Grafik-Filter: Bilinear bis Anisotrop im Detail

10. Dezember 2001 / von aths / Seite 7 von 9

	Scharfe Hasen
	(Abtastungs-Probleme)

Der anisotrope Filter erlaubt, schärfere Texturen darzustellen. Das erscheint verwunderlich. Immerhin werden mindestens 8, in der Regel 16, 32 oder gar 64 Texel für ein einziges Pixel zusammen gerechnet. Das Resultat müsste doch eine Überfilterung sein und unschärfere Texturen liefern.

Um genau das zu verhindern, wird das LOD gesenkt. Ein Beispiel:

Links jeweils die 128x128 Ausgangs-Textur. Die effektive Auflösung wurde pro Folgebild pro Achse um 50% gesenkt. Oben die MIP-Maps, unten eine ungefilterte Version. Spätestens im Bild rechts ist der Vorteil des MIP-Mappings zu sehen.

In Bewegung ergibt fehlende (oder zu geringe) Filterung einen Effekt namens Texture Shimmering. Das wurde bereits angesprochen. Um eben diesen unschönen Effekt zu vermeiden, wird für einen bilinearen oder trilinearen Filter gerade so eine MIP-Map ausgewählt, dass die MIP-Textur schon mal nicht (allzu stark) verkleinert werden muss. Beim anisotropen Filter kann aber ruhig eine eigentlich zu hohe Textur-Auflösung gewählt werden. Denn es fließen ja etliche Umgebungspixel mit ein.

Die scharfen Texturen kommen also eigentlich nicht durch das anisotrope Filtern, sondern durch eine LOD-Anpassung. Der Filter reduziert bzw. eliminiert lediglich das Texture Shimmering, das ansonsten auftreten würde. Dazu nun ein Beispiel:

Trilineare anisotrope Filterung mit steigender Qualitäts-Stufe.

Die Textur ist links immer gleich. Kein Wunder, denn höher aufgelöst als die niedrigste MIP-Stufe geht es nunmal nicht. Trotz trilinearem Filter ist die nächste MIP-Stufe erkennbar: Im Bild oben schon etwas unscharf, in den Bildern darunter weiterhin scharf. Dieser Effekt setzt sich durch alle MIP-Stufen fort. Das Resultat ist, dass die höchste anisotrope Abtast-Stufe auch in weiter Entfernung noch recht scharfe Texturen liefert. Während bei den anderen die Unschärfe jeweils früher dominierend wird.

Der gleiche Ausschnitt wieder mit MIP-Maps, diesmal aber ohne Filter.

Zumindest in der linken Hälfte scheinen die Texuren noch recht scharf. Doch schon im Standbild ist die Struktur nicht mehr so schön zusammen hängend. In Bewegung würden auf der Textur bestimmte Artefakte als Muster über das Bild "wandern". Um ein Übermaß solcher unschönen Effekte zu vermeiden, werden hier recht schnell hohe MIP-Level genommen. Mit einem zusätzlichen bi- oder trilinearem Filter wären zwar rechts im Bild die Blöcke weg - mehr Details enthält das so gefilterte Bild aber nicht! Das ist nur durch ein tieferes LOD und eine zusätzliche Überabtastung (= Supersampling) pro Pixel möglich.

Da das nun geklärt ist, kann ein Vollbild-Filter besprochen werden.