抗锯齿也能无损性能 FXAA特性游戏实测

★蛇蛇★

游戏到底要怎样才算流畅好玩呢？对于游戏尤其是动作、射击类游戏来说，影响游戏体验的第一要务就是流畅。在大多数人的观念中，对流畅的定义也许仅止于30帧即可，但在需要高速移动的动作、射击类游戏当中，屏幕内显示的内容可能会非常频繁切换，如果我们依旧将30帧每秒的帧速率，或者说33毫秒的帧生成速率来要求显卡的性能，那过快移动的画面将极有可能导致卡顿感甚至撕裂的产生。所以通常在对抗性较强的游戏当中，我们会将60帧以上的帧速率定为真正意义上的流畅速率。而这个定义，为我们牵出了今天所要面对的问题。

　　帧数和画质在很多时候是一对矛盾的双生体。我们既需要流畅的画面又需要极致的画质，但这两者会同时对性能提出了需求，所以如果其中的一项被满足，另一项就一定会受到影响。所以在很多时候，我们都不得不在性能和画质之间做出取舍，这一点在抗锯齿的过程中尤为明显。
　　抗锯齿可以说是对任何游戏都会造成性能冲击的特性设置，无论是DirectX 9还是DirectX 11，无论是画面粗糙如乐高还是精致如Crysis2，只要你在游戏中开启抗锯齿选项，任何显卡都会出现幅度不同但却明显的性能下降。而如果关闭抗锯齿设置，无论人物建模还是场景物体的边缘都会因为锯齿问题而变得“狗牙密布”。有没有一种办法，能够让我们免受锯齿效应对图形品质的干扰，同时又能收获满足高对抗性的射击类游戏流畅表现需求的帧数呢？NVIDIA推出的FXAA快速近似抗锯齿技术，为我们带来了兼顾两者的可能。

铭瑄GTX660终结者

　　在今天的文章中，我们将会了解锯齿的成因，抗锯齿过程的基本原理以及它对性能造成强烈冲击的原因，以及FXAA的特点和优势。我们还会以铭瑄GTX660终结者为例，通过实际游戏测试来检验FXAA对性能的冲击性问题。接下来，就让我们从一切的起点——锯齿开始吧。

● 色差 VS 角度，MSAA VS FXAA
　　我们所看到的图像的基本构成单位是像素，而像素的形状则是一个又一个的小方格，当两个相邻像素存在巨大的颜色反差时，这两个像素中间就会出现一条非常显眼的颜色分界线。颜色分界线带来的界面效应是区分物体边缘的重要标识。

AA过程，本质上就是界面过渡性的调整

　　对于垂直和水平出现的像素分界来说，由于其本身的范围非常均一，因此并不会造成界面效果之外的效应，但当像素分界以斜线的形式出现时，效果就完全不一样了。斜向像素分界线，正是困扰3D图形界多年的问题——锯齿。

最简单的方法体验锯齿

　　打开你的画笔，尝试着画一条最简单的斜线，然后放大看看。是的，非常不幸，这就是让人讨厌的锯齿，外号“狗牙”。

锯齿 VS FSAA

　　既然锯齿的产生源自斜向分布像素之间的反差所生成的颜色分界线，那么淡化这条分界线就成了抗锯齿的首选方案。分界线的碍眼是因为他极强的对比性，那么我们如果将分界线周围数个像素的颜色提取出来进行混合，然后重新赋予分界线周围这些像素“中和”后的颜色，不就能让原本非常突兀的颜色分界线变成自然平顺的颜色过渡，并借以消灭碍眼的锯齿了么？没错，事实上这正是通行的抗锯齿操作方式的最简洁描述。

抗锯齿操作方式——采样，然后混合

　　目前最常见的抗锯齿方式来自MSAA，MSAA全称MultiSampling Anti-Aliasing，意思就是多重采样抗锯齿。这一过程的起点开始于对图像的放大，我们首先要将整个图像放到帧缓存中进行放大，然后对颜色反差巨大的物体边缘部分的像素及其周围的像素进行提取和混合，形成比原来更加自然但也更加模糊的颜色过渡，最后再将图像缩小回原来的尺寸以便减轻颜色过渡产生的模糊现象。

抗锯齿示例

　　由于放大缩小操作需要大量帧缓存来进行映射和缓冲，所以MSAA过程对显存容量以及带宽的消耗是非常巨大的。尽管MSAA仅对Z-Buffer和Stencil Buffer进行操作，但这种操作仍旧成为了目前图形应用中对显存带宽要求最为巨大的部分之一。过高的显存带宽需求不仅限制了大部分显卡在游戏中的帧数表现，更让开发者不得不对显存带宽有所顾忌进而放弃使用分辨率更高的材质。为了解决这一矛盾，FXAA出现了。

FXAA操作过程

　　FXAA全称Fast Approximate Anti-Aliasing，意为快速近似抗锯齿，我们可以将之理解成MSAA操作过程的高度近似。FXAA是一种典型的边缘检查取样操作，它属于Shader的一种特殊应用，它的基本原理与MSAA相同，都是通过提取像素界面周围的颜色信息并完成色彩调整来消除高对比度界面所产生的锯齿，但作为后效处理（Post-Processing）的一部分，它将像素的提取和混合过程直接交给GPU的ALU以着色的形式执行，整个过程以像素颜色调节为核心，并不涉及图像的放大和过多增量渲染，因此其所占用的显存带宽要明显低于传统的在ROP中进行的MSAA。另外，由于它并不是必须依赖Direct Compute进行执行，因此不仅可以兼容DirectX 9~DirectX 11等多种API，而且AMD显卡在理论上一样可以进行执行。

● 测试平台软硬件环境简介
　　性能测试使用的硬件平台由Intel Core i7-3960X、X79 Chipset和4GB*4四通道DDR3-1600内存构成。细节及软件 环境设定见下表：

