오늘의 여정: 안티 앨리어싱
- 안티 앨리어싱은 수십 년간의 수학, 창의적인 기술, 끊임없는 혁신을 통해 발전해 온 예술 형태임.
- SSAA, SMAA, DLAA 등 다양한 접근 방식이 존재하며, 각기 다른 방법으로 동일한 목표를 달성하려 함.
- 이 글에서는 이러한 방법들이 어떻게 작동하는지 살펴보고, 문제를 해결하는 새로운 방법인 분석적 안티 앨리어싱을 소개함.
설정
- 안티 앨리어싱 알고리듬을 이해하기 위해 WebGL 캔버스를 사용하여 움직이는 원을 그리며 구현함.
- 해상도가 너무 높아 앨리어싱이 보이지 않는 경우, 해상도를 낮춰서 확인할 수 있음.
기술적 분석
- GPU 코드 이해는 필수는 아니지만, 분석적 부분을 이해하는 데 도움이 됨.
- 원은 기하학적으로 그려지는 것이 아니라 셰이더에 의해 그려짐.
SSAA
- SSAA는 슈퍼 샘플링 안티 앨리어싱의 약자로, 더 큰 해상도로 렌더링한 후 다운샘플링하는 방식임.
- 구현은 간단하지만, 메모리와 계산 요구량이 큼.
- 적절한 샘플 배치가 필요하며, 렌더링 파이프라인과 깊이 있는 통합이 필요함.
MSAA
- MSAA는 모델의 실루엣, 겹치는 기하학, 텍스처 가장자리에서만 슈퍼 샘플링을 수행함.
- 하드웨어에 의해 구현되며, 지원 여부는 하드웨어에 따라 다름.
- 특정 상황에서는 성능 비용이 없을 수도 있음.
포스트 프로세스 안티 앨리어싱
- 2009년 Alexander Reshetov의 논문으로 MLAA가 탄생함.
- FXAA는 MLAA에서 영감을 받아 개발된 알고리듬으로, 성능이 저렴하고 구현이 쉬움.
- 복잡한 장면에서 더 효과적임.
분석적 안티 앨리어싱
- 분석적 안티 앨리어싱은 문제를 역으로 접근하여, 필요한 모양을 알고 이미 안티 앨리어싱된 픽셀을 화면에 그리는 방식임.
- 추가 버퍼나 하드웨어 요구 사항이 없으며, 기본 WebGL 1.0 또는 OpenGLES 2.0에서도 실행 가능함.
- 픽셀 크기를 계산하여 모양의 경계를 페이드 아웃함.
구현
- 서명 거리 필드를 사용하여 샘플링하는 각 점에서 원하는 모양까지의 거리를 알 수 있음.
- 픽셀 크기를 계산하는 방법에는 dFdx, dFdy, fwidth 함수가 사용됨.
- 블렌딩은 알파 블렌딩이나 MSAA + Alpha to Coverage를 사용하여 수행됨.
- smoothstep 대신 linearstep을 사용하여 성능을 최적화할 수 있음.
결론
- 분석적 안티 앨리어싱은 모양의 경계를 정확하게 페이드 아웃하여 부드러운 가장자리를 제공함.
- 다양한 구현 방법이 있으며, 성능과 정확성 사이에서 선택할 수 있음.