앤티 앨리어싱이란 무엇입니까? 6가지 유형 및 방법

앤티앨리어싱을 이해하려면 먼저 앨리어싱의 개념을 이해해야 합니다.

비디오를 보거나 비디오 게임을 하는 동안 화면 가장자리가 픽셀화되거나 들쭉날쭉한 현상을 경험했을 수 있습니다. 이러한 '재기둥'은 앨리어싱으로 알려져 있습니다. 전반적인 시청 경험을 저하시킵니다.

그런데 왜 앨리어싱이 발생합니까?

화면에 표시되는 이미지는 픽셀이라고 하는 작은 정사각형으로 만들어집니다. 그림에서 제어 가능한 가장 작은 요소인 각 픽셀에는 고유한 강도와 색상이 있습니다. 수직 및 수평선은 정사각형 픽셀에 정확하게 매핑할 수 있지만 곡선 또는 모서리 이미지는 점 대 점으로 조정해야 합니다. 가장자리를 따라 있는 픽셀이 꺼져 있거나 켜져 있으면 가장자리가 들쭉날쭉합니다(앨리어싱 또는 계단식).

앨리어싱을 피하는 확실한 해결책은 화면 해상도를 높이는 것이지만 모든 사람이 고급 모니터를 구입할 수 있는 것은 아닙니다. 이것이 엔지니어들이 화면에 톱니 모양의 영향을 줄이기 위한 몇 가지 기술을 개발한 이유입니다. 이러한 효과적인 기술 중 하나는 앤티앨리어싱입니다.

앤티 앨리어싱이란 무엇입니까?

앤티 앨리어싱은 더 부드러운 가장자리의 환상을 만들기 위해 주변 픽셀과 픽셀의 가장자리를 혼합하는 기술입니다. 이것은 말처럼 간단하지 않습니다. 컴퓨터에 각 프레임에 수백만 개의 픽셀을 처리하고 가장자리를 더 매끄럽게 만들라고 지시하는 것입니다.

CPU/GPU는 모든 가장자리를 따라 색상을 조정하여 가장자리를 부드럽게 합니다. 픽셀을 켜거나 끄는 대신 프로세서는 픽셀을 중간에 배치합니다. 예를 들어 검은색 배경의 흰색 대각선은 흰색과 검은색 대신 가장자리를 따라 어둡고 밝은 회색 음영이 있을 수 있습니다.

앨리어싱된 선과 앤티앨리어싱된 선의 확대 이미지

앤티 앨리어싱 알고리즘은 특정 거리에서 볼 때 디지털 사진이 자연스럽게 보이도록 설계되었습니다. 확대하면 조정된 픽셀로 인해 앤티앨리어싱된 텍스트와 그림이 흐릿하게 나타납니다.

디지털 사진 및 컴퓨터 그래픽 외에도 앤티앨리어싱은 디지털 오디오에서도 널리 사용됩니다(샘플링된 오디오에서 원하지 않는 주파수를 제거하기 위해). 이 개요 기사에서는 전자에 초점을 맞췄습니다.

최신 HiDPI(인치당 높은 도트 수) 화면에서는 톱니 모양이 눈에 띄지 않습니다. 그 이유는 이미지를 더 선명하게 표현할 수 있는 더 조밀한 픽셀 격자가 있기 때문입니다. 그러나 이러한 고해상도 화면에서도 앤티앨리어싱의 이점이 있습니다.

보기 및 게임 경험을 더 좋고 몰입감 있게 만들기 위한 다양한 유형의 앤티앨리어싱 기술이 있습니다. 각각의 장점과 단점이 있습니다. 가장 많이 사용되는 8가지 앤티앨리어싱 유형에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

1. 슈퍼샘플링 앤티앨리어싱(SSAA)

SSAA 적용 전(왼쪽)과 후(오른쪽)

뛰어난 이미지 품질을 제공하지만 성능 저하

FSAA(Full-Scene Anti-Aliasing)라고도 하는 SSAA(Supersaming Anti-Aliasing)는 가장 오래되고 효과적인 공간 기술 중 하나입니다. 이미지를 더 부드럽게 보이게 하고 실물처럼 보이게 하기 때문에 사실적인 이미지를 처리하는 데 적합합니다.

이 방법에서는 표시되는 이미지가 훨씬 더 높은 해상도로 렌더링됩니다. 저해상도 이미지에 존재하지 않는 초과 픽셀에서 색상 샘플을 가져오고 평균 색상 값을 측정합니다.

