抗鋸齒出現(xiàn)的原因

由于高分辨率下的來(lái)源信號(hào)或連續(xù)的模擬信號(hào)能夠存儲(chǔ)較多的數(shù)據(jù)，但在通過(guò)取樣(sampling)時(shí)將較多的數(shù)據(jù)以較少的數(shù)據(jù)點(diǎn)代替，部分的數(shù)據(jù)被忽略造成取樣結(jié)果有損，使機(jī)器把取樣后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為人類(lèi)可辨別的模擬信號(hào)時(shí)造成彼此交疊且有損，在聲音中，便會(huì)出現(xiàn)刺耳、不和諧的音調(diào)或是噪音。同樣，在3D繪圖時(shí)，每個(gè)圖形由像素組成，每段瞬間畫(huà)面由幀組成，因?yàn)槠聊簧系南袼赜邢?，如果要表現(xiàn)出多邊形的位置時(shí)，因技術(shù)所限，使用絕對(duì)坐標(biāo)定位法是無(wú)法做到的，只能使用在近似位置采樣來(lái)進(jìn)行相對(duì)定位。由于沒(méi)有足夠的采樣來(lái)表現(xiàn)出3D世界中的所有物品的圖形，所以在最后圖像顯示上，這些現(xiàn)象便會(huì)造成在物品與物品中過(guò)渡的邊緣就會(huì)產(chǎn)生波浪狀、圓形、鋸齒和閃爍等有損現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了畫(huà)面的質(zhì)量。

超級(jí)采樣抗鋸齒(SSAA)

超級(jí)采樣抗鋸齒(Super-Sampling Anti-aliasing，簡(jiǎn)稱(chēng)SSAA)此是早期抗鋸齒方法，比較消耗資源，但簡(jiǎn)單直接，先把圖像映射到緩存并把它放大，再用超級(jí)采樣把放大后的圖像像素進(jìn)行采樣，一般選取2個(gè)或4個(gè)鄰近像素，把這些采樣混合起來(lái)后，生成的最終像素，令每個(gè)像素?fù)碛朽徑袼氐奶卣?，像素與像素之間的過(guò)渡色彩，就變得近似，令圖形的邊緣色彩過(guò)渡趨于平滑。再把最終像素還原回原來(lái)大小的圖像，并保存到幀緩存也就是顯存中，替代原圖像存儲(chǔ)起來(lái)，最后輸出到顯示器，顯示出一幀畫(huà)面。這樣就等于把一幅模糊的大圖，通過(guò)細(xì)膩化后再縮小成清晰的小圖。如果每幀都進(jìn)行抗鋸齒處理，游戲或視頻中的所有畫(huà)面都帶有抗鋸齒效果。而將圖像映射到緩存并把它放大時(shí)，放大的倍數(shù)被用于分別抗鋸齒的效果，如:圖1，AA后面的x2、x4、x8就是原圖放大的倍數(shù)。 超級(jí)采樣抗鋸齒中使用的采樣法一般有兩種:

1.順序柵格超級(jí)采樣(Ordered Grid Super-Sampling，簡(jiǎn)稱(chēng)OGSS)，采樣時(shí)選取2個(gè)鄰近像素。

2.旋轉(zhuǎn)柵格超級(jí)采樣(Rotated Grid Super-Sampling，簡(jiǎn)稱(chēng)RGSS)，采樣時(shí)選取4個(gè)鄰近像素。

多重采樣抗鋸齒(MSAA)

多重采樣抗鋸齒(MultiSampling Anti-Aliasing，簡(jiǎn)稱(chēng)MSAA)是一種特殊的超級(jí)采樣抗鋸齒(SSAA)。MSAA首先來(lái)自于OpenGL。具體是MSAA只對(duì)Z緩存(Z-Buffer)和模板緩存(Stencil Buffer)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行超級(jí)采樣抗鋸齒的處理。可以簡(jiǎn)單理解為只對(duì)多邊形的邊緣進(jìn)行抗鋸齒處理。這樣的話，相比SSAA對(duì)畫(huà)面中所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，MSAA對(duì)資源的消耗需求大大減弱，不過(guò)在畫(huà)質(zhì)上可能稍有不如SSAA。

覆蓋采樣抗鋸齒(CSAA)

覆蓋采樣抗鋸齒(CoverageSampling Anti-Aliasing，簡(jiǎn)稱(chēng)CSAA)是nVidia在G80及其衍生產(chǎn)品首次推向?qū)嵱没腁A技術(shù)，也是目前nVidia GeForce 8/9/G200系列獨(dú)享的AA技術(shù)。CSAA就是在MSAA基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的節(jié)省顯存使用量及帶寬，簡(jiǎn)單說(shuō)CSAA就是將邊緣多邊形里需要取樣的子像素坐標(biāo)覆蓋掉，把原像素坐標(biāo)強(qiáng)制安置在硬件和驅(qū)動(dòng)程序預(yù)先算好的坐標(biāo)中。這就好比取樣標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的MSAA，能夠最高效率的執(zhí)行邊緣取樣，效能提升非常的顯著。比方說(shuō)16xCSAA取樣性能下降幅度僅比4xMSAA略高一點(diǎn)，處理效果卻幾乎和8xMSAA一樣。8xCSAA有著4xMSAA的處理效果，性能消耗卻和2xMSAA相同。

