معرفی و بررسی قابلیت جدید MFAA شرکت انویدیا در پردازش تصاویر (کیفیت بالا با هزینه پایین تر)

خیلی از شما دوستان با قابلیت آنتی آلیزینگ (anti-aliasing) در مبحث گرافیک آشنایی دارید و حتما اگر اهل بازیهای کامپیوتری باشید، هنگام تنظیمات گرافیک بازی این گزینه به چشم شما خورده است یا شاید خیلی وقت ها هنگام بررسی ها سخت افزاری و تعیین نرخ فریم بدست آمده مثلا در کارت گرافیک های مختلف، فعال یا غیر فعال کردن گزینه و تاثیرات آن بر عملکرد سخت افزار مربوطه را دیده باشید. اگر بخواهیم خیلی ساده آنتی آلیزینگ را تعریف کنیم باید بگوییم قابلیتی است که باعث می شود تصاویر پردازش شده با وضوح بالاتری نمایش داده شوند تا تصاویر با جلوه ای طبیعی تر و یا به اصطلاح با گوشه های صافتر توسط چشم شما دیده شوند. در واقع با فعال شدن این گزینه خطوط موجود در تصاویر به صورت یکنواخت و صاف نمایش داده می شوند. اخیرا شرکت انویدیا از نمونه جدیدتر و بهینه شده این قابلیت با عنوان آنتی آلیزینگ نمونه های چند فریمی (MFAA) پرده برداشته که در این مطلب می خواهیم به معرفی و بررسی آن بپردازیم.

 انویدیا این قابلیت جدید را همزمان با ارائه پردازنده های گرافیکی خود با معماری مکسول (Maxwell) معرفی کرد، بنابراین این مورد را در ذهن داشته باشید که MFAA قابلیت انحصاری مکسول است. پیاده سازی و اجرای اولیه این ویژگی در محصولاتی همچون GeForce GTX 980 ،GTX 970 ،GTX 980M و GTX 970M مشاهده شده و همچنین MFAA از فن آوری ها و پلتفرم های زیر پشتیبانی می کند:

Multisampling anti-aliasing (2x or greater

NVIDIA Adaptive VSync

NVIDIA Dynamic Super Resolution (DSR

NVIDIA G-SYNC

NVIDIA Optimus

DirectX 10/11

Standard VSync on/off

Ultra-high resolutions, including 4K

Virtual Reality

ویژگی MFAA توسط آخرین درایور منتشر شده یعنی 344.75 فعال می شود. در پایین لیستی از معدود بازی هایی که این قابلیت جدید را پشتیبانی می کنند، آورده شده است.

 Assassin’s Creed IV Black Flag

DiRT Showdown

Hitman: Absolution

Assassin’s Creed: Unity

F1 2013

Just Cause 2

Battlefield 4

F1 2014

Saints Row IV

Civilization V

Far Cry 3

Splinter Cell: Blacklist

Civilization: Beyond Earth

Far Cry: Blood Dragon

Titanfall

Crysis 3

GRID 2

Wargame: European Escalation

DiRT 3

GRID Autosport

انویدیا این ویژگی جدید آنتی آلیزینگ را طوری طراحی کرده که به طور مثال کیفیتی معادل 4x MSAA را در حالتی ایجاد می کند که میزان هزینه عملکرد در حد 2x MSAA می باشد. در واقع این ویژگی جدید مبتنی بر فیلتر ترکیب زمانی می باشد که نمونه ها را در هر فریم و پیکسل پوشش می دهد. در عمل هنگامیکه نرخ فریم کاهش می یابد و تصویر در آستانه لرزش قرار می گیرد، فیلتر در این حالت تصمیم می گیرد که اعمال شود یا خیر. در ادامه با یک تعریف کاملتر از آنتی آلیزینگ سعی می کنیم شما را بیشتر با MFAA آشنا کنیم.

