Apa itu Anti-Aliasing? 6 Jenis &Metode Berbeda

Untuk memahami anti-aliasing, pertama-tama kita perlu memahami konsep aliasing.

Anda mungkin pernah mengalami tepi piksel atau bergerigi pada layar saat menonton video atau bermain video game. 'Jaggies' ini dikenal sebagai aliasing. Ini menurunkan pengalaman menonton secara keseluruhan.

Tapi mengapa aliasing terjadi?

Gambar yang ditampilkan di layar terbuat dari kotak kecil yang dikenal sebagai piksel. Setiap piksel, elemen gambar terkecil yang dapat dikontrol, memiliki intensitas dan warnanya sendiri. Garis vertikal dan horizontal dapat dipetakan dengan tepat ke piksel persegi, tetapi garis lengkung atau gambar dari sudut ke sudut harus disesuaikan secara point-to-point. Saat piksel di sepanjang tepi mati atau hidup, itu menghasilkan tepi bergerigi (aliasing atau loncatan tangga).

Solusi yang jelas untuk menghindari aliasing adalah dengan meningkatkan resolusi layar Anda, tetapi tidak semua orang mampu membeli monitor kelas atas. Itulah mengapa para insinyur telah mengembangkan beberapa teknik untuk mengurangi dampak jaggies pada layar. Salah satu teknik yang efektif adalah anti-aliasing.

Apa itu Anti-aliasing?

Anti-aliasing adalah teknik memadukan tepi piksel dengan piksel di sekitarnya untuk menciptakan ilusi tepi yang lebih halus. Ini tidak sesederhana kedengarannya:Anda memberi tahu komputer Anda untuk memproses jutaan piksel setiap bingkai dan membuat tepinya lebih halus.

CPU/GPU menghaluskan tepi dengan menyesuaikan warna di sepanjang tepi. Alih-alih menghidupkan atau mematikan piksel, prosesor menempatkannya di antara keduanya. Misalnya, garis diagonal putih pada latar belakang hitam mungkin memiliki nuansa abu-abu gelap dan terang di sepanjang tepinya, bukan putih dan hitam.

Gambar yang diperbesar dari garis alias vs. anti-alias 

Algoritme anti-aliasing dirancang untuk membuat gambar digital terlihat alami jika dilihat dari jarak tertentu. Saat diperbesar, teks dan gambar anti-alias tampak kabur karena piksel yang disesuaikan.

Selain fotografi digital dan grafik komputer, anti-aliasing juga banyak digunakan dalam audio digital (untuk menghilangkan frekuensi yang tidak diinginkan dari sampel audio). Dalam artikel ikhtisar ini, kami berfokus pada yang pertama.

Jaggies tidak terlihat pada layar HiDPI (titik tinggi per inci) modern karena memiliki kisi piksel yang lebih padat yang dapat merepresentasikan gambar dengan lebih tajam. Namun, bahkan layar resolusi tinggi ini mendapat manfaat dari anti-aliasing.

Ada berbagai jenis teknik anti-aliasing untuk membuat pengalaman menonton dan bermain game lebih baik dan lebih mendalam. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Mari kita bahas delapan jenis anti-aliasing yang paling populer secara mendetail.

1. Supersampling Anti-Aliasing (SSAA)

Sebelum (kiri) dan setelah (kanan) menerapkan SSAA 

Menyediakan kualitas gambar yang luar biasa tetapi menurunkan kinerjanya 

Juga dikenal sebagai Full-Scene Anti-Aliasing (FSAA), Supersaming Anti-Aliasing (SSAA) adalah salah satu teknik spasial tertua dan paling efektif. Ini sempurna untuk memproses gambar fotorealistik karena memberikan tampilan gambar yang lebih lembut dan membuatnya terlihat lebih hidup.

Dalam metode ini, gambar yang ditampilkan ditampilkan pada resolusi yang jauh lebih tinggi. Sampel warna diambil dari piksel berlebih yang tidak ada dalam gambar beresolusi rendah, dan nilai warna rata-rata diukur.

Saat gambar dikecilkan, nilai rata-rata diterapkan untuk menghilangkan jaggies. Ini memberikan gambar yang di-downsampling dengan transisi yang jauh lebih mulus. Kualitas keluaran tergantung pada jumlah sampel warna:semakin tinggi jumlah sampel, semakin tinggi kualitasnya.

