達人專欄本次要介紹的是PSV模擬PSP遊戲時的雙線性過濾功能。
由於本文是「圖解淺談PSV執行PSP遊戲的表現...」的續篇，若您沒有看過該文，
建議可以先去閱讀一下，將有助於銜接此處的內容（怎麼好像補習班在上課一樣XD）...
於前一篇文章的介紹中，我們以PSV、PSP的螢幕解析度作為出發，
並藉由圖形的方式分析以PSV執行PSP遊戲時可能會面臨的情況。
進入本文的主題前，還是簡單摘要一下前文的重點：
---
當然，SONY一定比玩家更清楚這樣的情況，因此在PSV模擬PSP時，
提供了所謂的「雙線性過濾」功能，希望可以適度地將畫面優化。
其實此功能在當初PS3相容PS2時便已提供，然而後來PS3取消像下相容PS2，
因此PS3的雙線性過濾功能並未引發太多的討論，直到PSV上市後，
這個名詞才慢慢又受到玩家的注意......
對於雙線性過濾，許多人也是「只聞其名，不知其實」...
有人說PSV的雙線性功能很卓越，也有人覺得有開啟和沒開啟差異不大，
不過既然SONY提供了這個功能，總不至於對畫面一點影響也沒有吧，
而本次撰寫此文的目的，就是要揭開雙線性過濾的神祕面紗......。
這幾天花了一些時間閱讀雙線性過濾的相關文獻，其實該技術的原理並不複雜，
然而要深入介紹它時，勢必需要使用到一些數學上的推演過程...
縱使用到的數學不難（加減乘除運算），不過「數學一出誰與爭鋒」，
很多人光看到數學式就軟腳，後頭的文章大概也無力閱讀了XD
因此，為了必免造成大家的困擾，個人還是延續前文的風格，
採取圖形為主、數學為輔的說明，希望能透過盡量簡化的方式，
讓各位一窺雙線性過濾的樣貌...。
那麼，就讓我們正式進入主題吧（←你的前文還真是又臭又長的）！
在實際談到雙線性過濾技術前，先讓我們介紹一下關於螢幕的小常識...
--
嗯，我知道介紹這個有點枯燥，不過請先記住以上的觀念，
等會我們用圖形展示雙線性過濾時，需要靠這邊的知識來輔助理解！
接著，讓我們回過頭談PSV模擬PSV的話題吧，首先我們看下圖：
假設上圖的圖形，由紅、綠、藍、白共4個像素所組成，
若要把解析度提昇為4倍，因此同樣的圖形需要改成以16個像素來顯示。
如果採用的是「四點合一」的模擬方式，結果會如下圖所示：
左上角的4的點顯示紅色，右上角的四個點則顯示綠色，以此類推...
如果不採用四點合一的模擬方式，我們便會面臨到以下情況：
新圖形一共有16個點，然而來自PSP的點卻只有4點，還有12個點的顏色是未知的......
因此，請各位來試試身手，把12個未知點的顏色補上吧XD
確實，在了解實際情況後，各位肯定會了解這是一件不容易的事情，
然而不是每個玩家都能理解背後的原因，因此才會有人發表：
這般的無釐頭的批評...
我們都希望PSV可以「創造奇蹟」，然而「巧婦難為無米之炊」，
只給你4粒米，卻要求你要煮出一碗粥，執行上真的是有一定難度的......
不過，事情或許有難度，不代表就真的無計可施，
上頭提到的「雙線性過濾」技術，便是基於簡易的「線性內插」原理，
希望以原始圖形提供的少數資訊為基礎，把原圖提昇至更高的解析度！
嗯，當初就是因為怕網友看到數學就頭昏，
所以上一篇文章才有意無意把雙性過濾的部份給略過不談的（是這樣嗎XD），
不過既然有網友回文說想知道其「原理」，那就給我覺悟吧...（喝）！
…...開玩笑的，各位先別緊張！
我不是說過了要盡量以圖解的方式來做說明嗎？
以下就先把數學的部分放一旁，單純用圖形做簡易說明吧！
回到上面的示意圖，假設我們今天只想知道「☆」這個位置的顏色！
首先我們可以透過紅色、綠色格間的混色，來決定下圖中「1」、「2」兩格的顏色，
並透過藍色、白色格間的混色，來決定「3」、「4」兩格的顏色：
至於要怎麼「混色」？還記得我們上頭提到的RGB表示方式嗎？
紅色是（255, 0, 0），綠色是（0, 255,0），在紅色逐漸變成綠色的過程中，
R的數值將由255逐漸遞減為0，而G則由0逐漸遞增為255...