可編程過(guò)濾抗鋸齒(CFAA)

可編程過(guò)濾抗鋸齒(Custom Filter Anti-Aliasing)技術(shù)起源于AMD-ATI的R600家庭。簡(jiǎn)單地說(shuō)CFAA就是擴(kuò)大取樣面積的MSAA，比方說(shuō)之前的MSAA是嚴(yán)格選取物體邊緣像素進(jìn)行縮放的，而CFAA則可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)和諧靈活地選擇對(duì)影響鋸齒效果較大的像素進(jìn)行縮放，以較少的性能犧牲換取平滑效果。顯卡資源占用也比較小。

快速近似抗鋸齒(FXAA)

快速近似抗鋸齒(Fast Approximate Anti-Aliasing) 它是傳統(tǒng)MSAA(多重采樣抗鋸齒)效果的一種高性能近似值。它是一種單程像素著色器，和MLAA一樣運(yùn)行于目標(biāo)游戲渲染管線的后期處理階段，但不像后者那樣使用DirectCompute，而只是單純的后期處理著色器，不依賴于任何GPU計(jì)算API。正因?yàn)槿绱耍現(xiàn)XAA技術(shù)對(duì)顯卡沒(méi)有特殊要求，完全兼容NVIDIA、AMD的不同顯卡(MLAA僅支持A卡)和DirectX 9.0、DirectX 10、DirectX 11。

時(shí)間性抗鋸齒(TXAA)

讓電影畫(huà)質(zhì)的游戲體驗(yàn)達(dá)到逼真水平。

TXAA 抗鋸齒: 比 MSAA和FXAA 以及 CSAA 的畫(huà)質(zhì)更高，制作CG電影的電影制片廠會(huì)在抗鋸齒方面花費(fèi)大量的計(jì)算資源，從而可確保觀眾不會(huì)因不逼真的鋸齒狀線條而分心。如果想要讓游戲接近這種級(jí)別的保真度，那么開(kāi)發(fā)商需要全新的抗鋸齒技術(shù)，不但要減少鋸齒狀的線條，而且要減少鋸齒狀閃爍情形，同時(shí)還不降低性能。為了便于開(kāi)發(fā)商實(shí)現(xiàn)這種保真度的提升，英偉達(dá)設(shè)計(jì)了畫(huà)質(zhì)更高的抗鋸齒模式，名為T(mén)XAA.該模式專(zhuān)為直接集成到游戲引擎中而設(shè)計(jì)。與CG電影中所采用的技術(shù)類(lèi)似，TXAA集MSAA的強(qiáng)大功能與復(fù)雜的解析濾鏡于一身，可呈現(xiàn)出更加平滑的圖像效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了所有同類(lèi)技術(shù)。此外，TXAA還能夠?qū)g的整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行抖動(dòng)采樣，以減少閃爍情形，閃爍情形在技術(shù)上又稱(chēng)作時(shí)間性鋸齒。目前，TXAA有兩種模式:TXAA 2X和TXAA 4X。TXAA 2X可提供堪比8X MSAA的視覺(jué)保真度，然而所需性能卻與2X MSAA相類(lèi)似;TXAA 4X的圖像保真度勝過(guò)8XMSAA，所需性能僅僅與4X MSAA相當(dāng)。

多幀采樣抗鋸齒(MFAA)

NVIDIA(英偉達(dá))根據(jù)MSAA改進(jìn)出的一種抗鋸齒技術(shù)。目前只有使用 Maxwell 架構(gòu)GPU的顯卡才可以使用。在 Maxwell 上，英偉達(dá)推出了用于光柵化的可編程采樣位置，它們被存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM) 中。如此一來(lái)便為更靈活、更創(chuàng)新的全新抗鋸齒技術(shù)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，這類(lèi)抗鋸齒技術(shù)能夠獨(dú)特地解決現(xiàn)代游戲引擎所帶來(lái)的難題，例如高畫(huà)質(zhì)抗鋸齒對(duì)性能的更高要求。只要在NVIDIA控制面板里為程序開(kāi)啟MFAA并在游戲中選擇MSAA就可以開(kāi)啟。畫(huà)面表現(xiàn)明顯強(qiáng)于同級(jí)別的MSAA，這種全新抗鋸齒技術(shù)在提升邊緣畫(huà)質(zhì)的同時(shí)能夠?qū)⑿阅艽鷥r(jià)降至最低。通過(guò)在時(shí)間和空間兩方面交替使用抗鋸齒采樣格式，4xMFAA 的性能代價(jià)僅相當(dāng)于 2xMSAA，但是抗鋸齒效果卻與 4xMSAA相當(dāng)。

支持MFAA的顯卡(GPU):GTX TITAN Z、GTX TITAN X、GTX980Ti、GTX980、GTX970、GTX960、GTX950

抗鋸齒(Anti-aliasing)的技術(shù)通常被運(yùn)用於3D或文字的畫(huà)面。

簡(jiǎn)單地說(shuō)主要是應(yīng)用調(diào)色技術(shù)將圖形邊緣的"鋸齒"緩和，邊緣更平滑。抗鋸齒是相對(duì)來(lái)說(shuō)較復(fù)雜的技術(shù)，一直是高檔加速卡的一個(gè)主要特征。目前的低檔3D加速卡大多不支持反鋸齒。