آنتی آلیزینگ چیست؟

آنتی آلیزینگ الحاق پیکسل های فرعی است، تکنیکی که باعث می شود ناهمواریهای موجود در گوشه ها کاهش یافته و آنها با وضوح و کیفیت بالاتر نمایش داده شوند. پس در واقع این ویژگی می خواهد ما را از شر ناهمواریهای موجود در خطوط مورب چند ضلعیها نجات دهد!

فن آوری جدید آنتی آلیزینگ انویدیا – MFAA

حالت های مختلفی از قابلیت آنتی آلیزینگ تا به امروز معرفی شده اند. اما جدیدترین آنها آنتی آلیزینگ نمونه های چند فریمی شرکت انویدیا است که در پردازنده های گرافیکی مکسول از آن استفاده شده است. این ویژگی جدید قرار است عملکرد MSAA (آنتی آلیزینگ چند نمونه ای) را که بیشترین استفاده را توسط گیمرها دارد، بهبود دهد. MSAA به خوبی ناهمواریهایی که در بالا بحث شد را کاهش می دهد، اما مشکل اینجاست که برای اینکار هزینه عملکردی بسیار بالا را به سیستم تحمیل می کند. بنابراین برای کاهش هزینه عملکرد و ارائه کیفیت در همان سطح، MFAA توسعه یافته است. در این حالت الگوهای نمونه از هر پیکسل هم در یک فریم مستقل و هم لابه لای فریم های متعدد در یک زمان مورد استفاده قرار می گیرند. نتیجه این می شود که کیفیت تصویر در حالت MFAA به سطح 4x MSAA می رسد اما هزینه عملکردی آن در سطح 2x MSAA قرار دارد.

پردازنده های گرافیکی نسل قبل شامل الگوهای نمونه ثابتی برای آنتی آلیزینگ می شدند که در حافظه ROM ذخیره شده بودند. هنگامیکه کاربران از حالت 2x یا 4x MSAA استفاده می کنند، این الگوهای نمونه ثابت مورد استفاده قرار می گیرند. اما حالا معماری مکسول این امکان را فراهم آورده که موقعیت های نمونه برنامه ریزی شده در حافظه RAM ذخیره شوند.

فعال کردن MFAA

برای فعال کردن این قابلیت شما ابتدا باید آنرا از درایور کارت گرافیک فعال کرده و سپس در بازیها آن را تنظیم کنید. به یاد داشته باشید که این قابلیت فقط در مدل های دسکتاپ و موبایل GTX 980 و GTX 970 در دسترس می باشد.

شما ابتدا باید کنترل پنل انویدیا را باز کنید، به بخش Manage 3D Settings رفته و گزینه Multi-Frame Sampled AA (MFAA) را فعال کنید و در نهایت بر روی Apply کلیک کنید. خوب حالا به این نکته مهم توجه کنید که در تنظیمات بازی 2xMSAA به همراه فعال بودن MFAA برابر است با کیفیت خروجی 4xMSAA . خوب حالا به همین ترتیب 4xMSAA+MFAA  برابر است با کیفیت 8xMSAA و 8xMSAA+MFAA هم کیفیتی معادل 16xMSAA را با هزینه عملکردی پایین برای شما فراهم می کند.

سیستم مورد استفاده برای انجام تست ها

قبل از اینکه وارد بخش تست این قابلیت جدید شویم، بهتر است با سیستم مورد استفاده برای این کار آشنا شوید.

مادربورد: MSI Big Bang XPower II X79

پردازنده: Core i7 3960 Extreme @ 4.6 GHz

کارت گرافیک: GeForce GTX 980 (NVIDIA reference

حافظه رم: 8GB (4x 2048 MB) DDR3 @ 1600 MHz

منبع تغذیه: 1200 وات

مانیتور: Dell 3007WFP

سیستم عامل و درایورها:

Windows 7 64-bit SP1

DirectX 9/10/11 End User Runtime

NVIDIA GeForce series latest WHQL 344.75

بررسی عملکرد

بازی Battlefield 4 در حالت DirectX11

این بازی مبتنی بر موتور Frostbite 3 طراحی شده است که نتیجه آن محیطی واقع گرایانه تر به همراه بافت هایی با وضوح بالاتر است. در این تست موارد زیر لحاظ شدند:

DX11

Ultra mode

2x / 4x MSAA Enabled

16x AF enabled

HBAO enabled

Level: Reach the VIPs

همانطورکه در تصویر بالا هم مشخص شده، با سطح یکسانی از کیفیت تصویر ارائه شده، MFAA  عملکرد بهتری را به نمایش گذاشت.

