شرح مبسط للـ Anti-Aliasing

[full_width] FXAA , MSAA , FSAA , FSAA , EQAA , TXAA , MFAA..

لطالما بدا الأمر شديد التعقيد بمجرد أن ترى مجموعات غريبة من الأحرف لا تحمل أي معنى مباشر بالنسبة لك وكل ما تعرفه عنها أنها تحسن جودة اللعبة قليلًا في مقابل بعض الإطارات , دعونا نشرح لكم ما هو الـ Anti-Aliasing و ما هو ال Aliasing فى الأساس كما سنعرفكم أيضًا بمجموعة من أشهر وسائل الـ Anti Aliasing وكيف تحسن جودة اللعبة .

فى البداية ما هو التعرج أو الـAliasing ؟

ببساطة هو التعرج الذي ينتج في حواف مكونات الصورة , والسبب الرئيسي في وجود هذا التعرج أن كل ما في عالم الألعاب و الرسوميات يتكون من Pixels أو مربعات صغيرة جدًا تصطف جنبًا إلى جنب لتكون لنا الصورة النهائية , ولكن أين المشكلة ؟ المشكلة أن هذه المربعات عندما تُستخدم في تصميم جسم أو شكل واقعي ينتهي بها الأمر متلامسة بزوايها أو أطرافها فقط , مما يُنتج تعرجاً مزعجاً , تأمل الصورة و ستدرك الأمر ..

السؤال الآن

كيف نقضي على ذلك التعرج ؟ هنا يأتي دور مضادات التعرج , ورغم التنوع الشديد في أنواعها , فمن الممكن أن نقسمهم إلى قسمين رئيسيين :

الأول (والأكثر فعالية) يعرف بال Super Sampling Anti Aliasing أو مضادات التعرج التي تعمل عن طريق زيادة دقة الصورة, ومن أهمها ال MSAA و الFSAA وتعمل هذه الوسائل عن طريق زيادة عدد المربعات أو الPixels المُكونة للصورة , فلنتناول أشهر الوسائل في هذا القسم ببعض التفصيل :

أولا ًFSAA Full SceneAnti Aliasing

ربما ليست الأشهر أو الأكثر فعالية , لكن سبب وجودها في هذا المقال أنها أول وسيلة ظهرت في هذا المجال , و تعتمد ببساطة على أن يتم معالجة الصورة كاملة بدقة أعلى من دقة الشاشة , و بعد ذلك يُصغر حجمها ليناسب الشاشة , و يدل الرقم المجاور للحروف على عدد أضعاف الدقة التي ستعالج بها الصورة فمثلًاFSAAx2  تعني أن الصورة ستعالج بضعف الدقة و هكذا , مما ينتج زيادة في عدد ال Pixels وبالتالي نقص في التعرج و لكن هذه الوسيلة تعتبر الأسوء من حيث الأداء , إذ أنها تؤثر بشكل عملاق على معدل الإطارات قد يصل إلى 50%  مما يتسبب في إندثارها بشكل شبه تام , ولكن الMSAA  ظهرت لتحل المشكلة ..

ثانياً MSAA MultisampleAnti Aliasing

تعتبر الوسيلة الأفضل و الأشهر ما بين مضادات التعرج التي تعمل قبل معالجة الصورة , و فكرة عملها مشابهة لفكرة عمل الFSAA ولكن ما يميزها عن سابقتها أن الحواف فقط هي التي تُعالج بجودة أعلى ,مما يجعل العبئ أخف على موارد الجهاز , ويدل الرقم الذي يكون بجوار الحروف (2 , 4 , 8) على عدد الPixels  التي تُعالج بدلًا من الPixel  الواحد أي أن  MSAAx2 تستبدل كل Pixel بإثنين , وهكذا طبعًا كلما زاد الرقم زادت الجودة و قل التعرج وقل معدل الإطارات أيضًا .

حتى الآن تعتبر الأكثر فعالية و إنتشارًا بين ال Super Sampling Anti Aliasing Methods و لكن بها عيبًا واحدًا يُفقدها المثالية , و هو أنها تتجاهل الأجسام الصغيرة بعض الأحيان ..

ثالثاً MFAA (Multi Frame Anti Aliasing) , NVIDIA Only

ال MFAA أو مضاد التعرج متعدد الإطارات هي تعتبر نسخة محسنة منMSAA  حيث أنها تعتمد على نفس الفكرة , ولكن بدلًا من معالجة الصورة بعددPixels  أكثر , تقوم بمعالجتها في أكثر من إطار كل منهم يملك الPixels  في مكان مختلف قليلًا عن الآخر , ثم تقوم بدمجهم لتكوين إطار واحد , ويدل الرقم بجوار الحروف على عدد الإطارات التي ستتم معالجتها فمثلًاMFAAx2  تقوم بمعالجة إطارين بدلًا من إطار واحد , ولكن الجدير بالذكر أنها تُعالج الحواف فقط و ليس المشهد كاملًا مما يعطيها أداءً مميزًا جدًا و ربما الأداء هو الميزة الرئيسية لهذه الطريقة , حيث أن جودتها أقل بقليل من الMSAA و لكنها تقلل إطاراتك ما يقارب نصف ما تقلله الـMSAA  و لكن للأسف البطاقات الرسومية الداعمة لهذه التقنية قليلة جدًا إذ أنها لا تعمل إلا مع بطاقات نفيديا المزودة بمعمارية Maxwell والتي تُعد على الأصابع في الوقت الراهن مما يعتبر عيبًا قاتلًا و لكن أظن أنه سيتقلص مع الوقت

