О сглаживании и рейтрейсинге

В комментариях под постом с очередной рекламой nvidia всплыл интересный момент:

Заминусованно. Но, в целом, истинно. Частично. Не совсем. Попробую пояснить, т.к самому стало интересно, почему же во время рендера у меня все всегда выходит зашибись, а в игре без сглаживания содомия из пикселей. Сразу предупрежу, глубокий ресерч мне делать лень, поэтому 90% напишу по памяти. TL;DR в конце.

Что такое сам по себе алиасинг все и так прекрасно знают. Лесенки, о которые можно порезаться глазом, бензопилы, рвущие душу любого геймера. Возникают они по банальной причине — недостаток или неточность информации, относящейся к цвету пикселя. У нас, знаете ли, паршивые мониторы... нет, не так, паршивое разрешение в мониторах, миллионов пикселей которых все еще недостаточно для четкого построения сложных сцен.

И тут на помощь приходят алгоритмы сглаживания. Их много, красивых и разных, от блюра по гауссу до суперсемплинга. Последний самый простой и в лоб, он же древний и супер тяжелый SSAA или чуть более свежий DSR (там отличные, наглядные картинки), что просто берет и НАВАЛИВАЕТ информации для обработки, а потом чуток мылит. Из 4к картинки собрать "не кашу" намного проще, чем из 720р, промежуточные оттенки между пикселями разного цвета сделают свое дело. Тут весь вопрос стоит, как обычно, в цене. DSR - дорого, fxaa - криво, taa при малых выборках - мыльно. Но для полного раскрытия потенциала вашего 1080р монитора гонять на нем нужно все же 4к картинку с небольшими доработками, sad but true.

Кстати, ввиду того, что 4к мониторам тоже далеко до качества картинки и кол-ва информации из реального мира - там частенько все еще нужно сглаживание. Легкий TAA или, чтобы раскрыть полный потенциал 4к монитора - еще один 4х-кратный суперсемплинг. Да, 16к, посоны, без шуток, но с нюансами, о которых лень писать.

И вот, рейтрейсинг. Ray tracing. Трассировка лучей. Чистая, неоскверненная математика. Почитать и ничего не понять можно на википедии. Алгоритмы там тоже разные, но суть одна - математическая симуляция, спам и бомбардировка лучами света объектов, дабы случилась магия. И там все сложно. И сглаживание не нужно. Ну или нужно. Можно и fxaa даже применить к итоговому результату - сработает. Только незачем и вот почему.

У рейтрейсинга есть такая мааааленькая особенность. Лучей нужно много. Прямо таки *****. ***** капслоком. Иначе будет шум, как у советского телевизора. Можно бомбить один пиксель одним лучом одним сэмплом и получить результат хуже, чем в любой игре. Будет алиасинг, много алиасинга, будет шум и неправильные цвета. Будет, в общем, караул. Про сглаживание откуда-то из палеозоя. Кстати, если я правильно понял из этого треда - то шум как раз помогает в борьбе с лесенками. Но это не точно, да и не важно.

Для борьбы с этим используются 100500 методов выборки, через разные алгоритмы, шумодавы на нейросетях, в общем, удобства сделанные людьми умными, для людей которым это знать не надо, и к которым отношусь я, например. Но лучей все еще нужно много, хоть при умных шутках и меньше, чем в лоб. И вот эти самые лучи дают нам нужное - ИНФОРМАЦИЮ. Пиксели счастливы, они супер точные, их цвета определены сэмулированной вселенной раз и навсегда. Ты рендеришь 720р и там все идеально. Проблемы могут возникнуть уже только банально от недостатка пикселей для вывода (не для обработки, это важно!) - или детали потеряются или провод какой мерзкий зарябит. Но от этого уже даже самая обычная бумажная фотография не застрахована.

А что RTX? Ну, там лучей мало. И бомбят они только часть эффектов, как правило, а не выстраивают нам всю картинку. Поэтому нужно сглаживание, поэтому DLSS и 4к, поэтому там нейронки для удаления шумов и еще ворох различных хаков.

Трассировка в сценарии, когда от итоговой картинки не нужно прятаться в ужасе под стол, уже сама себе сглаживание и там все хорошо.

Ps. Чувак, ну там всего две маленьких главы, ну камон.