画质升级杀招TXAA技术简介

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  众多后处理抗锯齿技术(Post Process Anti-Aliasing,以下简称后处理AA)虽然凭借高效率红极一时,但终究不算完美。NVIDIA在新一代开普勒GPU上开始支持TXAA,这个全新的后处理抗锯齿技术却将给我们带来新的希望。
  后处理抗锯齿技术以较低的资源损耗和不错的抗锯齿效果,成为未来抗锯齿技术发展的重要方向。AMD推出过MLAA,NVIDIA也推出了自家的FXAA,但它们都不完美,降低锯齿的同时,都可能损害游戏画质,例如纹理变模糊和字体破坏。出现这种问题的原因,主要是这些后处理AA的处理位置实在是太“靠后”了,甚至在画面完成后才进行采样处理,因此会对不需要进行AA处理的部位也做一些不恰当的抗锯齿操作,最终导致画面模糊。不过在开普勒发布会上,NVIDIA展示了一种全新的TXAA抗锯齿技术,TXAA技术通过和游戏深度结合,带来最优秀的画质表现。
  TXAA的原理
  锯齿现象主要是因为在对比度反差较大的物体边缘上出现对比度较高的不平滑的间断线所导致。传统的抗锯齿算法如MSAA等会采用更高的计算精度,让物体边缘的高对比度部分对比度降低、间断尺寸变短,锯齿则会出现明显的减弱。而后处理抗锯齿则通过检查这些间断的线段,并利用特殊的算法(一般是有方向性的模糊)将锯齿部分本身模糊化、同时也降低边缘部分原本非常明显的的对比。
  作为后处理抗锯齿的一种,TXAA的基本原理和传统后处理抗锯齿基本相同。但TXAA和MLAA以及FXAA不同的是,后两种技术一般会在画面处理的最后时刻才发生作用,往往会“误伤”很多本来不该做抗锯齿的内容。TXAA则不会直接出现在驱动中,而是和游戏厂商以及游戏引擎合作,在游戏中直接植入TXAA。这样就可以将后处理放在恰当的位置,比如在纹理贴图之前就先标定需要做抗锯齿的部位,或者干脆只对检测到的几何体边缘做抗锯齿操作,从而避免了字体模糊误伤现象的出现。在抗锯齿算法上,TXAA由于能够精确锁定锯齿出现的部位,因此能够采用效果最好的算法,带来相当优秀的图形画质。
  TXAA的效果
  根据NVIDIA的官方资料,TXAA可以以MSAA 2X的资源损耗,带来近似MSAA 8X的抗锯齿效果,或者以MSAA 4X的资源损耗,带来远超MSAA 8X的抗锯齿效果。在下图中特别选定的容易出现锯齿的倾斜物体边缘,TXAA表现果然相当出色,锯齿现象大为减轻,同时物体本身的纹理却没有发生严重模糊等问题。此外,TXAA还可以对帧与帧之间出现的锯齿带来的闪烁现象进行处理。由于锯齿往往会随着观察者变化而变化,因此在玩家转动视角时,一些特殊场景如树叶、细密窗格等上的锯齿会给画面带来明显的抖动现象,这非常影响游戏画质和视觉体验。TXAA通过对整个场景进行抖动采样,可降低闪烁发生,提供更稳定的图形质量。
  TXAA未来应用更广泛
  目前支持TXAA的显卡暂时只有新发布的GeForce GTX 600系列,老的显卡由于架构问题可能无法实现TXAA抗锯齿。在游戏合作方面,Crytek以及EPIC等游戏厂商都表示将在旗下的下一代引擎中内置TXAA技术,这样一来,未来只要采用CryEngine或者Unreal Engine的游戏,就可以免费获得TXAA抗锯齿技术。作为一款在游戏开发阶段就开始支持的抗锯齿技术,TXAA在带来更好的画质的同时,资源损耗却并不令人难以接受。未来,我们很可能看到锯齿大幅度降低,画质表现更为出色的新游戏出现。TXAA目前尚在起步阶段,它未来的应用一定会更为广泛。
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