Grafische instellingen op pc: Post-processing, draw distance, level of detail en meer

In het eerste deel van deze reeks behandelen we onder andere resolutie en anti-aliasing.

Post-proce ing

Post-proce ing is een verzamelterm voor effecten die worden toegevoegd nadat het beeld is gerenderd. Deze hebben zelden een noemenswaardige invloed op de grafische prestaties, maar zijn daartegenover van grote invloed op de weergave van de game. Games bieden vaak de optie om alle post-proce ing uit te zetten, of per item te kiezen of deze aan of uit moet. Hieronder staan de meest voorkomende post-proce ing effecten uitgelegd.

Bloom: Een simulatie van de gloed die camera’s opvangen wanneer ze op een fel object zijn gericht, zoals een lamp of de zon. Ontwikkelaars gebruiken dit om de illusie te geven van (extreme) helderheid, zoals wanneer de speler kijkt naar een lamp of naar een open raam vanuit een donkere ruimte.

Motion blur: Snel bewegende objecten hebben in het echt altijd een bepaalde mate van bewegingsonscherpte. Omdat objecten en personen in games niet continu maar stap-voor-stap worden gesimuleerd zullen deze per definitie geen motion blur hebben. Ontwikkelaars kunnen ervoor kiezen om alsnog motion blur toe te voegen om zo een realistischer beeld te creëren.

Depth-of-field: Net zoals bloom en motion blur is depth-of-field, oftewel scherptediepte, een simulatie van hoe een camera beeld opvangt. Hoewel ogen en camera’s een beperkt gebied hebben waarin ze scherp zien is dit bij games niet het geval omdat elk 3D-model ‘scherp’ wordt ontworpen.

Om toch scherptediepte te simuleren kunnen ontwikkelaars verschillende methodes gebruiken, zoals het zogenaamde raytracing, die het fotograferen van 3D-objecten emuleert om zo scherptediepte te creëren.

Draw distance en Level of detail (LOD)

Grote open werelden zoals die van GTA 5 en Skyrim kunnen niet in een keer weergeven worden omdat de grafische kaart simpelweg niet over genoeg rekenkracht beschikt. Om toch de illusie te geven van een complete wereld – zonder het gebruik van oude trucjes zoals mist of bergen – zetten ontwikkelaars onder andere twee technieken in: draw distance en level of detail.

Omdat het niet mogelijk is om alle objecten in een grote wereld in een keer weer te geven, omdat dit simpelweg te veel rekenkracht zou vereisen, moeten games met open werelden kiezen voor een afstand die bepaalt hoe ver ze objecten willen renderen: de draw distance. Draw distance geeft dus simpelweg aan wat de maximale afstand is waarop de game objecten moet renderen.

Vaak geven games de optie om deze afstand aan te pa en, hoe langer de draw distance, hoe lager het aantal frames per seconde (en vice versa). Andere games kiezen ervoor om de optie te bieden tu en een vaste frame rate met variabele draw distance of een vaste draw distance met variabele frame rate. Omdat de draw distance in feite een cirkel beschrijft met de speler als middenpunt zijn hogere draw distance exponentieel zwaarder voor de grafische kaart.

Sommige games, zoals GTA 5, hebben geen harde afstand waarop objecten niet meer weergeven worden. Zij gebruiken in plaats van een beperkte draw distance een techniek genaamd level of detail, die de kwaliteit en complexiteit van objecten verminderd als ze op grote afstand weergeven worden. Dingen zoals stenen hoeven dan maar met enkele polygonen worden weergeven, omdat de afstand tot het object deze lage kwaliteit verhult.

Level of detail is vaak een schuif in de grafische instellingen, waar hogere waardes meer detail toekennen aan objecten in de afstand (meer polygonen), terwijl lagere waardes juist minder detail geven aan verre objecten. Moderne level of detail-technologieën gebruiken nauwelijks rekenkracht, zoals een hele wijk in Los Santos, maar met enkele honderden polygonen al kunnen worden weergeven.

Texture filters

Alle oppervlakken in games zijn voorzien van zogenaamde textures, een platte afbeelding die over een object in een game wordt geplakt om bijvoorbeeld van een saaie grijze muur een bakstenen muur kan maken. Omdat deze textures per definitie 2D zijn is het moeilijk deze accuraat te weergeven op schuine kijkhoeken. Dit heeft als gevolg dat textures in de verte of op een schuine hoek er wazig en vervormd uitzien, terwijl textures die dichtbij zijn of op een directe hoek bekeken worden scherp zijn.

Om dit tegen te gaan gebruiken ontwikkelaars zogenaamde texture filters die compenseren voor kijkhoek en afstand om te zorgen dat textures er altijd scherp uitzien. De eerste van deze filters waren bilinear en trilinear filters, die door middel van interpolatie tu en verschillende versies van een texture (zogenaamde MIP-maps) een scherp beeld kunnen creëren.

Bilinear en trilinear filters zijn echter niet zonder hun beperkingen. Als een texture onder een extreme hoek wordt weergeven, zoals een vloer of weg die zich ver uitstrekt, dan worden de textures uitgesmeerd over een groot oppervlak, met een wazige ondergrond als gevolg. Om dit te voorkomen gebruiken ontwikkelaars tegenwoordig steeds vaker anisotropische filtering.

Anisotropische filtering manipuleert de textures zelf door ze te weergeven met gereduceerde hoogte of breedte om zo te simuleren hoe ze in een bepaald perspectief gezien worden (zie de afbeelding hieronder voor een voorbeeld). Hoe veel deze filter de textures mag schalen hangt af van de instelling die de gebruiker selecteert. Vaak gebeurt dit in machten van twee (2x, 4x, 8x en 16x), waar het getal aangeeft hoeveel de texture mag worden geschaald ten opzichte van het origineel. Hogere waardes hebben een afnemend rendement, omdat textures die 16x verkleind moeten worden zelden voorkomen.

De impact van anisotropische filtering op het aantal frames per seconde is minimaal, als een game beschikt over de mogelijkheid om texture filtering aan te zetten is dit dan ook sterk aan te raden.

Eerste deel van deze serie gemist? Via deze link lees je alles over onder andere de impacte van je resolutie en anti-aliasing op de performance van je game.