测 试 平 台 硬 件
	中央处理器
	Intel Core i7-3960X
	（6核 / 12线程 / 100MHz*33 / 15MB L3 Cache ）
	散热器
	Intel RTS2011LC
	（原厂水冷散热器 / 选配件 ）
	内存模组
	Samsung 黑武士 DDR3-1600 4GB*4
	（SPD:9-9-9-24-1T）
	主板
	ASUS Rampage IV Extreme
	（Intel X79 Chipset）
	硬盘
	Hitachi 1T
	（1TB / 7200RPM / 16M缓存 / 50GB NTFS系统）
	电源供应器
	NERMAX 白金冰核 1500W
	（CSCI Platinum 80Plus / 1500W）
	显示器
	DELL UltraSharp 3008WFP
	（30英寸LCD / 2560*1600分辨率）

  

　　为保证系统平台具有最佳的稳定性，此次硬件评测中所使用的操作系统均为Microsoft Windows 7 正版授权产品。使用Windows 7正版软件能够获得最好的兼容性以及系统升级更新服务。

　　用户在体验或购买安装Windows 7的操作系统时请认准所装系统是否已经获得正版授权许可！未经授权的非正版软件将无法获得包括更新等功能在内的Windows 7服务。

操 作 系 统 及 驱 动
	操作系统
	Microsoft Windows 7 Ultimate RTM SP1
	（64bit / 版本号7601）
	主板芯片组驱动
	Intel Chipset Device Software for Win7
	（WHQL / 版本号 9.2.3.1022）
	NVIDIA 显卡驱动
	NVIDIA Forceware
	（Beta / 版本号 310.64）
	桌面环境
	2560*1600_32bit 60Hz

● 游戏测试：使命召唤9
　　《使命召唤：黑色行动2》由Treyarch开发，是《使命召唤：黑色行动》的正统续作。本作将带领玩家进入全新的未来战争环境以及各种伴随在闪回记忆中的历史事件。本作依旧沿用IW引擎，但令人高兴的是加入了各种DX11技术的支持，同时还加入了对FXAA的支持。本作的多人游戏、僵尸模式等核心体验有所改动，动作性大幅加强，战斗规模翻倍，可以说是《使命召唤》系列的一次大跨越。

使命召唤9

　　由于缺乏Benchmark，我们决定采用以最小操作干扰运行游戏并收集帧数的形式来完成测试。我们选择的测试场景为游戏第一关，随着卡车走到战场前沿并下车击倒两个敌人后开始测试，以前进、开启狙击镜射击然后关闭的方式在路途中射杀8名敌人，以此期间的平局帧数为我们最终的测试结果。

游戏设置翻译，FXAA为独立选项

　　测试结果对渴望游戏体验达到平衡的用户来说无疑是令人期待的，使用GeForce® GTX 660开启FXAA对于性能的冲击相对很低，用户们完全可以透过FXAA在近乎无损的前提下获得抗锯齿特性和游戏帧数的双赢。

● 优质游戏体验关键在平衡
　　优质的游戏体验来自哪里？在经历了使命召唤9的FXAA性能测试之后，我们认为答案已经很明显了——在帧数和特效之间达成独到的平衡，以对性能冲击最小的方式实现最平滑圆满的游戏特性，才是我们体会游戏享受，尤其是具有激烈对抗性的动作、射击类游戏带来的享受的关键。而对于此类方式的探索，则是游戏及图形硬件发展所要面临的共同问题。

《使命召唤9 黑色行动2》

　　通过测试我们不难发现，FXAA可以以相对较小的，尤其是比常规的MSAA小得多的性能损失实现图形的平滑，这项技术的出现显然有利于我们更好的达成帧数和画质之间的平衡，GeForce® GTX 660可以凭借FXAA在游戏中维持足够高的帧数。能够在获得更平滑画面的基础上，在游戏过程中维持对于射击类游戏至关重要的大于60帧的帧数体验，这不仅可以让玩家更全身心的投入到游戏中，更能让他们的投资的价值获得体现。对于游戏与硬件正在共同面对的关于平衡的探索而言，这是一个良好的开始。

　　关于帧数以及画质之间平衡的探索并未因为FXAA的出现而停止，随着技术的进步以及需求的进一步进展，比FXAA更加完善的各种后效处理（Post-Processing）抗锯齿技术正在不断地涌现，比如NVIDIA®在Kepler架构中为我们带来了的全新的TXAA技术。这些新的后效抗锯齿技术不仅充分利用了包括Compute Shader在内的各种全新技术，在性能和画质之间也能够达成更好地平衡。相信在今后的日子里，我们一定能够通过这些技术获得更好的游戏体验。

yougeren0350

好专业的广告

HEROYOURS

铭瑄的广告吗？以后这种带有明显品牌广告的测试还是不要转帖了

★蛇蛇★

yougeren0350 发表于 2013-2-24 10:50
好专业的广告

{:dm(6):}执事推荐下而以。现在新的显卡驱动更新了应该都有这个

★蛇蛇★

HEROYOURS 发表于 2013-2-24 13:18
铭瑄的广告吗？以后这种带有明显品牌广告的测试还是不要转帖了

{:5:}好的。我错了。以后会注意的。元宵节快乐！

Palatin2011

又是兰州烧饼

mshwei

N卡不是在301.54驱动就集成FXAA了嘛 且FXAA边缘狗牙少了 但明显发虚

Cool^o^

★蛇蛇★ 发表于 2013-2-24 13:20
好的。我错了。以后会注意的。元宵节快乐！

支持FXAA技术的铭瑄GTX660终结者

这句话有点明显了......{:41:}

yukashing

fxaa整個畫面都霧化了……