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棋盤渲染是什么？ PS4 Pro為什么是假4K作者：知乎用戶 來(lái)源：zhihu 2017/3/14 11:37:05 我要評(píng)論（0）
PS4 Pro的4K實(shí)現(xiàn)方式采用的是棋盤渲染，那么問(wèn)題來(lái)了“棋盤渲染”怎么實(shí)現(xiàn)，為什么說(shuō)是假4k，想要深入了解的請(qǐng)看下面的介紹。
寫在前面：
必須先說(shuō)明本回答從其視覺原理出發(fā)而對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)未有描寫，希望大家看了回答能對(duì)棋盤格渲染這個(gè)概念有個(gè)直觀的了解。據(jù)知乎用戶YT IM和大薩比的回答透露，PS4pro的插值方式也許在棋盤格渲染基礎(chǔ)上保留了更多的3D信息來(lái)更好地優(yōu)化渲染圖像，達(dá)到更佳的視覺效果。
正文：
并非PS4pro獨(dú)有，其他游戲，例如彩虹六號(hào)圍攻在PC上的渲染技術(shù)也使用了棋盤格渲染（Checkerboard Rendering Technique）可以在畫面選項(xiàng)中開啟：
這里的“頁(yè)框交錯(cuò)過(guò)濾”就是這個(gè)技術(shù)。而TXAA其實(shí)就是結(jié)合了反鋸齒的頁(yè)框交錯(cuò)過(guò)濾，開TXAA 2X已經(jīng)能達(dá)到欺騙肉眼的效果了。
那么這個(gè)棋盤格渲染到底是怎么回事？
這是一種把低分辨率插值成高分辨率的一種畫面拉伸技術(shù)。
首先要注意：很多人會(huì)混淆插值和拉伸，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)它們不是同一個(gè)概念，我們先把它們理理清楚。
光柵圖像（位圖）拉伸畫面（Upsampling），意味著需要更多的像素去填充增大的空間。
這就是插值（Interpolation）
圖像處理早期，插值的方式就是簡(jiǎn)單地用鄰近像素填充拉伸后的畫面（Neighbors Interpolation）
例如電子游戲早期時(shí)代，大部分游戲輸出到隔行掃描CRT上是只有半場(chǎng)圖像的，就像這樣：
放大后
而實(shí)際渲染的畫面大小是這樣的：
一幀實(shí)際渲染像素其實(shí)是320*240，在電視上拉伸成640*480大小的畫面（近似比方，實(shí)際MD的輸出是320*224）
如果在逐行掃描電視上，就會(huì)拉伸成這樣：
也就是把每個(gè)像素在水平和垂直方向上拉伸了一倍。這是直接拉伸（Nearest Neighbor）的概念。
而進(jìn)階的插值處理，需要在像素之間用它們的中間色插補(bǔ)，相比拉伸直接復(fù)制相鄰像素，這類插值有個(gè)計(jì)算過(guò)程。而計(jì)算中間色的方法有很多，這就形成了多種插值方式。
做個(gè)模擬，是這樣的
水平拉伸，垂直方向線性插值（Linear Interpolation）：
↓
水平和垂直方向都插值（雙線性插值 Bilinear Interpolation）：
↓
（想象一下黑色部分由相鄰像素間生成中間值像素插補(bǔ)）
這個(gè)插值其實(shí)就是電腦模擬器上才有的柔化過(guò)濾的功能，看起來(lái)比直接拉伸稍微柔和一些。在當(dāng)時(shí)的游戲主機(jī)上是沒(méi)有這個(gè)處理的，因?yàn)椋?br/>一是在CRT電視上觀察，基本沒(méi)有區(qū)別。
二是插值是為了更保真地再現(xiàn)三維實(shí)體映射成二維位圖前的畫面，這在像素時(shí)代沒(méi)有意義。
HD分割線
------------------------------------
到了HD時(shí)代，在有限的硬件資源和無(wú)限的感官要求越來(lái)越難以調(diào)和的矛盾下，插值的作用就體現(xiàn)出來(lái)了，還是拿圖說(shuō)明（手機(jī)用戶請(qǐng)點(diǎn)開看大圖）
