XSI中抗鋸齒和適應(yīng)采樣優(yōu)化教程

朱峰社區(qū)老師表示在談?wù)摽逛忼X和能適應(yīng)的采樣之前, 希望解釋為什么發(fā)明抗鋸齒和as，并且描述他們用來(lái)解決的問(wèn)題。

問(wèn)題是什么是鋸齒呢？ 經(jīng)常使用數(shù)字音頻的模擬波形來(lái)解釋鋸齒。轉(zhuǎn)換過(guò)程很簡(jiǎn)單：采樣引擎把聲波轉(zhuǎn)換成數(shù)字流。

看圖：

第一個(gè)圖是模擬聲波的外型。

第二個(gè)圖對(duì)原始樣本驚醒兩次采樣的外型，可以看到，重建的信號(hào)波形和原始波形相差甚遠(yuǎn)，當(dāng)采樣密度增加到4的時(shí)候，出現(xiàn)了相當(dāng)不錯(cuò)的波形。

這個(gè)過(guò)程和渲染圖象非常相似，唯一的不同是維度：聲音是空間的（隨時(shí)變化），圖象是二維的（變化在xy坐標(biāo)）。

渲染一個(gè)場(chǎng)景的時(shí)候，攝像機(jī)的虛擬膠片被曝光，這里叫做“幀緩沖器”。攝像機(jī)分類(lèi)filmback上的像素，并且用顏色填充每個(gè)象素點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程叫做渲染。

用戶(hù)可以控制多少像素被顏色填充。沒(méi)有得到顏色的其他像素，就簡(jiǎn)單的通過(guò)內(nèi)插值算法接受相鄰的像素的顏色。

用兩個(gè)參數(shù)控制這個(gè)過(guò)程，叫做anti-aliasing min和max。anti-aliasing min控制像素被分解成子像素的最小次數(shù)，anti-aliasing max控制像素被分解成子像素的最大次數(shù)。

看看上邊的圖片，代表不同的抗鋸齒級(jí)別。在每一個(gè)例子中，每個(gè)白色正方形是幀緩沖器中的一個(gè)像素。

第一個(gè)圖像設(shè)置抗鋸齒min = –2和max = -2。這意味著渲染器對(duì)每16個(gè)像素發(fā)送一次采樣，就像你看到的，他將跳過(guò)15個(gè)像素，很明顯，跳過(guò)了這么多的象素，渲染的速度自然就非�？�，但是產(chǎn)生的是一個(gè)非常差勁的結(jié)果。

第二個(gè)圖像設(shè)置抗鋸齒min = –1和max = -1，這樣渲染器對(duì)每4個(gè)像素發(fā)送一次采樣。

第二個(gè)圖像設(shè)置抗鋸齒min =0和max = 0. 這意味著對(duì)每個(gè)像素都發(fā)送一次采樣。

這里應(yīng)該提到，每個(gè)采樣都在像素的一角而不是在像素的中央，這是可能的，在每一個(gè)像素中包含更多的細(xì)節(jié)要被采樣。

前三個(gè)例子抗鋸齒值從負(fù)數(shù)到0，所有的渲染圖像都有鋸齒，這叫做infrasampling。要想消除鋸齒，就要對(duì)每個(gè)像素發(fā)送額外的采樣。

當(dāng)設(shè)置anti-aliasing min和/或者max大于0，就是告所渲染器使用“superssampling”。使用anti-aliasing min和max值1, 意味著把每個(gè)像素分解成4個(gè)子像素。

使用anti-aliasing min和max值2, 意味著把每個(gè)像素分解成16個(gè)子像素。值為3的時(shí)候意味著把一個(gè)像素分解成64個(gè)子像素。

注意，值每增加1子像素的數(shù)量就大量增加，3已經(jīng)是非常高的質(zhì)量了，超過(guò)3的值應(yīng)該盡量少的使用。

有一個(gè)建議，這個(gè)圖表顯示here is a graph that shows the number of samples taken when you render using different anti-aliasing settings and different resolutions.

例如，如果你使用ntsc渲染一個(gè)圖像，設(shè)置aa為 0，采樣次數(shù)非常的小。但是如果渲染4k圖像，aa設(shè)置為2，你將看到大約2.5億次采樣�。。�

增加aa設(shè)置可以“劇烈”的增加渲染時(shí)間�。。。。。。。。。�

在調(diào)節(jié)aa參數(shù)之前應(yīng)該先調(diào)整其他的參數(shù)。

增加aa值應(yīng)該是在最后調(diào)整圖像不足的。

現(xiàn)在解釋適應(yīng)采樣是如何改善渲染時(shí)間的。

xsi渲染允許用戶(hù)指定一個(gè)控制級(jí)別用來(lái)在渲染期間測(cè)定是否需要更多的采樣。這個(gè)技術(shù)叫做適應(yīng)采樣。

當(dāng)設(shè)置anti-aliasing min和max為相同的值時(shí)，適應(yīng)采樣是不起作用的，用一個(gè)固定的采樣值進(jìn)行渲染，這可以產(chǎn)生真實(shí)完美的圖像，但是這卻要用相當(dāng)多的渲染時(shí)間。

下面舉例說(shuō)明適應(yīng)采樣時(shí)如何節(jié)省寶貴的渲染時(shí)間的。

#1 – 4個(gè)像素沒(méi)有采樣

這個(gè)例子闡述概念，用4個(gè)像素覆蓋一個(gè)幾何形�？逛忼X設(shè)置為min=0和max=3。適應(yīng)采樣需要各參數(shù)叫做contrast，它是一個(gè)rgba值。contrast用來(lái)決定什么時(shí)候象素要被分裂到子像素，子像素什么時(shí)候需要進(jìn)一步分裂。

看看他是怎么工作的：首先渲染器將在每個(gè)像素的左上角計(jì)算一次采樣。

#2 – 采樣抗鋸齒 0

這個(gè)圖中的抗鋸齒級(jí)為0。渲染器將比較每個(gè)采樣結(jié)果來(lái)測(cè)定和anti-aliasing contrast的差別。如果比contrast大，就需要更多的采樣，像素也需要細(xì)分。在細(xì)分像素或者子像素之前，渲染器測(cè)定當(dāng)前的抗鋸齒級(jí)別是否等于或者大于抗鋸齒最大值，這個(gè)時(shí)候，對(duì)像素的再次細(xì)分就是必須的了。

#3 - subdiv > level1

像素被分裂成4個(gè)子像素�？逛忼X級(jí)別是1。

#4 - sample level 1

然后渲染器采樣每個(gè)新的子像素，渲染器比較采樣，測(cè)定一些子像素海需要再次細(xì)分。

#5 - subdiv > level2

抗鋸齒級(jí)別現(xiàn)在是2。

#6 - sample level 2

同樣的，渲染器再次采樣，然后比較是否還有像素需要再次細(xì)分。

#7 - subdiv > level 3

渲染器應(yīng)用細(xì)分……

#8 - sample level 3

...繼續(xù)采樣新的子像素。然后停止遞歸，因?yàn)樗�到達(dá)了用戶(hù)設(shè)定anti-aliasing的最大值。

#9 >

因?yàn)檫m應(yīng)適應(yīng)采樣，渲染器只需要19次采樣，而沒(méi)有適應(yīng)采樣的將使用64次采樣。使用適應(yīng)采樣減少了66%的采樣數(shù)量而渲染質(zhì)量很好。