未来抗锯齿，FXAA/TXAA

http://diy.pconline.com.cn/graphics/study_gra/1208/2922104_all.html#content_page_3前言：抗锯齿技术测试

　　【PConline 应用】假如突然向你问一个问题：游戏为何会出现抗锯齿？也许总会有种无动于衷的感觉吧。事实上，3D游戏中没有斜线的概念，所有的画面显示都由点组成的。分辨率有固定的像素，所以3D游戏中不可能出现任何绝对平滑的斜线，故由有限的像素点形成了画面的锯齿。因此，锯齿不能完全克服，只能尽可能缩小对人体感觉的影响。抗锯齿技术的发展伴随着GPU性能级的进步，衍生了多种技术。那么有哪些是值得去体验呢？

为什么会有锯齿？

　　抗锯齿（Anti-aliasing）：标准翻译为抗图像折叠失真，是指对图像边缘进行柔化处理，使图像边缘看起来更平滑，更接近实物的物体。

对于边缘点显示什么颜色，显卡表示很纠结

　　这是抗锯齿概念。锯齿伴随着3D显示的出现而一直困扰着玩家，因为这与追求真实的3D界面背道而驰。从简单的一条斜线的3D显示来看，锯齿对玩家视觉的痛楚是多么的明显。

受制于分辨率的输出，锯齿是不可能被杜绝的

　　正是这种痛楚才让GPU研发者如此执着于抗锯齿技术的研究，当然，这种研究肯定是与制程工艺、性能高低以及周边技术的日益进步有关。

单帧的抗锯齿渲染就如PS一样

　　一个看似很简单的图像边缘的柔化处理，这可并不是Photoshop的滤镜，而是3D动态的画面处理，所以对GPU的运算负担是相当大的。打个比方，抗锯齿就犹如在Photoshop中进行连续不间断图片的滤镜边缘柔化处理。所以，凡是打开抗锯齿，游戏的帧数肯定会有所下降的。

　　抗锯齿技术发展到现在，已经从单一的演变成多种的技术，下面就从时间顺序，来看看抗锯齿技术分哪几种形态。

传统的抗锯齿技术

　　首先是传统的抗锯齿技术：全屏抗锯齿/FSAA。

　　传统的FSAA旗下有4大分类，分别为超级采样抗锯齿(SSAA)、多重采样抗锯齿(MSAA)、覆盖采样抗锯齿(CSAA)、可编程过滤抗锯齿(CFAA)。

各种抗锯齿的对比

　　CSAA是最早期的抗锯齿，通过放大像素来模拟超高分辨率来实现平滑处理，所以资源损耗是最大的。

主流玩家使用MSAA为多

　　MSAA是主流的抗锯齿方式，原理和CSAA相同，不过是寻找出物体边缘部分的像素，然后对它们进行缩放处理，资源损耗少很多。

　　CSAA以及CFAA是两大显卡芯片厂商提出的新技术，主要目的都是针对MSAA严格选取物体边缘像素进行缩放的不足来智能选取边缘采样，主要通过驱动程序来控制。所以CSAA以及CFAA是传统FSAA中最实用、最有效率的全屏抗锯齿模式。它们不仅有良好的平滑效果，同时对显示资源占用率也不高。

2抗锯齿技术：FXAA/TXAA

未来抗锯齿技术的方向：FXAA/TXAA

虽然抗锯齿了，但是模糊了

　　虽然FSAA全屏抗锯齿技术十分成熟，但是无论怎样发展，是不能够避免FSAA的其中一个最大的弊端，就是进行抗锯齿的图像会变成模糊，影响视觉效果。而且对于主流的MSAA，打开4倍或以上后帧数会大幅度降低，影响性能。在画质越来越讲究真实的今天，模糊与低效一词是要杜绝的。所以衍生了今天将要重点讨论的新的抗锯齿技术：FXAA以及TXAA。

FXAA：

　　首先是FXAA，中文全名是快速近似抗锯齿，是NVIDIA去年发布的一项全新的锯齿处理技术。这一项技术属于一种图像后处理技术，处理操作发生在游戏渲染管线后期工作阶段。这一点与Intel提出的MLAA(形态抗锯齿)一样，所以FXAA本质上也是一种形态抗锯齿。

　　先是对边缘像素的探测，之后是区分RGB和明暗信息，将对比最为明显的像素取出，进行后处理，完成之后将纹理重新覆盖，从而实现抗锯齿效果。

快多少就不要太绝对，但是快就行

　　明显地这是渲染的后期工作阶段。这种形态抗锯齿，只需要对边缘的探测和关键像素的选取，不涉及重新取样，这样对系统资源是非常友好的。负担几乎全都在渲染后端那里，shader资源可以得到很大的节约。

 
FXAA由驱动程序控制，所以对游戏通用性很强

　　不过需要注意的是，形态抗锯齿在景深特效和动态模糊下没有用处。不过FXAA比起FSAA，实现同样的画质，但大幅度降低了运算压力，这在下面的实际性能测试中可以看出。所以，FXAA是代表了未来3D画质与速度兼顾的方向，让玩家不需要纠结于这矛与盾，是一种很有潜质的抗锯齿技术。

TXAA：

　　至于TXAA，是一项更具潜质的抗锯齿技术。在新Kepler架构显卡GTX680发布的时候，NVIDIA曾宣布一项新的抗锯齿技术即将来临，名为TXAA。

　　TXAA的原理就是通过HDR后处理管线从硬件层面上提供颜色矫正处理，后期处理的方式实际上原理和FXAA差不多：整合硬件AA以及类似于CG电影中所采用的复杂的高画质过滤器，来减少抗锯齿中出现的撕裂和抖动现象。