Meskipun teknik ini memberikan kualitas gambar yang sangat baik, itu menurunkan kinerja karena rendering gambar pada resolusi tinggi membutuhkan banyak sumber daya komputasi. Inilah sebabnya mengapa ini tidak digunakan secara luas dalam game lagi.

Kelemahan lain dari penggunaan metode ini adalah efek negatifnya pada gambar yang memiliki banyak garis vertikal atau horizontal. Saat diproses, garis-garis ini (yang sifatnya tajam) tampak lembut.

2. Multisampel Anti-Aliasing (MSAA)

Sumber gambar:Nvidia 

Membutuhkan sumber daya komputasi yang relatif lebih sedikit tetapi menghasilkan gambar berkualitas lebih rendah

Anti-aliasing multisampel adalah kasus khusus supersampling di mana komponen tertentu dari gambar tidak sepenuhnya disampelkan. Hanya tepi poligon (sumber alias paling umum dalam grafik 3D) yang anti-alias. Tekstur tidak dihaluskan.

Lebih khusus lagi, ketika CPU/GPU membuat gambar di layar, itu membuat perbedaan antara dua komponen yang berbeda:poligon dan tekstur. CPU/GPU pertama-tama menggambar bentuk umum atau garis besar suatu objek (poligon) dan kemudian mengisinya dengan tekstur. MSAA hanya menyesuaikan jaggies pada poligon, meninggalkan tekstur apa adanya.

Karena MSAA tidak memproses semua bagian dari gambar akhir, itu lebih efisien dan membutuhkan lebih sedikit sumber daya komputasi daripada SSAA. Namun, ini menghasilkan gambar dengan kualitas yang relatif lebih rendah dan tidak dapat menangani transparansi.

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

MSAA (kiri) vs. CSAA (kanan) [resolusi tepi yang lebih ketat dalam CSAA] 

Keduanya memberikan kualitas yang lebih baik dengan hanya memperkenalkan kinerja minimal 

Produsen GPU AMD dan NVIDIA telah mengembangkan metode anti-aliasing spasial mereka sendiri. NVIDIA telah menciptakan CSAA, dan AMD telah menciptakan EQAA. Meskipun mereka memiliki nama yang berbeda, mereka berfungsi dengan cara yang sama.

Dalam kedua metode, GPU mengidentifikasi poligon dalam gambar dan menghitung wilayah poligon mana yang cenderung memiliki jaggies. Kemudian hanya membuat sampel super dari piksel tersebut.

Karena seluruh gambar tidak diproses, GPU membutuhkan daya pemrosesan yang jauh lebih sedikit untuk dijalankan. Selanjutnya, baik CSAA dan EQAA tidak memerlukan sampel warna/kedalaman/stensil tambahan. Dengan demikian, mereka menggunakan memori video yang sama dengan MSAA (dalam mode setara).

5 &6. Morphological Anti-Aliasing (MLAA) &Fast Approximate Anti-Aliasing (FXAA)

Implementasi metode FXAA (proses langkah demi langkah dari kiri ke kanan, atas ke bawah) | Kredit:NVIDIA

Cepat, membutuhkan lebih sedikit sumber daya komputasi tetapi tidak cocok untuk gambar dengan tekstur detail

NVIDIA dan AMD telah mengembangkan dua teknik anti-aliasing pasca-proses yang masing-masing dikenal sebagai anti-aliasing perkiraan cepat dan anti-aliasing morfologis. Keduanya bekerja dengan cara yang sama — piksel diburamkan setelah dirender.

Dalam metode anti-aliasing pasca-proses, GPU membandingkan kontras warna antara dua piksel yang berdekatan untuk menentukan di mana tepi poligon berada. Piksel dengan warna dan intensitas yang sama biasanya merupakan bagian dari poligon yang sama. Setelah tepi terdeteksi, GPU memburamkan piksel secara proporsional dengan kontrasnya.

Tidak seperti MSAA, yang tidak berfungsi untuk rendering yang ditangguhkan, MLAA dan FXAA dapat secara akurat mendeteksi batas pada gambar dan kemudian menemukan pola tertentu di dalamnya. Keduanya sangat cepat dan membutuhkan lebih sedikit sumber daya komputasi daripada metode spasial. 'Blurring' telah terbukti efektif, karena menghilangkan kontras yang mencolok antara piksel yang disejajarkan secara aneh yang menyebabkan jaggies. Namun, keburaman dapat dengan mudah diperhatikan dalam gambar yang memiliki fitur kilat dinamis dan tekstur detail.

