Свиток V-Ray Image sampler (Antialiasing)

Следующим свитком параметров является V-Ray:: Image sampler (Antialiasing).

Для того, чтобы понять что это за свиток и за что он отвечает, обязательно следует ввести понятие алиасинга. Только лишь поняв что это такое, возможно будет понять что такое и антиалиасинг.

В компьютерной графике алиасинг - это феномен, проявляющийся в виде зазубрин, возникающий при преобразовании векторной фигуры в растровую.

На представленном выше рисунке, каждый квадрат, очерченный белыми полупрозрачными линиями, символизирует один пиксель. Слева - идеальная векторная фигура, совмещенная с сеткой растра, для наглядности, справа - эта же фигура, но уже растеризованная, то есть описанная с помощью квадратных пикселей. Пиксель - это квадрат одного цвета. Обратите внимание, что идеальная фигура на границе с фоном занимает лишь доли пикселей, в то время, как в реальном растеризованном изображении пиксель не может быть градиентным или многоцветным.

Как говорилось выше, пиксель это квадрат одного цвета. В процессе растрирования векторной фигуры, цвет этого квадрата определяется цветом его центра. Возвращаясь к нашему примеру, когда векторная фигура пересекает пиксель в его центре (1), то он будет окрашен в желтый цвет. Если в центре пикселя окажется черный фон, то он будет окрашен черный цвет (2).

Как известно, все трехмерные объекты в некотором смысле являются векторными, так как на самом деле не имеют разрешения и могут быть отрендерены в растровые изображения любого размера, а их форма описана с помощью математических формул, а не с помощью массива цветов отдельных пикселей. Однако, при попытке описать криволинейные формы с помощью пикселей, корыте, по своей сути, являются квадратами, неизбежно возникнут зазубрины на криволинейных изгибах.

Попробуйте дома на полу выложить круг детскими кубиками. Тогда Вы обязательно поймете, что  он только издалека будет выглядеть относительно плавной криволинейной фигурой, в то время как вблизи останется зазубренным. То же самое происходит при попытке описать криволинейную векторную фигуру квадратными пикселями. Пиксели - это те же кубики и, при всем желании, криволинейные формы, описанные пикселями, будут иметь зазубрины. Именно наличие этих зазубрин называется алиасингом. Разумеется, чем больше разрешение, тем большим числом пикселей можно будет описать эту фигуру и тем мельче будут эти зазубрины, так как размер одной зазубрины, относительно размера описываемой фигуры, уменьшится. Но, даже значительно увеличив разрешение, от эффекта зазубренности криволинейных форм, алиасинга, полностью не избавиться. Правда, так можно довести относительный размер пикселя до незаметного для глаза размера и таким образом визуально устранить этот неприятный эффект.

Слева, для наглядности, все та же растеризованная фигура, что и на предыдущем рисунке, а справа - растеризованная фигура, но с вчетверо большим количеством пикселей. Несложно заметить, что на фигуре справа, в следствии большего количества и меньшего размера пикселей, зазубренность менее отчетлива. Описав векторную фигуру еще большим количеством пикселей, зазубренность может стать еще менее заметной.

Как бы там ни было, не всегда рационально производить растеризацию векторных фигур в сверхвысоком разрешении. Именно поэтому был разработан специальный механизм, призванный устранить алиасинг, названный АНТИалиасингом.

Если вкратце, то суть антиалиасинга в том, что пиксели-зазубрины окрашиваются не в цвет фигуры или фона за ней, а усредняются, окрашиваясь в смешанный цвет фигуры и фона. Таким образом, как бы визуально размывая острые края фигуры. При этом происходит усреднение как пикселей самой фигуры, так и пикселей смежного с ней фона.

Слева, для наглядности, та же растеризованная фигура, что и на предыдущем рисунке, а справа - растеризованная фигура, но с антиалиасингом. Несложно заметить, что фигура справа, в следствии кажущейся размытости пикселей, выглядит намного более плавной и криволинейной. Хотя, на самом деле состоит из тех же пикселей, но слегка усредненных по цвету, тем самым создавая эффект прозрачности и размытости.

Процесс растеризации, то есть выборки образцов цвета с векторной фигуры для окрашивания растровых пикселей, называется сэмплированием, от слова сэмпл (англ. sample [ˈsɑ:mpəl]) - образец.

В процессе антиалиасинга применяется так называемое суперсэмплирование. Его принцип работы заключается в том, что для определения цвета пикселя берется не один образец цвета из центра, а пиксель разбивается на несколько частей, так называемых субпикселей и образы цветов берутся из них. Таким образом, получается не просто цвет фигуры или фона, а конкретный суммарный цвет всех цветов субпикселей.

Процесс обратный суперсэмплированию, когда для определения цвета нескольких пикселей берется всего одна точка с векторной фигуры в их усредненном геометрическом центре, называется субсэмплированием.

В V-Ray существует несколько алгоритмов усреднения цветов пикселей на границах криволинейных фигур. Это Fixed rate sampler, Adaptive DMC sampler и Adaptive subdivision sampler.

Именно для выбора одного из этих алгоритмов антиалиасинга предназначен свиток V-Ray:: Image sampler (Antialiasing), а так же выбора фильтра антиалиасинга.