　　但是如果实现比FXAA更强画质以及更流畅的体验，则只能通过游戏的开发上实现TXAA了。所以TXAA是一种后发式的抗锯齿技术，并不像FXAA那样具有通用性，而是通过游戏来进行优化，这样的一种专用性使得TXAA的执行效率是最高的。

　　所以，TXAA是一种新的抗锯齿，是需要重新研发加入TXAA的代码来支持，故当前市面上并没有一款支持TXAA的游戏面世。不过随着NVIDIA的推进，估计TXAA的游戏会越来越多。

《The Secret World》

　　最近NVIDIA发布的R304系列第二款Beta驱动304.79，加入了对NVIDIA TXAA抗锯齿技术的支持，里面提到的《The Secret World》将成为首个支持TXAA技术的游戏（支持将在即将到来的补丁更新后开启）。实际的画质与性能体验如何，到发售后自有分晓。

　　目前TXAA分为TXAA1、TXAA2两个级别，TXAA1可以实现8x MSAA的效果，执行效率与2x MSAA相当，而TXAA2则会提供更高的画面品质。

3FXAA与MSAA的画质对比测试

FXAA与MSAA的画质对比测试

　　下面我们就通过支持FXAA最好的《蝙蝠侠：阿甘之城》以及《光荣使命》这两款游戏来看看FXAA与常用的MSAA的画质有什么不同。由于TXAA并没有实际的产物，所以今天不进行对比。

测试画质设置

　　由于人体感受上，FXAA(High)与MSAA 4X的画质差不多，所以我们进行这两种设置的对比，首先是《蝙蝠侠：阿甘之城》的画质对比，画质全部都是最高，并且打开了PhysX。

画质对比

　　不睁大眼睛肯定看不到明显的差别，而点击图片看大图再睁大眼睛也看不到区别？事实如此，假如将图片混淆，相信几乎所有朋友也难以明显区分哪个是FXAA与MSAA了。如果没有找到明显差别的话，那换游戏看看。

《光荣使命》画质设置

　　《光荣使命》采用的画质设置均与《蝙蝠侠：阿甘之城》一样，下面来看看原图的对比。

画质对比

　　同样如此！看似原理不同，但是视觉的抗锯齿效果几乎是一样的，比关闭后平滑了不少。此时，既然画质差不多，那么就要拼谁的帧数下降幅度更少了。

4FXAA与MSAA的性能对比测试

FXAA与MSAA的性能对比测试

　　如今主流的抗锯齿有MSAA以及FXAA，前面我们已经看到两者实际画质的不同，下面我们就通过测试来看看两种抗锯齿模式的成绩对比，来看看FXAA的帧数优势有多明显。

测试平台介绍及测试方法说明：

硬件平台
CPU	Intel Core i7 3960X
主板	华硕 P9X79 Deluxe
内存	DDR3 1600 4GB×4（8-8-8-24）
硬盘	西部数据1TB 64M SATA3黑盘
电源	LEPA G1600-MA-EU
显卡	NVIDIA GTX660Ti (915/6008MHz 2GB)
软件平台
操作系统	Windows 7 SP1 64位旗舰版+DirectX 11
显卡驱动	NVIDIA ForceWare 305.53
测试项目	游戏对比：光荣使命蝙蝠侠：阿甘之城

　　本次测试，主要针对FXAA以及MSAA打开后游戏的测试结构能否保持一个较高的水平。平台采用了高端i7+X79平台，并且选择了HD7950作为对比。测试的两个游戏均采用最高的画质，1080p分辨率。

●《蝙蝠侠：阿甘之城》

游戏性能测试：《蝙蝠侠：阿甘之城》

软件介绍	这款游戏对显卡压力非常大，DX11高分辨率+最高画质下，1000元以上的显卡才能够跑流畅。
测试方法	使用自带Benchmark进行测试。

测试成绩对比

●《光荣使命》

游戏性能测试：《光荣使命》

软件介绍	中国第一款具有自主知识产权的大型DX11 FPS游戏，支持目前堪称计算机3D技术最顶尖的曲面细分特效、HBAO（环境光遮蔽）特效、PhysX物理加速特效。
测试方法	正常贴图质量，开启后台处理。

测试成绩对比

　　测试小结：可以看出，FXAA High模式的测试成绩比MSAA 4x更加给力，领先幅度达到百分之10以上。可以看出，FXAA是兼顾画质以及流畅的更佳选择。

PConline评测室总结

玩家对画质的需求是无止境的

　　当硬件的脚步跑赢了3D技术的进步时，受益者自然是广大的游戏玩家。但人的需求总是从一个层次上升到另一个层次的，当3D游戏的流畅运行需求满足了后，自然就到画质的享受了。但是硬件条件一定的情况下，当然选择打开抗锯齿后性能下降影响最小的抗锯齿技术了。

画质佳、性能更佳自然需要新的抗锯齿技术

　　所以，抗锯齿技术不断发展并且逐渐在保持比以前抗锯齿技术一致的画质的情况下，游戏帧数并不下降得厉害。FXAA做到了这点，经过对比，在同一画质下，FXAA的画面帧数比MSAA高，自然是玩家最佳的选择。当然还有更有潜力的TXAA在将来，相信到时候抗锯齿技术又能打到另一个高度。

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