Minimera pixelheten av Variable Rate Shading på partikeleffekter

As video games get more and more demanding and screen resolutions continue to increase, new methods to render video games at high frame rates are needed. Variable Rate Shading is a technique currently available on Nvidia’s Turing architecture and Intel Gen11 hardware. Variable Rate Shading makes it possible to pick a shading rate during rendering and shade a group of pixels instead of individually, ultimately speeding up the rendering. A drawback of Variable Rate Shading is that the image quality often degrades by producing a pixelated look. This paper aims to reduce the pixelated look of particle effects that are rendered through Variable Rate Shading by implementing and evaluating four different post-processing filters. A qualitative evaluation in the form of a user study took place to evaluate the work subjectively. Structural Similarity Index was another qualitative method used to evaluate the image quality objectively. Also, a quantitative evaluation was performed to measure how the render times vary. All Variable Rate Shading solutions were compared against a traditional method used in the industry to render particles effectively. Findings showed that when using 2x2 shading rate, which generally reduces shaded pixels by 75%, two of the solutions presented in this paper have better image quality than the traditional method and close to, but not equally good time performance for both 1080p and 4K resolution. 4x4 shading rate has more specific use cases such as smoke that consists of similar color over the entire effect or if 4K resolution is used. Using 4K resolution makes 4x4 shading rate potentially useful as the render times were the fastest, with an acceptable aesthetic look, while for 1080p resolution, it was not recommended. In conclusion, as video games are vastly different, an artist might be best suited to decide which implementation is best and how essential the reduction in render times are. Variable Rate Shading can be used to reduce render times and keep an appealing visual lookEftersom datorspel blir mer och mer krävande samtidigt som skärmupplösningar fortsätter att öka, behövs nya metoder för att rendera datorspel med höga bildhastigheter. Variable Rate Shading är en teknik som för närvarande finns tillgänglig på Nvidias Turing-arkitektur och Intel Gen11-hårdvara. Variable Rate Shading gör det möjligt att välja en skuggningsfrekvens under renderingen och färga en grupp pixlar istället för individuellt, för att i slutändan minska renderingstiden. En nackdel med Variable Rate Shading är att bildkvaliteten ofta försämras genom att skapa ett pixligt utseende. Arbetet i detta papper syftar till att minska det pixelerade utseendet på partikeleffekter som genererats av Variable Rate Shading genom att implementera och utvärdera fyra olika efterbehandlingsfilter. En kvalitativ utvärdering i form av en användarstudie ägde rum för att utvärdera arbetet subjektivt. Structural Similarity Index var en annan kvalitativ metod som användes för att utvärdera bildkvaliteten objektivt. Dessutom genomfördes en kvantitativ utvärdering för att mäta hur renderingstiden varierar. Alla lösningar med Variable Rate Shading jämfördes mot en traditionell metod som användes i branschen för effektiv rendering av partiklar. Resultaten visade att när 2x2 skuggfrekvens används har två av de lösningar som presenteras i detta papper bättre bildkvalitet än den traditionella metoden och nära, men inte lika bra tidsprestanda för både 1080p och 4K upplösning. 4x4-skuggningsfrekvens har mer specifika användningsfall såsom rökeffeker som består av liknande färg över hela effekten eller om 4K-upplösning används. Att använda 4K-upplösning gör 4x4-skuggningsfrekvens potentiellt användbar eftersom renderingstiderna var de snabbaste tillsammans med att ha ett acceptabelt estetiskt utseende, medan det för 1080p-upplösning inte rekommenderades. Sammanfattningsvis, eftersom datorspel är oerhört varierande, kan en designer vara bäst lämpad att bestämma vilken implementering som är bäst och hur väsentlig reduktionen i renderingstider är. Variable Rate Shading kan användas för att minska renderingstiderna och behålla ett tilltalande visuellt utseende