NVidia Hashed Alpha Testing в S.T.A.L.K.E.R.

[Deathman 655]

В последний раз в этом году Deathman на связи и в этот раз я расскажу про то как работают объекты с прозрачностью в 3D графике и очередной крутой технологии в N.S.P.X: The Final.
Начнем с абстрактного примера:
У нас есть необходимость сделать дерево с листвой, но мы ограничены в вычислительных возможностях, так как дерево будет использоваться не для фильма, а для игры, и мы не можем сделать каждую ветку и листочек на нем отдельным набором полигонов.
Как быть?
А поступить можно следующим образом - можно замоделить полноценную ветку и запечь ее в текстуру и вместо ветки использовать текстуру ветки.
Но тут другая проблема - текстура ветки имеет фон, и если мы наложим текстуру прямо так то это будет выглядеть как картонка с рисунком.
Как убрать фон? 
А решений очень много, но в одном они все схожи.
Мы можем взять и сделать отдельную карту, по которой мы будем "обрезать фон" - эта карта называется "альфа" или более корректно Opacity map, то есть карта прозрачности.
Суть этой карты следующая - чем ярче в диапазоне [0; 1] пиксель тем менее он прозрачен.
Первый и самый очевидный подход к использованию этой карты это брать некоторое пороговое значение на соответствие с которым мы будем "тестировать" яркость пикселя альфы и если яркость ниже - "отрезать" этот пиксель и не отрисовывать его. Это называется "Alpha test"
Окей, мы добились нужного нам результата, но какой ценой? - пиксели "Отрезаются" очень грубо, получаются лесенки из пикселей, а если текстура, которую мы тестируем находится далеко и занимает мало площади в кадре - мы теряем слишком много данных и текстура получается "Обгрызанной".
С лесенками из пикселей и частично с потерей данных мы можем бороться другой технологией - alpha to coverage, которую я частично объяснял в прошлом своем посте.
При помощи ATOC данные мы теряем меньше, да, но не так мало как можно было бы.
На этом моменте в студию заходит Nvidia со своим подходом к альфа тесту.
А что если использовать не константное пороговое значение для тестирования пикселя?
Что если это значение будет меняться от пикселя к пикселю?
В таком случае это даст нам возможность терять намного меньше информации о прозрачности пикселя.
Данная технология была названа Hashed alpha testing.
Как это можно реализовать?
Я реализовал это следующим образом - я беру текстуру синего шума, для того чтобы не тратить время кадра на расчет качественного шума в реальном времени.
Ограничиваю полученное значение шума между двумя точками [0.05; 0.2] и использую его как пороговое значение для пикселя в альфа тесте. (Если пиксель карты прозрачности менее яркий чем пороговое значение - вырезаем его) 
Результат перед вами. 

Всех с наступающим новым годом, встретимся снова после новогодних праздников. 

Документ по настоящему Hashed Alpha от NVidia - https://developer.download.nvidia.com/assets/gameworks/downloads/regular/GDC17/RealTimeRenderingAdvances_HashedAlphaTesting_GDC2017_FINAL.pdf
Если вам нравятся мои посты то можете подписаться на мою группу в ВК - https://vk.com/nocturning_games
Если вы хотели бы присоединиться к разработке моего проекта напишите мне здесь или в ВК - https://vk.com/ns_deathman

Изменено 2 февраля пользователем Deathman

[Злобная реклама]

[Diesel 225]

3 минуты назад, Deathman сказал:

и очередной крутой технологии

Не дай бог. У тебя артефакты альфы текстур повылазили.

[Deathman 655]

45 минут назад, Diesel сказал:

Не дай бог. У тебя артефакты альфы текстур повылазили.

Але - текстуры и технология это разные вещи. Тут проблема не в технологии, а в том какие текстуры в нее идут и как настроено пороговое значение теста этих текстур

Изменено 28 декабря, 2023 пользователем Deathman

[Diesel 225]

10 минут назад, Deathman сказал:

а в том какие текстуры в нее идут

тогда перерисовывай текстуры под стандарт подобный DX5

[Deathman 655]

2 минуты назад, Diesel сказал:

тогда перерисовывай текстуры под стандарт подобный DX5

0_о
о_0
А в чем разница в рамках хранения альфы собственно говоря между DXT5 и каким-нибудь другим DXT, кроме того что альфа не компрессируется, а интерполируется, и когда это альфа стала делиться на "стандарты"? 

[Diesel 225]

12 минут назад, Deathman сказал:

0_о
о_0
А в чем разница в рамках хранения альфы собственно говоря между DXT5 и каким-нибудь другим DXT, кроме того что альфа не компрессируется, а интерполируется, и когда это альфа стала делиться на "стандарты"? 

Ты только родился? Листва и трава DX1 всегда в оригинале нормально работала, а на высших альфа растворялась добезобразия.

---

Дополнено 8 минуты спустя

Мне наверно и так достаточно.

