第十一关 图形设置--抗锯齿和各向异性

抗锯齿

计算机图形学经常要面对的主要问题之一是任何曲线或者有角度的线都有很明显的锯齿，就像是楼梯上的台阶一样。当有动画的时候，这些锯齿线就更像'火花'了，这使得锯齿问题更加恼人。3D图形学中的锯齿经常被游戏玩家简称为'锯齿状'(jaggies)，但这种效果被正式称为Aliasing。失真的原因是因为出现在屏幕上的图像只是对3D图形卡的原始图像信息计算了像素的采样样本。当分辨率越高的时候，就会使用更多的像素，采样结果就和原始的图像越接近，图像的就越不容易失真。然而高分辨率却会降低性能，但除了这一事实更高的分辨率可以降低性能，许多显示器根本无法显示这么高的分辨率来有效地消除失真的问题。

这是一种被称为全景抗锯齿（Full Scene Anti-Aliasing, FSAA）的技术，简写为抗锯齿（Antialiasing, AA)，你的显卡可以使用这个技术来使锯齿线看起来更平滑，同时不需要增加分辨率。它本质上是重新计算了锯齿线与周围环境的混合结果，并能适用于任何二维或三维图形。下面的图示展示了这一点，演示AA如何减少锯齿线：

您也可以使用这个链接来动态地观看抗锯齿效果的截图：Antialiasing.gif(763KB)。

与往常一样，一个明显的问题想到的是，如果抗锯齿能解决锯齿问题，那么为什么游戏没有将反锯齿作为'内置'的选项来启用呢？原因是抗锯齿技术是一种图形密集型任务，根据你所期望图像看起来到底有多平滑，它占用的显存和GPU计算量将会不同，但是这会明显地显卡性能。这就是为什么几乎所有的游戏，以及您的图形卡的控制面板，都为您提供启用不同类型和反锯齿水平的设置。甚至你可以选择禁用以期得到最大的性能。

反锯齿水平

如果你要启用AA，那么第一个选择就是要面对采样率，是为2倍，4倍，6倍等。这就告诉您的显卡到底要使用多少像素样本来完成抗锯齿的效果--数字越大表示，更多的像素样本将用于锯齿线的混合，图像就会越平滑，相对应的就会占用更多的显卡处理时间从而降低了性能。

重要的是，因为您的分辨率也可以影响究竟要采用多少像素样本，因此到底你的图像是如何的平滑，需要你尝试改变你不同分辨率下AA等级，看看到底哪个组合可以提供性能最佳和最好图像质量的平衡。例如4倍抗锯齿通常足以在1280x1024下使用了，而你在1600x1200下可能只需要2抗锯齿来实现同样的效果，此时你的整体性能也可能会更好一些。没有什么标准来说明哪个执行看起来更好，这取决于您的特定硬件条件，显示器限制和品位，因此去尝试吧。

抗锯齿类型

反锯齿本身是有许多不同的方法来实现的，虽然我不能在这里详细的解释全部的细节，但我们粗略地看一下他们的内容以及做了一些什么事情。

几年前，AA大多数是采用超级采样（Supersampling）这样一种方法，这是一种强制在显卡中增加图像分辨率，然后再重新缩放回到原始分辨率来消除锯齿的方法。这种方法对性能损失很大。

多重采样（Multisampling）是一种新的AA形式，它通过纳入有关图形硬件的特性来优化抗锯齿。特别是在更高的分辨率下，但在现代显卡上却效果并不是那么明显。它有时被称为MSAA。

梅花形（Quincunx)，透明，Gamma修正反锯齿是Nvidia显卡使用的用于抗锯齿的方法，请在我们的Nvidia Forceware Tweak指南的这一页中找到更详细的信息。

时空自适应反锯齿是ATI显卡使用的抗锯齿方法，请以我的ATI催化剂调整指南的相关网页里找到更详细的解释。

最近，GeForce 8系列开始推出覆盖采样抗锯齿（Coverage Sampling Anti-Aliasing,CSAA）。这种方法产生比标准多重采样（MSAA）的更优质，但性能却不会比MSAA差。同样，ATI已经在HD2x00系列上推出CFAA（Custom Filter Anti-Aliasing,自定义过滤器反锯齿）。这种方法还可以根据过滤器的不同而提供比标准MSAA更好的结果，但也可能会使得图像变得模糊而质量略有下降。

为了要查看各项AA水平的影响，您可以使用这里关于交互抗锯齿展示（Interactive Antialiasing Presentation）的介绍。只需选择相应的模式，然后等待新的图像装载一会儿，并注意在游戏半条命2中显示的四项得分。

