4K游戲無(wú)憂！NVIDIA GTX980Ti首發(fā)評(píng)測(cè)
速度與畫(huà)質(zhì)一直都是3D游戲追求的兩大終極目標(biāo)，但很多時(shí)候，速度與畫(huà)質(zhì)總是魚(yú)和熊掌不可兼得，想要開(kāi)啟高級(jí)特效必然會(huì)損失幀數(shù)導(dǎo)致流暢度下降，因此就需要硬件廠商不斷的研發(fā)出性能更強(qiáng)的GPU，也需要軟件廠商研發(fā)出更高效率的圖形技術(shù)。
抗鋸齒（Anti-Aliasing，簡(jiǎn)寫(xiě)為AA）就是這樣一項(xiàng)很特別的圖形技術(shù)，它能夠明顯的改善游戲畫(huà)面表現(xiàn)力，同時(shí)也會(huì)讓游戲幀數(shù)大幅下降。所以多年以來(lái)，不論是顯卡廠商還是游戲開(kāi)發(fā)商，都在努力的改進(jìn)抗鋸齒效率，開(kāi)發(fā)出新的抗鋸齒模式，讓游戲畫(huà)質(zhì)變得更好，同時(shí)也不至于讓性能損失太多。
所以，大家一定聽(tīng)過(guò)或者見(jiàn)過(guò)以下這些抗鋸齒中的一種甚至多種，如：MSAA、CSAA、CFAA、FXAA、TSAA……今天筆者就為大家詳細(xì)解讀3D游戲中的鋸齒是如何產(chǎn)生的，回顧最常見(jiàn)的MSAA技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，最后介紹NVIDIA新開(kāi)發(fā)的一種效率極高的抗鋸齒技術(shù)——MFAA。
● 為什么會(huì)產(chǎn)生鋸齒？
我們知道，顯示屏是由一個(gè)個(gè)方塊像素點(diǎn)組成的，這些方塊像素點(diǎn)在顯示斜向或圓形物體時(shí)，會(huì)不可避免的在邊緣產(chǎn)生鋸齒狀的線條。就像馬賽克一樣，只不過(guò)是薄碼而已……
● 高分屏能否自動(dòng)消除鋸齒？
當(dāng)顯示器的分辨率或顯示屏的PPI（每英寸的像素?cái)?shù)）足夠大時(shí)，人眼將無(wú)法看清具體的像素點(diǎn)，但相鄰像素之間的色彩差異也會(huì)產(chǎn)生明顯的錯(cuò)落感，高分辨率/PPI由于像素變得非常細(xì)膩，可以同比縮小鋸齒，但仍不能完全消除鋸齒。
● 抗鋸齒技術(shù)是如何抵抗鋸齒的？
前面說(shuō)過(guò)，方塊像素顯示斜向或圓形物體時(shí)，鋸齒是無(wú)可避免的，抗鋸齒也無(wú)法消除鋸齒，但它能通過(guò)欺騙人眼的方法，讓鋸齒的棱角顯得不那么明顯：
如上圖所示，方法就是對(duì)鋸齒所在位置的像素及相鄰像素進(jìn)行比對(duì)采樣處理，計(jì)算出該像素應(yīng)該顯示多少比例的灰階值，而不是“非黑即白”的顯示模式。比如4xAA就是對(duì)每個(gè)像素采樣4次，原本該像素只有0、1兩種顯示模式，開(kāi)啟4xAA后就能顯示0、1/4、1/2、3/4、1五種模式。
如此一來(lái)，棱角分明的鋸齒邊緣，就會(huì)顯得比較模糊，色彩過(guò)渡比較自然，就不會(huì)那么刺眼了，鋸齒一定程度上被消除了。
● MSAA占據(jù)主導(dǎo)位置，4xMSAA使用最廣泛
MSAA的全稱是Multi Sampling Anti-Aliasing，多重采樣抗鋸齒。MSAA只對(duì)Z緩存和模板緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣處理，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，而忽略非邊緣像素（因此可能會(huì)在一些特殊位置殘留一些鋸齒）。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，因此MSAA在游戲中使用最廣泛，多年來(lái)一直占據(jù)主導(dǎo)位置。
通常在游戲中會(huì)提供2x、4x、8x三種抗鋸齒級(jí)別，一般最常用的就是4x這種模式，因?yàn)?x和8x的畫(huà)質(zhì)差別已經(jīng)很小了。
● 開(kāi)啟抗鋸齒性能損失有多大？
可以看出，4x抗鋸齒雖然效果優(yōu)秀，但性能損失比較大，而2x性能損失最小，可以說(shuō)效率最高。
● NVIDIA的黑科技：超高效能的MFAA
鑒于高倍MSAA性能損失較大的問(wèn)題，NVIDIA在MSAA的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了一種“投機(jī)取巧”的技術(shù)：Multi-Frame Sampled Anti-Aliasing（MFAA），從字面上來(lái)看它是MSAA的一個(gè)變種，可以翻譯為“多幀多重采樣抗鋸齒”。
上圖為MFAA的工作原理，奇數(shù)幀在水平方向進(jìn)行一次2xMSAA采樣，偶數(shù)幀在垂直方向進(jìn)行另外一次2xMSAA采樣，然后通過(guò)軟件算法將其合成，最終的采樣結(jié)果與直接進(jìn)行4xMSAA沒(méi)有區(qū)別。
可能會(huì)有人擔(dān)心，對(duì)相鄰的兩幀進(jìn)行兩次2xMSAA采樣合成會(huì)不會(huì)造成畫(huà)質(zhì)損失，尤其是當(dāng)畫(huà)面運(yùn)動(dòng)幅度較大時(shí)？其實(shí)MFAA都是對(duì)物體邊緣進(jìn)行采樣，無(wú)論運(yùn)動(dòng)幅度多大都有固定的幾何軌跡，因此兩幀始終會(huì)在固定的像素點(diǎn)進(jìn)行合成，不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)亂，合成之后的采樣效果自然也不會(huì)與MSAA有啥區(qū)別。
● 4xMSAA的畫(huà)質(zhì)與4xMFAA完全相同，4xMSAA的性能接近與2xMSAA
4xMFAA的畫(huà)質(zhì)與4xMSAA沒(méi)有區(qū)別
當(dāng)然，通過(guò)算法將兩次2xMSAA合成為4xMFAA，性能肯定會(huì)有損失的，NVIDIA官方稱性能損失會(huì)在5%以內(nèi)，這樣4xMFAA的性能自然會(huì)遠(yuǎn)超4xMSAA，只是略低于2xMSAA。同理可以實(shí)現(xiàn)8xMFAA的性能遠(yuǎn)超8xMSAA，略低于4xMSAA。
4xMFAA的幀數(shù)比4xMSAA高30%
通過(guò)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單而有創(chuàng)意的技術(shù)，可以免費(fèi)讓NVIDIA顯卡的抗鋸齒性能提高30%，簡(jiǎn)直逆天了！
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