同理，藍色是（0, 0, 255），白色則是（255, 255, 255），所以在藍→白的過程中，
B的數值維持不動，而R、G則會由0逐漸遞增至255...
而「1」、「3」兩格的GRB數值，則是利用線性內插的方式來計算求得，
至於要如何計算，我們就先略過不提（因為就非要用到數學不可），
大家只需了解我們是透過混色的方式，決定未知網格的顏色即可。
在決定「1」、「3」兩個網格的顏色後，聰明的網友們應該發現什麼了！
沒錯！透過2次線性內插的方式決定「1」、「3」兩格的RGB數值後，
我們就能再次透過內插，決定「☆」這格的RGB值（如下圖）......
再繼續透過相同的方式，我們就可以基於最初的4個參考點資料，
把剩下12個未知點的顏色逐步計算出來，最後產生以下圖形：
圖中除了位於4個角落的點是最初的原始資料，其餘都是用內插計算出來的混色點，
因此看得出越靠4個角落的點，顏色也會越接近該角落的參考點。
大致上，這就是雙線性過濾的運作原理（如何？比想像得簡單吧！）...
完成了上述的補點動作後，讓我們比較一下不同模擬方式的結果吧：
（左：原始情況， 中：「四點合一」結果， 右：「雙線性過濾」結果）
PSV「四點合一」的結果大致上就是把原本PSP的畫面做無失真放大，
不過同時在視覺上也可會產生顆粒變大的觀感......
而開啟內建的「雙線性過濾」功能後，
由於原先PSP的一個像素在PSV變成是由四個不同顏色的像素所組成，
得整體畫面的色階變得比原本更豐富，也有效地把顆粒感給降低了！
也正是因為「顆粒感降低了」，所以視覺上會產生「鋸齒變少」的感覺...
然而僅比對PSV開啟雙線性過濾前後的圖形時：
（各位可以試著站遠一點做比較，效果會更明顯）
開啟雙線性過濾後，畫面的色階變得更豐富，卻也稍稍讓顏色間的邊界模糊化了，
原本紅色與綠色間應該是「壁壘分明」，跨過邊界後就是另一個顏色，
在雙線性過濾的影響下，邊界上的網格都稍微染上了對方的色彩...
正是因為邊界的模糊化，使得畫面的輪廓會較不明顯（或者說「較不銳利」），
而在視覺上產生了柔化的感覺，才會有網友網友認為「畫面變柔和」的感覺！
接著，來看點實際案例吧：
未開啟雙線性過濾...
有開啟雙線性過濾...
如何？有看出差異了嗎？如果看不出來的話，請看中央部分的截圖比較：
中央截圖 - 未開啟雙線性過濾...（畫面左側的直紋路是拍照造成的）
中央截圖 - 有開啟雙線性過濾...
這兩張應該比較明顯了吧？從娃娃的服飾，以及右方背景的圖案，
都可以明顯看出開啟雙線性過濾後的線條柔和不少！
案例二：戰場女武神3
未開啟雙線性過濾...
有開啟雙線性過濾...
中央截圖 - 未開啟雙線性過濾...
中央截圖 - 有開啟雙線性過濾...
由這張更可以看出雙線性過濾可以有效減少畫面的顆粒感，
同樣地畫面看起來也變得比較柔和！
--
講到這裡，大家應該都對雙線性過濾的原理產生一定程度的認識了吧！
整體而言，雙線性過濾的優點在於計算簡單（只需用到加減乘除），
無需耗費大量的效能即可快速達成補插點的效果，
也能夠有效增加畫面的色階，並在視覺上減少鋸齒的數量，
然而該技術也會讓畫面產生柔化的感覺，
使得視覺上會有畫面變柔和、清晰度降低的觀感（又是一把雙面刃）！
以個人的情況而言，會選擇開啟雙線性過濾，不過每個人的視覺觀感不同，
也許換成是其他玩家，未必能接受開啟雙性現過濾後帶來的柔化感，
因此只能建議手上有PSV的朋友自己試試了......
對於畫面顆粒與鋸齒要求較高，可以接受畫面稍微柔和化的玩家，建議開啟雙線性過濾；
注重畫面清晰度，可以接受些微鋸齒的玩家，建議直接以原本的模式運作即可！
由於本文是「圖解淺談PSV執行PSP遊戲的表現...」的續篇，若您沒有看過該文，
建議可以先去閱讀一下，將有助於銜接此處的內容（怎麼好像補習班在上課一樣XD）...