作为最后对液晶显示器的用户的建议就是，当屏幕上显示的分辨率不是显示器原始分辨率的时候，实际上一种没有影响性能反锯齿形式被实现了，因为您的显卡或显示器必须重新缩放图像并对像素进行重新计算和混合--请参看"分辨率"章节的结尾部分。

对现代显卡关键的一点是，可以以一个合理的性能损失换来反锯齿效果，因为他们已经在他们的硬件产品中内置了这些技术。越老的显卡，显存就越小，就越有可能因为使用反锯齿而丧失性能。最后，是否启用任何抗锯齿是由你决定的，因为它是一种奢侈品，不是必需品。

各向异性过滤器（Anisotropic Filtering）

在反锯齿设置中，我们看到AA是减少在图形线条锯齿的有效方法，特别是在游戏中。但AA不会解决三维图形的另一个常见故障--即在更加遥远的物体表面会模糊。纹理是二维的图像，在游戏中被安置在一个三维物体表面，使它们看起来逼真。它们可以出现在任何角度和各种距离，当然取决于他们应用在游戏世界的哪一部分。例如，砖图案的纹理就应用于各种建筑物以形成墙壁。混凝土或沥青材质则应用于地面。并依此类推，直至所有的3D对象已涵盖了这样的墙纸样纹理。

根据您在游戏中设置的纹理细节，这些粗糙的表面在近距离时应显示得清晰和比较详细。然而不幸的是当他们进入远离观众的距离的时候，他们开始表现出一种奇怪的模糊现象，有时甚至产生了模糊层次之间的等级。纹理采样技术本身并没有什么过分的问题，这基本上是因为屏幕上没有从原始纹理图像获得足够的采样点，从而引起了扭曲，细节损失和图像模糊。

一种称为纹理过滤（Texture Filtering）的方法可以帮助提高细节的详细程度，这是通过使用更多的纹理采样点来构成屏幕上较远距离的图像来实现的。首先，要知道有两个基本纹理过滤方式，双线性过滤纹理和三线性过滤形式。这些纹理过滤方法是'各向同性'的方法，这意味着他们使用同一个过滤模式，就是说它们在横向和纵向上是以同一种方式工作的。不过，正如我们在游戏中看到的远处的纹理模糊影像一样，这意味着它们需要一个非方形时（通常长方形或梯形）过滤模式。这种模式被称为一个'各向异性'的过滤方法，即在逻辑上称为所谓的各向异性过滤（Anisotropic Filtering,AF）。下图可以显示这一点，AF可以增强远处纹理的显示效果：

您还可以通过点击此链接来观看各向异性过滤动画游戏截图对比：Anisotropic.gif(858KB)。

你可能想知道为什么地球上的游戏开发者没有将纹理过滤内建到游戏中以便它能够自动建立模糊纹理材质的修补程序。回答就像您期望的那样，现在是高级纹理过滤对显卡性能要求很敏感，越高的纹理采样，图像质量越好但是性能就越差，特别对老显卡尤其如此。因此，就像抗锯齿，几乎所有的游戏，以及您的图形卡的控制面板，都为您提供不同类型的过滤方式，您可以启用或禁用的这些纹理采样层次。

各向异性等级

您可以选择不同的纹理采样率--也称为Tap AF--从1倍至16倍，这依赖于你的硬件。在采样率越高，远处的纹理就会越清晰，同时也会以较低的性能作为代价。性能的影响是彼此不相同的，现代显卡都使用了高度优化的AF选择策略，即使在大分辨率的游戏中使用8xAF也不会对FPS有什么大的影响。

各向异性类型

在大多数情况下，AF只有两种模式，--性能和质量。图像质量在这两者之间的差额并不大，所以性能模式对大多数人来说是很好的。性能模式使用双线性过滤为基础，而质量模式使用三线性过滤为基础，但在这两种情况下都是首先使用各向异性过滤，然后才是根据具体的需要使用双线性或三线性本身来完成组合效果。请记住，各向同性过滤模式不利于渲染远处的问题，这就是为什么各向异性过滤总是能确实减轻这种形式的模糊造成的纹理降质的原因。

纹理过滤，如抗锯齿，也受到屏幕分辨率的影响。由于较高的分辨率提供了更多的像素进行采样，即使没有纹理过滤，它通常会使纹理看起来更清晰。然而，无论分辨率是多大，一些游戏仍然表现出在远处出现纹理明显退化的现象，所以一些级别的AF可以帮助改善图像质量。或者，如果你不在意遥远纹理材质的模糊现象，您完全可以禁用AF，以保持最高的FPS。

到此为止，我们就完成各种图形和显示设置的介绍。下一个页面将对本指南进行一个总结，并向你提供一些资源来阅读，如果你对这些设置的更多信息感兴趣的话。

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