Но замуту я твою понял, только работы дофига прибавится с перерисовкой альфы.

 

Изменено 28 декабря, 2023 пользователем Diesel

[Deathman 655]

12 минут назад, Diesel сказал:

Ты только родился? Листва и трава DX1 всегда в оригинале нормально работала, а на высших альфа растворялась добезобразия.

---

Дополнено 8 минуты спустя

Мне наверно и так достаточно.

Но замуту я твою понял, только работы дофига прибавится с перерисовкой альфы.

 

Ничего я не буду перерисовывать - я просто поднял минимально допустимое пороговое значение обрезки и теперь мы затрагиваем меньше пикселей с низким значением альфы

Более низкое пороговое значение - меньше потерь пикселей, больше артефактов от пролезания черного фона в кадр

Более высокое пороговое значение - больше потерянных пикселей при альфа тесте, но нет артефактов от черного фона

Так или иначе это уже тонкости настройки и использования алгоритма, а не его минусы и полностью его обесценивать из-за того что фиксится секунду - бред

[Supremeee 494]

Не, ну ты опять начал создавать десятки разных тем про фишки, которые ты добавил или собираешься добавить в свой мод

[Deathman 655]

2 часа назад, Supremeee сказал:

Не, ну ты опять начал создавать десятки разных тем про фишки, которые ты добавил или собираешься добавить в свой мод

0_o

Так-то я уже в которой теме подряд объясняю принципы отдельных технологий, для того чтобы люди с мозгами их реализовывали у себя, а не просто понтуюсь

[AfterGlow 565]

Поясните для васяна, то шо расписано в многабукав поможет исправить проблему пикселизации листвы вдалеке? Я думал за это какое-то сглаживание отвечает.

[Deathman 655]

5 минут назад, AfterGlow сказал:

Поясните для васяна, то шо расписано в многабукав поможет исправить проблему пикселизации листвы вдалеке? Я думал за это какое-то сглаживание отвечает.

Hashed alpha testing позволяет избавиться от потерь данных при альфа тесте, а также позволяет использовать градиентную альфу. 

---

Дополнено 7 минуты спустя

14 минут назад, AfterGlow сказал:

Поясните для васяна, то шо расписано в многабукав поможет исправить проблему пикселизации листвы вдалеке? Я думал за это какое-то сглаживание отвечает.

Вот видеосравнение обычного альфа теста и более продвинутых вариаций

 

 

---

Дополнено 23 минуты спустя

29 минут назад, AfterGlow сказал:

Поясните для васяна, то шо расписано в многабукав поможет исправить проблему пикселизации листвы вдалеке? Я думал за это какое-то сглаживание отвечает.

Хочу дополнить - сглаживания не могут восстановить потерянные пиксели 

Альфа тест происходит на этапе материала, в текстурном пространстве самой текстуры, а сглаживания работают на этапе постобработки, в текстурном пространстве всего кадра. И когда мы на этапе материала потеряли пиксели - мы уже не сможем их восстановить на постобработке

 

[Diesel 225]

Deathman это шейдеры только или еще двиг надо править? Я подумал, что мне это надо. В чн вообще жопа с пикселями.

 

[Deathman 655]

2 часа назад, Diesel сказал:

Deathman это шейдеры только или еще двиг надо править? Я подумал, что мне это надо. В чн вообще жопа с пикселями.

 

В случае с оригинальными шейдерами просто везде где используется clip(прозрачность - def_aref) заменяешь def_aref на шум. Поэкперементируй с плотностью шума и его минимальным и максимальным зачениями.

У меня всё проще - у меня это дело одной функции, которая вызывается из двух шейдеров

Изменено 29 декабря, 2023 пользователем Deathman

[Diesel 225]

22 часа назад, Deathman сказал:

шум

В ЧН R3 шейдерах не вижу объявления noise. 

Где то нашел левый шейдер, там есть типа

float noise  = frac(sin(dot(tc0, float2(12.0, 78.0) + (timers.x*1.17f) )) * 43758.0); 

 

[Deathman 655]

1 час назад, Diesel сказал:

В ЧН R3 шейдерах не вижу объявления noise. 