於前一篇文章的介紹中，我們以PSV、PSP的螢幕解析度作為出發，
並藉由圖形的方式分析以PSV執行PSP遊戲時可能會面臨的情況。
進入本文的主題前，還是簡單摘要一下前文的重點：
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PSV的解析度是PSP的4倍，所以在執行PSP的遊戲時，
採取以4個點當成1個點用的方式（如下圖）模擬PSP的畫面，
其好處在於解析度上可以完全對應，不會因不同解析度間的轉換而產生多餘的失真。
然而PSV的螢幕比PSP的螢幕大，卻導致PSV在四點合一後，
其單一合點的面積大於PSP的單點面積（如下圖）。
（其實PSV合點的邊長也只比PSP大0.032mm）
因此，用PSV執行PSP遊戲時，可說是原封不動地把PSP的圖型放大，
然而畫面中的顆粒、鋸齒也會可能因為被放大而變得更佳明顯。
換言之，PSV的5吋大螢幕是一把雙面刃，
它能夠提供PSV專屬遊戲更佳的視覺享受，也能讓以更大的畫面執行PSP的遊戲，
然而在下向下容PSV時，螢幕變大卻可能在視覺上帶來顆粒變粗的觀感。
---採取以4個點當成1個點用的方式（如下圖）模擬PSP的畫面，
其好處在於解析度上可以完全對應，不會因不同解析度間的轉換而產生多餘的失真。
然而PSV的螢幕比PSP的螢幕大，卻導致PSV在四點合一後，
其單一合點的面積大於PSP的單點面積（如下圖）。
（其實PSV合點的邊長也只比PSP大0.032mm）
因此，用PSV執行PSP遊戲時，可說是原封不動地把PSP的圖型放大，
然而畫面中的顆粒、鋸齒也會可能因為被放大而變得更佳明顯。
換言之，PSV的5吋大螢幕是一把雙面刃，
它能夠提供PSV專屬遊戲更佳的視覺享受，也能讓以更大的畫面執行PSP的遊戲，
然而在下向下容PSV時，螢幕變大卻可能在視覺上帶來顆粒變粗的觀感。
當然，SONY一定比玩家更清楚這樣的情況，因此在PSV模擬PSP時，
提供了所謂的「雙線性過濾」功能，希望可以適度地將畫面優化。
其實此功能在當初PS3相容PS2時便已提供，然而後來PS3取消像下相容PS2，
因此PS3的雙線性過濾功能並未引發太多的討論，直到PSV上市後，
這個名詞才慢慢又受到玩家的注意......
對於雙線性過濾，許多人也是「只聞其名，不知其實」...
「雙線性過濾的原理是什麼呢？」
「聽說雙線性過濾可以有效減少鋸齒，那是真的嗎？」
「我開啟了雙線性過濾功能後，感覺畫面好像變柔和了說......」
「聽說雙線性過濾可以有效減少鋸齒，那是真的嗎？」
「我開啟了雙線性過濾功能後，感覺畫面好像變柔和了說......」
有人說PSV的雙線性功能很卓越，也有人覺得有開啟和沒開啟差異不大，
不過既然SONY提供了這個功能，總不至於對畫面一點影響也沒有吧，
而本次撰寫此文的目的，就是要揭開雙線性過濾的神祕面紗......。
這幾天花了一些時間閱讀雙線性過濾的相關文獻，其實該技術的原理並不複雜，
然而要深入介紹它時，勢必需要使用到一些數學上的推演過程...
縱使用到的數學不難（加減乘除運算），不過「數學一出誰與爭鋒」，
很多人光看到數學式就軟腳，後頭的文章大概也無力閱讀了XD
因此，為了必免造成大家的困擾，個人還是延續前文的風格，
採取圖形為主、數學為輔的說明，希望能透過盡量簡化的方式，
讓各位一窺雙線性過濾的樣貌...。
那麼，就讓我們正式進入主題吧（←你的前文還真是又臭又長的）！
在實際談到雙線性過濾技術前，先讓我們介紹一下關於螢幕的小常識...
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我們經常說螢幕是由很多個「畫素點」所構成的，
而這些「畫素點」在微距攝影下，其實是這個樣子的：
螢幕的一個畫素點，其實是由紅、綠、藍（光的三原色）三個「次像素」所組成，
藉由上述三種顏色在不同亮度的組合下，人眼會自動在視覺上將其辨識為各種色彩。
就像小時候畫畫一樣，兩種不同的顏色交錯就會產生第三種顏色......
