ввиду агрессивного антиалиасинга. В вопросе сглаживания и мыльца победу конечно же, как и всегда, одержит старый добрый суперсемплинг. Ничего нового за годы придумано не было - избыточная выборка всегда даст лучшую картинку. Однако своя нотка "НО" есть и здесь - производительность любой метод избыточной выборки съест всю без остатка. И вот в вопросах повышения производительности с минимальными потерями в картинке за последнии годы произошел огромный скачек.

DLSS, DLDSR, TSR и прочие страшные для свидетелей мыла аббревиатуры на деле вернули нам давно потерянную возможность повысить производительность игры не урезая качество графики. Во времена Morrowind мы могли на слабой железке играть в крайне низком разрешении на высоких настройках и видеть, хоть и не так четко, игру в том виде каком ее задумал автор. Во времена Oblivion единственным разумным способом заставить игру работать чуть лучше было урезание эффектов травы, освещения и дальности видимости, что заставляло выглядеть игру на слабых машинах хуже предыдущей части. И вот наконец у нас вновь есть возможность наслаждаться графикой, в ущерб разрешению.

#лонгрид #монитор #сглаживание #dlss #прогрев