Renderointihäviöt

Renderointihäviöt ovat digitaalisen grafiikan renderöinnin aikana syntyviä eroja koetun tai referenssikuvan mukaisen kuvan välillä. Häviöt voivat koskea värejä, kirkkauden, yksityiskohtia sekä ajallisia muutoksia, ja ne voivat ilmetä sekä reaaliaikaisessa että offline-renderöinnissä. Häviöt johtuvat useista vaiheista renderöintiprosessissa, kuten geometrian ja valaistuksen laskennasta, tekstuurien suodattamisesta sekä värien ja kirkkauden esikäsittelystä ja lopullisesta tonemappaamisesta.

Renderointihäviöitä aiheuttavat monet tekijät. Yleisiä syitä ovat riittämätön näytteiden määrä ja aliasing, kvantisaatio ja rajoitettu värisyvyys, dynamiikan laajuuden muuntaminen tonemappausten kautta sekä numeerinen epätarkkuus. Lisäksi HDR-tilassa käytetty tonemappaaminen ja värinhallinta voivat muuttaa kuvan ulkoasua verrattuna lineaariseen sisääntulevaan valoon. Myös tekstuurien filtrointi, geometrinen laskenta-, LOD-virheet ja reititystekniikat voivat aiheuttaa virheitä. Näistä seuraa visuaalisia artefakteja kuten väribanding, moiré-kuvioita, epäjatkuvuuksia, epärealistisia varjoja ja yleistä epäselvyyttä kuvan yksityiskohdissa.

Mittaus ja arviointi perustuvat sekä objektiivisiin että subjektiivisiin keinoihin. Objektiivisia mittareita ovat esimerkiksi PSNR, SSIM ja MSE, ja käytettyjä perceptuaalisia mittareita voivat olla kuten VMAF tai muut kuvanlaadun arviointimetriikat. Näiden avulla voidaan vertailla renderöinnin pisteitä ja referenssikuvaa.

Vähentäminen perustuu sekä reaaliaikaisiin että offline-tilanteisiin. Tekniikoita ovat muun muassa suurempi näytteiden määrä (esim. MSAA tai path tracing useiden näytteiden avulla), denoising, dithering sekä korkea värisyvyys (10–16 bittiä per kanava) ja lineaarinen väritila. Oikea gamma-korjaus, HDR-tila ja sopiva tonemappaus sekä parempi tekstuurinhallinta auttavat minimoimaan häviöitä ja parantamaan kokonaisfidelityä.