이미지가 축소되면 평균값을 적용하여 들쭉날쭉한 부분을 제거합니다. 이것은 훨씬 더 부드러운 전환으로 다운샘플링된 이미지를 제공합니다. 출력 품질은 색상 샘플 수에 따라 다릅니다. 샘플 수가 많을수록 품질이 높아집니다.

이 기술은 우수한 이미지 품질을 제공하지만 고해상도로 이미지를 렌더링하는 데 많은 컴퓨팅 리소스가 필요하므로 성능이 저하됩니다. 이것이 더 이상 게임에서 널리 사용되지 않는 이유입니다.

이 방법을 사용할 때의 또 다른 단점은 세로줄이나 가로줄이 많은 사진에 부정적인 영향을 미친다는 것입니다. 처리할 때 이러한 선(본성상 날카로운)은 부드럽게 나타납니다.

2. 멀티샘플 앤티앨리어싱(MSAA)

이미지 출처:Nvidia

상대적으로 적은 컴퓨팅 리소스가 필요하지만 낮은 품질의 이미지를 생성합니다.

다중 샘플 앤티 앨리어싱은 그림의 특정 구성 요소가 완전히 수퍼샘플링되지 않은 수퍼샘플링의 특별한 경우입니다. 폴리곤의 가장자리(3D 그래픽에서 가장 일반적인 앨리어싱 소스)만 앤티앨리어싱됩니다. 질감이 매끄럽지 않습니다.

보다 구체적으로, CPU/GPU가 디스플레이에 그림을 렌더링할 때 폴리곤과 텍스처라는 두 가지 구성 요소를 구별합니다. CPU/GPU는 먼저 개체(다각형)의 일반적인 모양이나 윤곽을 그린 다음 텍스처로 채웁니다. MSAA는 폴리곤의 톱니 모양만 조정하고 텍스처는 그대로 둡니다.

MSAA는 최종 이미지의 모든 부분을 처리하지 않으므로 SSAA보다 더 효율적이고 더 적은 계산 리소스가 필요합니다. 그러나 상대적으로 낮은 품질의 이미지를 생성하고 투명도를 처리할 수 없습니다.

3 &4. CSAA(Coverage Sampling Antialiasing) 및 EQAA(Enhanced Quality Anti-Aliasing)

MSAA(왼쪽) 대 CSAA(오른쪽) [CSAA의 더 엄격한 가장자리 해상도]

둘 다 성능 저하를 최소화하면서 더 나은 품질을 제공합니다.

GPU 제조업체인 AMD와 NVIDIA는 자체 공간 앤티앨리어싱 방법을 개발했습니다. NVIDIA는 CSAA를 만들고 AMD는 EQAA를 만들었습니다. 이름은 다르지만 기능은 비슷합니다.

두 방법 모두에서 GPU는 이미지의 폴리곤을 식별하고 폴리곤의 어느 영역에 톱니 모양이 나타날 가능성이 있는지 계산합니다. 그런 다음 해당 픽셀만 슈퍼샘플링합니다.

전체 이미지가 처리되지 않기 때문에 GPU는 실행하는 데 훨씬 적은 처리 능력을 사용합니다. 또한 CSAA와 EQAA 모두 추가 색상/심도/스텐실 샘플이 필요하지 않습니다. 따라서 MSAA와 동일한 비디오 메모리를 사용합니다(동등 모드에서).

5 &6. 형태학적 앤티앨리어싱(MLAA) 및 빠른 근사 앤티앨리어싱(FXAA)

FXAA 방식 구현(왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 단계별 프로세스) | 크레딧:NVIDIA

빠르고 계산 리소스가 덜 필요하지만 상세한 텍스처가 있는 이미지에는 적합하지 않음

NVIDIA와 AMD는 각각 빠른 근사 앤티 앨리어싱과 형태학적 앤티 앨리어싱으로 알려진 두 가지 사후 처리 앤티 앨리어싱 기술을 개발했습니다. 둘 다 같은 방식으로 작동합니다. 픽셀이 렌더링된 후 흐려집니다.

사후 처리 앤티 앨리어싱 방법에서 GPU는 인접한 두 픽셀 간의 색상 대비를 비교하여 다각형의 가장자리가 있는 위치를 결정합니다. 색상과 강도가 유사한 픽셀은 일반적으로 동일한 다각형의 일부입니다. 가장자리가 감지되면 GPU는 대비에 비례하여 픽셀을 흐리게 처리합니다.