電腦上最常採用的24bit色域，則是將紅、綠、藍三種顏色的強度各以0-255來表示，
其中0表示最暗、255表示最亮，藉由不同強弱間的混色，產生2^24種組合。
如上圖，我們可以把X、Y、Z三軸視為紅(R)、綠(G)、藍色(B)，當：
（R, G, B）=（255, 0, 0）時，顯示為紅色；
（R, G, B）=（ 0, 255, 0）時，顯示為綠色；
（R, G, B）=（ 0, 0, 255）時，顯示為藍色；
（R, G, B）=（255, 255, 255）時，顯示為白色；
同理，隨便輸入一組（R, G, B）的組合，就可以得到一組對應的顏色，
這就是色彩的RGB顯示方式（應該不會很複雜吧...）！
--而這些「畫素點」在微距攝影下，其實是這個樣子的：
螢幕的一個畫素點，其實是由紅、綠、藍（光的三原色）三個「次像素」所組成，
藉由上述三種顏色在不同亮度的組合下，人眼會自動在視覺上將其辨識為各種色彩。
電腦上最常採用的24bit色域，則是將紅、綠、藍三種顏色的強度各以0-255來表示，
其中0表示最暗、255表示最亮，藉由不同強弱間的混色，產生2^24種組合。
如上圖，我們可以把X、Y、Z三軸視為紅(R)、綠(G)、藍色(B)，當：
（R, G, B）=（255, 0, 0）時，顯示為紅色；
（R, G, B）=（ 0, 255, 0）時，顯示為綠色；
（R, G, B）=（ 0, 0, 255）時，顯示為藍色；
（R, G, B）=（255, 255, 255）時，顯示為白色；
同理，隨便輸入一組（R, G, B）的組合，就可以得到一組對應的顏色，
這就是色彩的RGB顯示方式（應該不會很複雜吧...）！
「我大致了解了，不過介紹這個的用意是...？」
嗯，我知道介紹這個有點枯燥，不過請先記住以上的觀念，
等會我們用圖形展示雙線性過濾時，需要靠這邊的知識來輔助理解！
接著，讓我們回過頭談PSV模擬PSV的話題吧，首先我們看下圖：
若要把解析度提昇為4倍，因此同樣的圖形需要改成以16個像素來顯示。
如果採用的是「四點合一」的模擬方式，結果會如下圖所示：
左上角的4的點顯示紅色，右上角的四個點則顯示綠色，以此類推...
如果不採用四點合一的模擬方式，我們便會面臨到以下情況：
新圖形一共有16個點，然而來自PSP的點卻只有4點，還有12個點的顏色是未知的......
因此，請各位來試試身手，把12個未知點的顏色補上吧XD
「等等！只有4個點，卻要衍生出12個點的資料，這太強人所難了吧？」
確實，在了解實際情況後，各位肯定會了解這是一件不容易的事情，
然而不是每個玩家都能理解背後的原因，因此才會有人發表：
「哼！性能變好，解析度提昇了，模擬PSP的畫面卻沒有強化，還有顆粒感，真遜！」
這般的無釐頭的批評...
我們都希望PSV可以「創造奇蹟」，然而「巧婦難為無米之炊」，
只給你4粒米，卻要求你要煮出一碗粥，執行上真的是有一定難度的......
不過，事情或許有難度，不代表就真的無計可施，
上頭提到的「雙線性過濾」技術，便是基於簡易的「線性內插」原理，
希望以原始圖形提供的少數資訊為基礎，把原圖提昇至更高的解析度！
「線...線性內插？我開始覺得有點不舒服（噁心、頭昏）了！」
嗯，當初就是因為怕網友看到數學就頭昏，
所以上一篇文章才有意無意把雙性過濾的部份給略過不談的（是這樣嗎XD），
不過既然有網友回文說想知道其「原理」，那就給我覺悟吧...（喝）！
…...開玩笑的，各位先別緊張！
我不是說過了要盡量以圖解的方式來做說明嗎？
以下就先把數學的部分放一旁，單純用圖形做簡易說明吧！
回到上面的示意圖，假設我們今天只想知道「☆」這個位置的顏色！
首先我們可以透過紅色、綠色格間的混色，來決定下圖中「1」、「2」兩格的顏色，
並透過藍色、白色格間的混色，來決定「3」、「4」兩格的顏色：
至於要怎麼「混色」？還記得我們上頭提到的RGB表示方式嗎？
紅色是（255, 0, 0），綠色是（0, 255,0），在紅色逐漸變成綠色的過程中，
R的數值將由255逐漸遞減為0，而G則由0逐漸遞增為255...
