Технологии масштабирования в играх

Стремление к реалистичной и детализированной графике в играх постоянно подталкивает разработчиков к увеличению разрешения. Но чем выше разрешение, тем больше вычислительных ресурсов требуется от компьютера, что часто приводит к падению производительности и снижению плавности игрового процесса.

Здесь на помощь приходят технологии масштабирования – умные решения, которые позволяют достичь высокого разрешения и четкости изображения, не перегружая при этом систему.

Итак, разрешение в играх — это количество маленьких точек на экране, и чем их больше, тем чётче выглядит игра. Но высокая детализация требует от компьютера очень много усилий. Если ваш компьютер не справляется, игра начинает “тормозить”, а это не очень приятно.

Вот тут и появляется масштабирование или апскейлинг — технология, которая помогает нам получить хорошую картинку, не перегружая компьютер, путем ее отрисовки в меньшем разрешении, а затем растягиванием до большего.

Представьте, что вы играете не на весь экран, а в небольшом окошке, которое меньше вашего разрешения экрана, и компьютер рисует игру именно в этом окошке. Это требует от него намного меньше ресурсов, что делает игру намного производительнее. 

Затем, апскейлинг “растягивает” эту картинку на весь экран, делая её больше. Но если просто растянуть картинку, она получится размытой и некрасивой, как будто вы увеличили фото, сделанное на старый телефон. Поэтому технологии масштабирования “растягивают” картинку не просто так, а используя умные методы, чтобы она оставалась чёткой и детализированной.

Прежде чем мы перейдем к сложным современным алгоритмам масштабирования, давайте взглянем на то, как “растягивали” картинки в играх раньше.

Традиционные методы масштабирования, хоть и не дают такой высокой четкости, как современные, заложили основу для развития всех последующих технологий. Мы рассмотрим два основных метода: билинейную и бикубическую интерполяции.

Билинейная интерполяция (Bilinear Interpolation)

Представьте, что у вас есть пиксель, который нужно “растянуть”, и вокруг него есть еще четыре соседних пикселя. Билинейная интерполяция берет цвет каждого из этих четырех пикселей и “усредняет” их, чтобы получить цвет для нового, увеличенного пикселя. Это как если бы вы смешали краски из четырех разных баночек, чтобы получить новый цвет.

Преимущества метода:

1. Это очень простой метод. Компьютеру не нужно делать много вычислений, поэтому он не сильно загружает систему.
2. Благодаря своей простоте, этот метод работает очень быстро.

Недостатки:

1. Из-за усреднения цветов, картинка часто получается размытой и не совсем четкой.
2. При увеличении мелкие детали на изображении могут исчезать или становиться менее четкими.

Бикубическая интерполяция (Bicubic Interpolation)

Этот метод похож на билинейную интерполяцию, но он берет в расчет не четыре, а целых шестнадцать соседних пикселей. Затем, он использует более сложные математические формулы, чтобы вычислить цвет для нового пикселя. Представьте, что вы смешиваете не четыре, а шестнадцать красок, используя более точную формулу.

Преимущества:

1. По сравнению с билинейной интерполяцией, бикубическая интерполяция дает более четкую картинку с меньшим размытием.
2. Этот метод лучше сохраняет детали и границы на изображении.

Недостатки:

1. Так как требуется больше вычислений, этот метод работает медленнее, чем билинейная интерполяция.
2. Иногда бикубическая интерполяция может создавать “звон” (ringing) — артефакты, которые выглядят как светлые или темные полосы вокруг контуров объектов.

Билинейная и бикубическая интерполяция — это как старые верные кони. Они справлялись со своей работой, но их возможности ограничены. Они не могут “восстановить” потерянные детали или сделать картинку по-настоящему четкой при большом увеличении. Поэтому, для современных игр, которые требуют высокого качества графики, эти методы не всегда показывают лучшие результаты.

С традиционными методами разобрались, теперь давайте перейдём к настоящим звёздам современной графики – технологиям масштабирования, которые используют искусственный интеллект и другие умные алгоритмы. Эти методы не просто “растягивают” картинку, а по-настоящему восстанавливают потерянные при растяжении детали, делая изображение чётким и реалистичным.

NVIDIA DLSS (Deep Learning Super Sampling)

DLSS – это технология масштабирования, которая использует нейронные сети, обученные на суперкомпьютерах NVIDIA. Она анализирует картинку с низким разрешением и, опираясь на свои знания, воссоздаёт её в более высоком разрешении.

AMD FSR (FidelityFX Super Resolution)

FSR – это технология масштабирования от AMD, которая использует продвинутые алгоритмы для “растягивания” картинки. В отличие от DLSS, она не использует искусственный интеллект, но также работает на основе анализа деталей изображения и их “улучшения” посредством специального фильтра.

Итак, мы разобрались с теорией, теперь давайте посмотрим, как применять технологии масштабирования на практике, чтобы получить максимальную отдачу от своих игр. Настройки масштабирования можно найти в меню графики большинства современных игр, но какую из них лучше выбрать?

1. Если у вас есть видеокарта NVIDIA RTX, то DLSS зачастую будет лучшим выбором для достижения максимального качества картинки и производительности.
2. Если у вас видеокарта другого производителя или более старая видеокарта NVIDIA, то FSR станет отличной альтернативой, обеспечив прирост FPS не хуже, чем технология NVIDIA.
3. В случае, если ни одна из этих технологий не доступна в выбранной игре, то остается лишь прибегнуть к традиционным методам масштабирования, реализованным практически везде.

Не бойтесь экспериментировать, выбирая разные настройки. Только экспериментируя с разными пресетами, можно достичь баланса между качеством графики и высокой производительностью.