지연 렌더링에는 작동하지 않는 MSAA와 달리 MLAA 및 FXAA는 이미지의 경계를 정확하게 감지한 다음 이러한 경계에서 특정 패턴을 찾을 수 있습니다. 둘 다 매우 빠르며 공간적 방법보다 적은 계산 리소스가 필요합니다. '블러링'은 톱니 모양을 유발하는 이상하게 정렬된 픽셀 간의 뚜렷한 대비를 제거하므로 효과적인 것으로 입증되었습니다. 그러나 동적 번개 기능과 세부 질감이 있는 사진에서는 흐릿함을 쉽게 확인할 수 있습니다.

7. 향상된 서브픽셀 형태학적 앤티앨리어싱(SMAA)

Crysis 2 게임에 통합된 SMAA 4x의 예

공간 및 사후 처리 앤티앨리어싱 방법 결합

이 후처리 앤티앨리어싱 기술은 정확한 서브픽셀 기능을 위해 형태학적 앤티앨리어싱(MLAA)과 추가 다중/수퍼샘플링 전략(MSAA, SSAA)을 결합합니다.

SMAA는 예외적으로 빠른 실행 시간을 유지하면서 더 나은 이미지 품질을 제공합니다. 보다 구체적으로, 최소한의 오버헤드를 도입하면서 매우 정확한 기울기와 시간적 안정성을 제공합니다. 따라서 저가형 구성에 선호되는 선택입니다.

8. 임시 앤티앨리어싱(TXAA)

FXAA 또는 MLAA보다 더 나은 이미지 품질을 제공하지만 훨씬 더 많은 계산 리소스가 필요합니다.

이 복잡한 방법은 블러와 슈퍼샘플링을 모두 사용하여 선명한 그래픽과 우아한 동작을 만듭니다. 즉, 가상 환경에서 부드러운 수준의 모션을 유지하는 것을 목표로 합니다.

최근 몇 년 동안 연구자들은 TXAA의 단점을 다루는 ATAA(Adaptive Temporal Anti-aliasing)를 개발했습니다. 예를 들어, 상당한 성능 저하 없이 블러 및 고스팅 아티팩트를 제거합니다. ATAA 결과는 16x 슈퍼샘플링이 제공할 수 있는 것과 비슷합니다.

읽기:18 최고의 동영상 편집 소프트웨어 | 무료 및 유료

어떤 앤티 앨리어싱 방법을 사용해야 합니까?

사용 중인 하드웨어를 잘 이해하고 컴퓨터에서 원하는 성능을 알고 있다면 가장 적합한 앤티앨리어싱 기술을 결정하는 것이 더 쉬울 것입니다.

다음 질문은 올바른 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.

<울>

GPU 사양이 어떻게 됩니까?

게임이 얼마나 무겁거나 그래픽을 많이 요구합니까?

완벽하기를 바라는 그래픽 기능과 신경 쓰지 않는 기능은 무엇입니까?

강력한/고급 게임 장비가 있다면 SSAA, MSAA 및 TXAA를 선택해야 합니다. 중간 수준의 CPU/GPU가 있는 경우 MSAA, FXAA 또는 MLAA를 선택할 수 있습니다. 그리고 높은 프레임 속도를 처리할 수 없고 과열되기 쉬운 낮은 계층의 게임 하드웨어가 있는 경우 CSAA 또는 SMAA를 선호해야 합니다.

또한 그래픽 설정을 실험하여 CPU/GPU가 처리할 수 있는 것을 찾을 수 있습니다. 해상도, 그림자 품질, 시야, 시야 거리, 질감 및 등방성 필터링과 같이 조정할 수 있는 수십 가지 매개변수가 있습니다.

가능한 가장 낮은 구성으로 시작한 다음 더 높은 세부 수준으로 이동하는 것이 좋습니다. 꽤 지루한 작업이지만 컴퓨터에서 최고의 게임 경험을 얻을 수 있는 방법을 알아내는 가장 간단한 방법입니다.

그러나 최근 그래픽 처리 장치 및 디스플레이 기술의 발전을 고려할 때 앤티 앨리어싱에 대해 걱정할 가치가 없습니다. 실제로 최신 비디오 게임과 초고해상도 이미지에는 앤티앨리어싱이 전혀 필요하지 않습니다.

읽기:비디오 게임에 대한 22가지 놀라운 사실 | 통계 및 스토리

다양한 유형의 앤티 앨리어싱에 대한 지식을 습득하여 다음 데스크탑의 비주얼과 성능 균형에 대한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 이 정보는 전문적인 동영상을 편집하거나 자신만의 게임을 개발하려는 경우에도 유용할 것입니다.