同理，藍色是（0, 0, 255），白色則是（255, 255, 255），所以在藍→白的過程中，
B的數值維持不動，而R、G則會由0逐漸遞增至255...
而「1」、「3」兩格的GRB數值，則是利用線性內插的方式來計算求得，
至於要如何計算，我們就先略過不提（因為就非要用到數學不可），
大家只需了解我們是透過混色的方式，決定未知網格的顏色即可。
在決定「1」、「3」兩個網格的顏色後，聰明的網友們應該發現什麼了！
「咦！『☆』不就介於『1』、『3』兩格之間嗎？那是不是可以......」
沒錯！透過2次線性內插的方式決定「1」、「3」兩格的RGB數值後，
我們就能再次透過內插，決定「☆」這格的RGB值（如下圖）......
再繼續透過相同的方式，我們就可以基於最初的4個參考點資料，
把剩下12個未知點的顏色逐步計算出來，最後產生以下圖形：
圖中除了位於4個角落的點是最初的原始資料，其餘都是用內插計算出來的混色點，
因此看得出越靠4個角落的點，顏色也會越接近該角落的參考點。
大致上，這就是雙線性過濾的運作原理（如何？比想像得簡單吧！）...
完成了上述的補點動作後，讓我們比較一下不同模擬方式的結果吧：
（左：原始情況， 中：「四點合一」結果， 右：「雙線性過濾」結果）
PSV「四點合一」的結果大致上就是把原本PSP的畫面做無失真放大，
不過同時在視覺上也可會產生顆粒變大的觀感......
而開啟內建的「雙線性過濾」功能後，
由於原先PSP的一個像素在PSV變成是由四個不同顏色的像素所組成，
得整體畫面的色階變得比原本更豐富，也有效地把顆粒感給降低了！
也正是因為「顆粒感降低了」，所以視覺上會產生「鋸齒變少」的感覺...
然而僅比對PSV開啟雙線性過濾前後的圖形時：
（各位可以試著站遠一點做比較，效果會更明顯）
開啟雙線性過濾後，畫面的色階變得更豐富，卻也稍稍讓顏色間的邊界模糊化了，
原本紅色與綠色間應該是「壁壘分明」，跨過邊界後就是另一個顏色，
在雙線性過濾的影響下，邊界上的網格都稍微染上了對方的色彩...
正是因為邊界的模糊化，使得畫面的輪廓會較不明顯（或者說「較不銳利」），
而在視覺上產生了柔化的感覺，才會有網友網友認為「畫面變柔和」的感覺！
接著，來看點實際案例吧：
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案例一：小小大星球
案例一：小小大星球
未開啟雙線性過濾...
有開啟雙線性過濾...
如何？有看出差異了嗎？如果看不出來的話，請看中央部分的截圖比較：
中央截圖 - 未開啟雙線性過濾...（畫面左側的直紋路是拍照造成的）
中央截圖 - 有開啟雙線性過濾...
這兩張應該比較明顯了吧？從娃娃的服飾，以及右方背景的圖案，
都可以明顯看出開啟雙線性過濾後的線條柔和不少！
案例二：戰場女武神3
未開啟雙線性過濾...
有開啟雙線性過濾...
中央截圖 - 未開啟雙線性過濾...
中央截圖 - 有開啟雙線性過濾...
由這張更可以看出雙線性過濾可以有效減少畫面的顆粒感，
同樣地畫面看起來也變得比較柔和！
講到這裡，大家應該都對雙線性過濾的原理產生一定程度的認識了吧！
整體而言，雙線性過濾的優點在於計算簡單（只需用到加減乘除），
無需耗費大量的效能即可快速達成補插點的效果，
也能夠有效增加畫面的色階，並在視覺上減少鋸齒的數量，
然而該技術也會讓畫面產生柔化的感覺，
使得視覺上會有畫面變柔和、清晰度降低的觀感（又是一把雙面刃）！
「那麼，你會建議開啟雙線性過濾功能嗎？」
以個人的情況而言，會選擇開啟雙線性過濾，不過每個人的視覺觀感不同，
也許換成是其他玩家，未必能接受開啟雙性現過濾後帶來的柔化感，
因此只能建議手上有PSV的朋友自己試試了......
對於畫面顆粒與鋸齒要求較高，可以接受畫面稍微柔和化的玩家，建議開啟雙線性過濾；
注重畫面清晰度，可以接受些微鋸齒的玩家，建議直接以原本的模式運作即可！