Где то нашел левый шейдер, там есть типа

float noise  = frac(sin(dot(tc0, float2(12.0, 78.0) + (timers.x*1.17f) )) * 43758.0); 

 

---___---

В чистом небе и нет шума, кроме как из текстуры. А тот что ты скинул во-первых темпоральный, во-вторых он очень тяжёлый, так как использует одновременно три тяжёлых функции. Возьми какую-нибудь текстуру с шумом и выведи ее в шейдеры и используй его. Это даст быстрый шум, скорость получения которого равна скорости чтения из текстуры и который ты можешь в последствии докастомизировать под себя

Изменено 30 декабря, 2023 пользователем Deathman

[fubakabaka1 154]

8 минут назад, Deathman сказал:

---___---

В чистом небе и нет шума, кроме как из текстуры. А тот что ты скинул во-первых темпоральный, во-вторых он очень тяжёлый, так как использует одновременно три тяжёлых функции. Возьми какую-нибудь текстуру с шумом и выведи ее в шейдеры и используй его. Это даст быстрый шум, скорость получения которого равна скорости чтения из текстуры и который ты можешь в последствии докастомизировать под себя

А почему бы не заюзать такой шум, с текстуры хорошо конечно, но а если нужен случайный шум, чисто по uv двигать его предлагаешь ?

https://www.shadertoy.com/view/XlXcW4

Я тут мимо ходом, мож чего нового для себя узнаю

[Deathman 655]

2 минуты назад, fubakabaka1 сказал:

А почему бы не заюзать такой шум, с текстуры хорошо конечно, но а если нужен случайный шум, чисто по uv двигать его предлагаешь ?

https://www.shadertoy.com/view/XlXcW4

Я тут мимо ходом, мож чего нового для себя узнаю

Конкретно здесь используются битовые операции, а значит автоматически DX10+

[fubakabaka1 154]

Только что, Deathman сказал:

Конкретно здесь используются битовые операции, а значит автоматически DX10+

Так а зачем нам поддерживать старье на DX младше 11 Kappa (Да я видел что там чн, ето прикол такой)

[Deathman 655]

2 минуты назад, fubakabaka1 сказал:

Так а зачем нам поддерживать старье на DX младше 11 Kappa (Да я видел что там чн, ето прикол такой)

Ненавижу людей которые мыслят такими конструкциями если честно. Всегда противопоставляю себя им со своим проектом под любое железо. Как минимум главный аргумент который я могу высказать подобным людям - количество железа которое может запустить твой проект равно охвату аудитории, которую твой проект может заинтересовать, и если ты со своей херовой оптимизацией или вырезней рендеров отсекаешь какое-то количество железа - ты отрезаешь потенциальную аудиторию, а следовательно стреляешь себе в ногу и играешь против себя

[fubakabaka1 154]

Только что, Deathman сказал:

Ненавижу людей которые мыслят такими конструкциями если честно. Всегда противопоставляю себя им со своим проектом под любое железо. Как минимум главный аргумент который я могу высказать подобным людям - количество железа которое может запустить твой проект равно охвату аудитории, которую твой проект может заинтересовать, и если ты со своей херовой оптимизацией или вырезней рендеров отсекаешь какое-то количество железа - ты отрезаешь потенциальную аудиторию, а следовательно стреляешь себе в ногу и играешь против себя

Ну да, лучше же хранить легаси до того пока проект вообще не превратиться в кашу. Так что стреляешь в ногу себе еще и ты, поддерживая устаревшее API. Хочешь старое, делай GL рендер, хочешь новое: Вулкан или DX-11-12 в помощь. Вот уже бы давно можно было движок хорошо развить, но вы чет любите некрофилию какую то. Без обид, я и сам раньше занимался кодом на DX8-9, но это уже нафиг никому не нужно, кроме полтора колек с железом с нулевых. Да и то, для них тоже можно что нибудь придумать, чтобы и у них работало. Без использования совсем уже устаревшего апи.

---

Дополнено 0 минут спустя

Да и емае, зачем копаться в графике с таким подходом. Юзай дефолтный рендер

[Diesel 225]

20 минут назад, fubakabaka1 сказал:

А почему бы не заюзать такой шум, с текстуры хорошо конечно, но а если нужен случайный шум, чисто по uv двигать его предлагаешь ?

Не знал куда его приспособить. На тени херово. 

А вот на воду. тут есть что то интересное. Можно новый материал создать.

[fubakabaka1 154]

1 минуту назад, Diesel сказал:

Не знал куда его приспособить. На тени херово. 

А вот на воду. тут есть что то интересное. Можно новый материал создать.

В целом да, можно этакий пастрейс сделать, может ошибаюсь конечно. Правда этот шум же замазывать надо..

---

Дополнено 2 минуты спустя

Кст, дизель. Крутые штуки графические делаешь для чн

[Deathman 655]

2 минуты назад, Diesel сказал:

Не знал куда его приспособить. На тени херово. 

А вот на воду. тут есть что то интересное. Можно новый материал создать.

Нах*й, а главное зачем ты начал цеплять шум к чему только не попадя?

[fubakabaka1 154]

1 минуту назад, Deathman сказал:

Нах*й, а главное зачем ты начал цеплять шум к чему только не попадя?

just for lulz

[Deathman 655]

3 минуты назад, fubakabaka1 сказал:

В целом да, можно этакий пастрейс сделать, может ошибаюсь конечно. Правда этот шум же замазывать надо..

Path tracing - это не шум сам по себе, это сложный алгоритм трассировки виртуальных лучей. Мы можем использовать шум, но это не шум сам по себе