7. Enhanced Subpixel Morphological Anti-aliasing (SMAA)

Contoh SMAA 4x yang diintegrasikan ke dalam game Crysis 2

Menggabungkan metode antialiasing spasial dan pascaproses

Teknik anti-aliasing pasca-pemrosesan ini menggabungkan morphological antialiasing (MLAA) dengan strategi multi/supersampling tambahan (MSAA, SSAA) untuk fitur subpiksel yang presisi.

SMAA menghasilkan kualitas gambar yang lebih baik sambil mempertahankan waktu eksekusi yang sangat cepat. Lebih khusus lagi, ini memberikan gradien yang sangat akurat dan stabilitas temporal sambil memperkenalkan overhead yang minimal. Ini menjadikannya pilihan yang lebih disukai untuk konfigurasi kelas bawah.

8. Anti-aliasing temporal (TXAA)

Memberikan kualitas gambar yang lebih baik daripada FXAA atau MLAA tetapi membutuhkan lebih banyak sumber daya komputasi 

Metode kompleks ini menggunakan pengaburan dan supersampling untuk membangun grafik yang tajam dan gerakan yang anggun. Dengan kata lain, ini bertujuan untuk mempertahankan tingkat gerakan yang mulus di lingkungan virtual.

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah mengembangkan Adaptive Temporal Anti-aliasing (ATAA), yang menangani kekurangan TXAA. Misalnya, menghilangkan kabur dan artefak ghosting tanpa memperkenalkan hit kinerja yang signifikan. Hasil ATAA mendekati apa yang dapat diberikan oleh supersampling 16x.

Baca: 18 Software Pengeditan Video Terbaik | Gratis dan Berbayar

Metode Anti-Aliasing Mana yang Harus Anda Gunakan?

Jika Anda memiliki pemahaman yang baik tentang perangkat keras yang Anda gunakan dan mengetahui kinerja seperti apa yang Anda inginkan dari mesin Anda, maka akan lebih mudah untuk memutuskan teknik anti-aliasing mana yang terbaik untuk Anda.

Pertanyaan berikut akan membantu Anda membuat keputusan yang tepat:

• Apa spesifikasi GPU Anda?
• Seberapa berat atau menuntut grafis game Anda?
• Fitur grafis apa yang Anda inginkan untuk disempurnakan, dan mana yang tidak Anda pedulikan?

Jika Anda memiliki peralatan game yang kuat/tingkat tinggi, Anda harus menggunakan SSAA, MSAA, dan TXAA. Jika Anda memiliki CPU/GPU dengan daya sedang, Anda dapat memilih MSAA, FXAA, atau MLAA. Dan jika Anda memiliki perangkat keras game tingkat rendah, yang tidak dapat menangani frekuensi gambar tinggi dan rentan terhadap panas berlebih, Anda sebaiknya memilih CSAA atau SMAA.

Anda juga dapat bereksperimen dengan pengaturan grafis Anda untuk mengetahui apa yang mampu ditangani oleh CPU/GPU Anda. Ada lusinan parameter untuk diubah, seperti resolusi, kualitas bayangan, bidang pandang, jarak pandang, tekstur, dan pemfilteran anisotropik.

Dianjurkan untuk memulai dengan konfigurasi serendah mungkin dan kemudian pindah ke tingkat yang lebih tinggi dan terperinci. Meskipun ini adalah tugas yang cukup melelahkan, ini adalah cara paling sederhana untuk mengetahui bagaimana Anda bisa mendapatkan pengalaman bermain game terbaik di komputer Anda.

Namun, mengingat kemajuan terbaru dalam unit pemrosesan grafis dan teknologi tampilan, sebenarnya tidak perlu khawatir tentang anti-aliasing. Faktanya, video game baru dan gambar beresolusi sangat tinggi tidak memerlukan anti-aliasing sama sekali.

Baca: 22 Fakta Menarik Tentang Video Game | Statistik dan Cerita

Masih merupakan ide bagus untuk mendapatkan pengetahuan tentang berbagai jenis anti-aliasing sehingga Anda dapat membuat keputusan yang tepat tentang menyeimbangkan visual dan kinerja desktop Anda berikutnya. Informasi ini juga akan berguna jika Anda memutuskan untuk mengedit video profesional atau mengembangkan game Anda sendiri.