Временное сглаживание (TAA) направлено на уменьшение или устранение эффектов временного сглаживания . Временное алиасинг вызвано тем, что частота дискретизации (т. Е. Количество кадров в секунду) сцены слишком мала по сравнению со скоростью преобразования объектов внутри сцены; из-за этого объекты кажутся прыгающими или появляются в каком-то месте вместо того, чтобы создавать впечатление плавного движения к ним. Чтобы полностью избежать артефактов наложения спектров, частота дискретизации сцены должна быть как минимум в два раза выше, чем у самого быстро движущегося объекта. [1]Поведение затвора системы выборки (обычно камеры) сильно влияет на наложение, поскольку общая форма экспозиции с течением времени определяет ограничение полосы системы перед дискретизацией, что является важным фактором наложения спектров. К камере можно применить фильтр временного сглаживания, чтобы добиться лучшего ограничения полосы пропускания. [2] Типичным примером временного наложения спектров в фильмах является появление колес транспортного средства, движущихся назад, так называемый эффект колесного вагона . Временное сглаживание также может помочь уменьшить неровности изображения, делая изображения более мягкими. [3]
В чел анимации
В cel-анимации аниматоры могут либо добавлять линии движения, либо создавать след объекта, чтобы создать впечатление движения. Чтобы решить эффект колеса телеги без изменения частоты дискретизации или скорости колеса, аниматоры могут добавить сломанную или обесцвеченную спицу, чтобы заставить визуальную систему зрителя правильно устанавливать связи между кадрами.
В компьютерных изображениях
Для выполнения сглаживания в компьютерной графике системе сглаживания требуется ключевая информация: какие объекты покрывают определенные пиксели в любой момент времени в анимации.
Один из используемых подходов состоит в том, чтобы получить функцию временной интенсивности с высоким разрешением (то есть больше, чем выходное изображение) из атрибутов объекта, которые затем могут быть свернуты с помощью усредняющего фильтра для вычисления окончательного сглаженного изображения.
В этом подходе доступны два метода вычисления функции временной интенсивности. Первый метод состоит в том, чтобы вычислить положение каждого объекта как непрерывную функцию, а затем использовать функцию, чтобы определить, какие пиксели покрыты этим объектом в сцене. Второй метод может использовать традиционные методы рендеринга для суперсэмплинга движущейся сцены и определения дискретного приближения положения объекта. [4]
Один алгоритм, предложенный для вычисления функции временной интенсивности: [4]
Для каждого кадра изображения:Для каждого объекта в кадре:Рассчитайте функцию временного преобразования для каждого динамического атрибутаОпределите области, которые объект покрывает за отфильтрованный интервал.Для каждого пикселя:Определите, какие объекты покрывают этот пиксель в какой-то момент в интервале выборки.Определите подынтервалы времени, в течение которых каждый объект проецируется на этот пиксель.Выполнять удаление скрытой поверхности, удаляя подынтервалы закрытых объектов.Определите функцию интенсивности пикселей на основе оставшихся подынтервалов и функции временного преобразования объекта. Отфильтровать функцию яркости результирующего пикселя
Примечание. «Функция временного преобразования» в приведенном выше алгоритме - это просто функция, отображающая изменение динамического атрибута (например, положение объекта, перемещающегося во времени кадра).
В случаях, когда атрибуты объекта (форма, цвет, положение и т. Д.) Либо не определены явно, либо слишком сложны для эффективного анализа, может использоваться интерполяция между выборочными значениями. Чтобы получить результаты, наиболее близкие к исходным данным, можно использовать B-сплайны для интерполяции атрибутов. В случаях, когда скорость является основной проблемой, линейная интерполяция может быть лучшим выбором.
Временное сглаживание может применяться в пространстве изображения для простых объектов (таких как круг или диск), но для более сложных многоугольников могут потребоваться некоторые или все вычисления для выполнения вышеуказанного алгоритма в пространстве объектов.
При пространственном сглаживании можно определить функцию интенсивности изображения с помощью суперсэмплинга . Суперсэмплинг также является подходящим подходом к временному сглаживанию; система анимации может генерировать несколько (вместо одного) буферов интенсивности пикселей для одного выходного кадра. Основным преимуществом суперсэмплинга является то, что он будет работать с любым изображением, независимо от того, какие объекты отображаются или используется система рендеринга.
Смотрите также
Рекомендации
- Перейти ↑ Grant, C. (1985). «Интегрированное аналитическое пространственное и временное сглаживание для многогранников в 4-м пространстве» . SIGGRAPH Компьютерная графика , 19 (3): 79-84
- ^ Tessive, ООО (2010). "Технические пояснения к фильтру времени"
- ^ NVIDIA «Технология временного сглаживания (TXAA)» .
- ^ a b Кореин, Дж. и Бадлер, Н. (1983). «Временное сглаживание в компьютерной анимации» . SIGGRAPH Компьютерная графика , 17 (3): 377-388