يعتبر هؤلاء الثلاثة الأبرز في هذا النوع , و الآن دعوني أقدم لكم النوع الثاني , وهوا الPost Processing Anti Aliasing والذي يعتمد بشكل رئيسي على إضافة Blur أو ضباب بسيط لحواف الأجسام ,مما يجعلها تبدو أفضل قليلًا , ولكن الأهم أن تأثيره على الأداء شبه منعدم مما يسبب له شعبية عملاقة , و إليكم الأمثلة :

أولاً MLAA Morphological Anti Aliasing

(مضاد التعرج الشكلي) يعتبر من أغبى الوسائل على الإطلاق ! إذ أنه يقاوم التعرج عن طريق إضافة  Blur أو تشويش للصورة كاملة ! فبدلًا من التعرج المزعج , إستمتع يا عزيزي بصورة فاقدة للحدة و الدقة تمامًا ! أليس هذا منطقًا غبيًا ؟ أقسم لكم أن الفكرة راودتني و أنا فالحادية عشر من العمر (لكن بالطبع لم أكن أملك الموارد لتنفيذها)

صدرت هذه التقنية مع صدور سلسلة بطاقات 6000 من AMD  و من رأيي الشخصي , يعتبر هذا أغبى قرار في تاريخ الشركة كلها حتى أن الإسم يبدو غبيًا ولا يملك أي معنى ! السبب الوحيد في ذكر الMLAA في هذا المقال أنه كان سببًا بصورة غير مباشرة في وجود الFXAA , دعونا نتحدث عنه

ثانياً FXAA Fast approximate anti-aliasing

 Anti Aliasing : OFF تتسبب الFXAA  أو (مضاد التعرج التقريبي السريع) في اختفاء هذه الجملة بشكل تام ! حيث أنه يحسن الصورة بشكل مقبول و فالمقابل فإن تأثيره على معدل الإطارات لا يذكر إطلاقًا !!

تم تطوير ال(FXAA)  على يد مبرمجي شركة NVIDIA  ردًا على تقنية الMLAA  و ربما أيضًأ كانت هي الملهم الرئيسي للFXAA ولكن بالطبع فالFXAA  أفضل بمراحل , حيث أنه عوضًا عن تطبيق الضباب على كامل الصورة , يضاف فقط إلى الحواف مما يعطيه أداءً أفضل من الMLAA بقرابة40% وأيضًا فإن الFXAA  لا يؤثر على جودة باقي اللعبة بالصورة الحمقاء التي نراها مع الMLAA , عيب الFXAA الوحيد هي أنه لا بد أن يضاف قبل إضافة ال"HUD"

(و هي العناصر التي تعرض أثناء اللعبة لإعطاء معلومات للاعب كالخريطة أو شريط الصحة أو الإتجاهات..إلخ) خشية أن يؤثر عليها , و التي تعد مشكلة تواجه المطورين فقط , أما المشكلة أو العيب الثاني هو أنه يؤثر بصورة طفيفة و في أماكن محدودة على حدة ال (Textures) أو الخامات المكونة للصور , لكن الأمر ليس مزعجًا جدًا , ولحسن الحظ فإن NVIDIA  لم تجعله حصرًا على مستخدميها فقط, ولكنه مُتاح لكل البطاقات مما يجعله الخيار الأفضل الآن في مجال مضادات التعرج , وخاصة لأصحاب الأجهزة الضعيفة و المتوسطة .

ما بين هذا و ذاك :

ما بين القسمين الرئيسين لوسائل التخلص من التعرج فإن بعض الوسائل تقوم بدمج الإثنين للوصول إلى مستويات أعلى من الجودة مثل تقنية ال TXAA (Temporal Anti-Aliasing) والتي طورتها  NVIDIA و لكن لبطاقتها فقط , و تعمل هذه التقنية عن طريق دمج الMSAA  و الFXAA , و تعتبر الأعلى جودة بين كل الوسائل , ولكن أيضًا تكلفتها من الإطارات عالية مقارنة ببدائلها .

و بهذا فقد ذكرنا أهم و أشهر وسائل إزالة التعرج , لا بد أن حيرتك ستقل كثيرًا فالمرة القادمة التي تختار فيها الوسيلة المناسبة , فلماذا لا تشاركنا بتجربتك في قسم التعليقات ؟

                                                                                                                       بقلم : عمر عباس