بازی Crysis 3 در حالت DirectX11

این بازی از نقطه نظر گرافیکی واقعا شگفت انگیز است. موارد لحاظ شده هنگام بررسی این بازی به شرح زیر است:

DirectX 11

Very High Quality settings

2x / 4x MSAA Enabled

Welcome to the Jungle level

 با توجه به تصویر بالا، مشاهده می کنید که در دقت تصویر 2560×1440 پیکسل تقریبا 20 درصد عملکرد بهتری بدست آمده و این درحالی است که کیفیت تصویر در یک سطح قرار داشت.

بازی Hitman Absolution در حالت DirectX11

یکی از موارد موجود در این بازی، تنظیمات گرافیکی آن می باشد که به شدت می تواند عملکرد بازی را تحت تاثیر خود قرار دهد. به عقیده خیلی ها سیستم سخت افزاری مورد نیاز این بازی با کوچکترین تغییرات در تنظیمات گرافیکی، تا حد زیادی نسبت به بازیهای دیگر متفاوت می شود. شاید دلیل این موضوع مربوط به موتور بازی Glacier 2 باشد که در این بازی استفاده شده است. در این تست موارد زیر لحاظ شده اند:

DirectX 11

Ultra Quality settings

16x AF

Internal benchmark

2x / 4x MSAA Enabled

در دقت تصویر بالا، همانطورکه در تصویر بالا مشاهده می کنید، عملکرد قابلیت 4xMFAA 25 تا 30 درصد بهتر از 4x MSAA است. در مرحله بعد تصمیم بر آن شد تا از نرخ های بالاتر MFAA در بازی Hitman Absolution استفاده شود. در این حالت کیفیت تصویری باورنکردنی ایجاد شد که در بالاترین حالت (16xMFAA =8xMSAA+MFAA و دقت تصویر 2560×1440 ) سیستم مورد استفاده توانست به نرخ 33 فریم بر ثانیه دست یابد.

نتیجه گیری

حالت های مختلفی از قابلیت آنتی آلیزینگ تا به امروز منتشر شده که اگر بخواهیم آنها را نام ببریم شاید کمی گیج کننده باشد. برای مثال MSAA ،SSAA ،EQAA ،CSAA ،CFAA ،FSAA ،SSAA ،OGSSAA ،TMAA ،TXAA ،FXAA  و امروز هم MFAA معرفی شد. از بین این موارد FXAA از لحاظ کیفیت یکی از ضعیفتربن ها اما هزینه عملکردی بسیار پایینتر را ارائه می کند و از طرفی MSAA از لحاظ کیفیت بسیار قوی اما هزینه عملکردی فوق العاده بالا را به همراه دارد. نکته قابل توجه درباره ویژگی جدید معرفی شده یعنی MFAA این است که کیفیتی در حد MSAA را به نمایش می گذارد ولی هزینه عملکردی آن پایینتر است. اما در حال حاضر نکته منفی که متوجه این قابلیت جدید است، کمبود بازیهای پشتیبانی کننده از آن و همینطور محدود بودن کارت گرافیک های دارای این قابلیت است. همینطور در بعضی از تصاویر ارائه شده با دقت خیلی زیاد در آنها می توان 10 درصد اختلاف کیفیت را بین MFAA و MSAA مشاهده کرد که شاید خیلی موضوع مهمی نباشد. ولی به عنوان کلام آخر می توان گفت این قابلیت یک گام بسیار خوب در جهت رسیدن به حداکثر کیفیت با هزینه ای پاییتنر است.