原圖（488*540）：
為了節(jié)省資源，更快地渲染，采用抽線渲染映射成了244*540的畫面：
直接拉伸（Nearest Neighbor），鋸齒真難受：
水平方向線性插值（Linear Interpolation），注意地磚邊緣，鋸齒弱了，但是雕塑還是很不爽：
怎么辦呢？看來(lái)硬件不行原生分辨率上不去靠投機(jī)取巧還真沒(méi)辦法？
別急，看看這個(gè)：
這張圖從垂直方向和水平方向都間隔地抽去像素，實(shí)際渲染像素總量也是減少一半。
直接拉伸看看
試試水平拉伸：
垂直部分邊緣出現(xiàn)間隔鋸齒。
試試垂直拉伸：
水平部分邊緣出現(xiàn)間隔鋸齒，但也比抽線方案強(qiáng)多了（這已經(jīng)接近彩虹六號(hào)圍攻的頁(yè)框交錯(cuò)過(guò)濾技術(shù)）。
然后看看在所有相鄰像素之間取中間色值，插值的效果：
怎么樣，盡管還是有部分瑕疵，但是視覺效果怎么說(shuō)都舒服多了吧；
放大對(duì)比：
（黑色部分像素由相鄰四個(gè)像素的平均色值生成插補(bǔ)）
為了方便理解我采用了一個(gè)像素占一個(gè)棋盤格的方式插補(bǔ)，在實(shí)際的圖形渲染技術(shù)中還有占1/4棋盤格等其他交替插補(bǔ)方式，視覺原理是一致的。
它的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)很清楚了，缺點(diǎn)就是在對(duì)比過(guò)于強(qiáng)烈的邊緣會(huì)出現(xiàn)交錯(cuò)雜點(diǎn)，所以盡量要與反鋸齒技術(shù)配合避免強(qiáng)烈的邊緣。
拿ARMA3來(lái)舉例（需要點(diǎn)大圖看細(xì)節(jié)）
未經(jīng)反鋸齒處理的情況
原圖：
50%棋盤格抽�。�
插值：
在邊緣處鋸齒更明顯了。
經(jīng)過(guò)反鋸齒處理的情況
原圖：
50%棋盤格抽�。�
插值：
差別小了，細(xì)看瑕疵都在對(duì)比強(qiáng)烈的物體高光邊緣處。
這就是所謂的棋盤格渲染（Checkerboard Rendering Technique）的奧妙。
而且例圖本身分辨率不高，要是在客廳坐沙發(fā)上看4k電視，這種插值法是很難看出瑕疵的；
要知道這可比直接渲染要少了一半的像素值啊，而簡(jiǎn)單的插值運(yùn)算本身對(duì)資源消耗是可以忽略不計(jì)的。
也就是說(shuō)可能帶來(lái)大量的幀數(shù)提升！畢竟60幀才是起碼的正義。
------
2016/9/29補(bǔ)充更新題外知識(shí)點(diǎn)
在棋盤格插值渲染之外我們常用的除了線性插值（Linear Interpolation）、雙線性插值（Bilinear Interpolation）和三線性插值（Trilinear Interpolation）外還有雙立方插值（Bicubic Interpolation）
它們也通常出現(xiàn)在3D游戲的貼圖處理領(lǐng)域，稱為貼圖過(guò)濾。
這是50%的雙立方插值（Bicubic Interpolation）：
很熟悉的朦朧感吧，它的計(jì)算會(huì)比較慢一些。其實(shí)雙立方插值就是目前主流圖片處理軟件縮放圖片的默認(rèn)處理方式。
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- 第 3 樓 江蘇泰州南京師范大學(xué)泰州學(xué)院 跑跑車網(wǎng)友 發(fā)表于: 2019/6/11 0:36:47
- 這個(gè)技術(shù)一動(dòng)起來(lái)就完蛋 看靜態(tài)也就是湊活
- 第 2 樓 1 客人 發(fā)表于: 2019/3/25 16:54:50
- 不錯(cuò) 很漲知識(shí)
- 第 1 樓 1 客人 發(fā)表于: 2019/2/15 22:10:29
- 很詳細(xì)贊一個(gè)
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