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深入浅出 从身边的游戏初识AA技术

2011-08-08地铁仔《微型计算机》2011年7月下

随着玩家对游戏的要求越来越高,在游戏中开启抗锯齿(Anti-Aliasing,以下简称“AA”)已经成为玩游戏的“标配”。但对于新手来说,有关AA技术的介绍都是那些艰深的技术性用语,看得让人云里雾里,AA技术真的那么难理解吗?本文以实际游戏为案例,深入浅出地带你进入AA世界。

《虚幻4》中,开启MSAA与关闭MSAA的图像整体对比,上图是开启后的效果,下图是关闭后的效果。

《虚幻4》中,开启MSAA与关闭MSAA的图像整体对比,上图是开启后的效果,下图是关闭后的效果。

在玩游戏时,细心的玩家不难发现,在游戏画面一些边缘位置,如:枪身、汽车轮廓、建筑物边缘等地方都会出现一些难看的锯齿。为了消除它们使得画面更加逼真、顺滑,目前NVIDIA、AMD等公司已经研发了一系列AA技术。

SSAA

SSAA的全称是Super Sampling Anti-Aliasing,即超级取样抗锯齿。它是将原本要打磨的锯齿图像扩大N倍,并对锯齿边缘进行“打磨”处理。例如:当需要2X等级的SSAA时,那系统会将原有图像首先扩大两倍,然后再对锯齿边缘进行平滑处理。正是由于图像面积被扩大了,所以原图中一些隐蔽得很细微的锯齿就能够被处理到。当工作完成之后,再将扩大的画面缩回到原始大小。虽然SSAA的处理效果不错,但较高的工作强度会增强系统负担,即使是当前的主流显卡也不一定能很好胜任16X的SSAA服务。更何况是SSAA推出初期,当时的顶级显卡也无法承受其工作量,因此,高等级的SSAA只沦落成为少数人才能享受的“贵族服务”。

《虚幻4》中的MSAA

如果你是《虚幻4》的粉丝,那你已经感受过MSAA(Multi Sampling Anti-Aliasing,多重取样抗锯齿)的魅力了。有句话说得好:办法总比困难多。由于SSAA费用高昂,难以被大众接受,NVIDIA也积极地研发新技术来解决SSAA耗用人力、财力较高的问题。在GeForce 3刚进入市场的时候,NVIDIA顺势推出改进型的清洁服务,即MSAA。MSAA比SSAA更显灵活,前者会针对图像棱角分明的地方进行锯齿平滑化处理。通过观察《虚幻4》的图像就可发现,在开启MSAA后放大主角的毛发,画面更细腻自然;关闭MSAA后,毛发略显粗糙。

《失落的星球2》中的CSAA

虽然MSAA服务得到不少追求性价比客户的追捧,但对于那些荷包不发达的用户而言,要想享受MSAA服务还有点捉襟见袖。为进一步满足这部分用户,CSAA服务应运而生。CSAA的全称是Coverage Sampling Anti-Aliasing,即覆盖采样抗锯齿。

开启MSAA后,人物毛发细节流畅精细。

开启MSAA后,人物毛发细节流畅精细。

CSAA可谓是MSAA的改进版,是NVIDIA收集用户反馈的信息后,对原有的MSAA服务进行的改进。MSAA工作时,显卡需要对整个画面作分析,并进行数据采样,进而知道哪里的墙面需要打磨,哪里的不需要。而CSAA则优化了获取数据的途径,剔除大量无用的数据,从而提高效率。假如我们要为锯齿处理支付一笔服务费,那CSAA可以帮我们大大节省花费,用户只需花2X MSAA的费用,就能获得4X CSAA的效果。总之,CSAA的效果比MSAA要好,但花费却大约是同级别MSAA的一半。

关闭MSAA后,人物毛发细节表现不佳,存在锯齿。

关闭MSAA后,人物毛发细节表现不佳,存在锯齿。

《半条命2》中的CFAA

CFAA的曾用名为Cross Fire Anti-aliasing,现命名为Custom Filter Anti-aliasing。游戏《半条命2》就是运用了CFAA技术的代表作之一。

NVIDIA的CSAA大红大紫,使得AMD妒忌不已。AMD不甘示弱,研发了新的处理技术CFAA。它的本质与MSAA大致相同,但CFAA独特的地方在于它扩大了数据采样范围,可以采集更多的数据,可更精确地知道需要打磨哪里。虽然采集的量提高了,但存在不少共享取样。因此取样数量远远低于MSAA,效率更高。从理论上讲,CFAA的性价比MSAA要好。在实际应用中,这样看似“勤奋”的做法所获得的实际收效却并不理想。

《星际争霸Ⅱ》中的MLAA

MLAA的全称是Morphological Anti-Aliasing,即形态抗锯齿。运用了MLAA技术的游戏作品很多,如:《地铁2033》等。在AMD Radeon HD 6000顺利生产的同时,MLAA服务也随即推出。MLAA赋予了打磨工新的“天赋异能”,使用这些异能,打磨工就能处理透明部分中需要打磨的部分。锯齿较明显的地方,工人会对其进行模糊处理,使棱角圆滑。虽然画面锯齿的处理效果比MSAA要好,但处理画面中的文字时,MLAA可要犯愁,因为MLAA会对画面棱角部分进行模糊处理,一旦这部分画面含有文字,原本棱角分明的字体会变粗。 从《星际争霸Ⅱ》的墙面截图可以知,两图的字母“R”差别很大,MLAA技术使字体变得圆润,失去原有的锐利感,但整体画面效果还是不错的。

《魔兽世界》样板房的墙面

《魔兽世界》样板房的墙面

《战地3》中的SRAA

SRAA即Subpixel Reconstruction Anti-Aliasing(子像素重建反锯齿)。MLAA的出现抢占了不少MSAA的市场份额,为巩固霸主地位,NVIDIA推出新型的SRAA服务以抗衡MLAA。SRAA使用“移形换影”之术,即把需要处理的画面置换成一个已经过高倍数打磨处理的画面。从打磨到重新置换成型需一定的时间,但所花费的时间仅需数毫秒即可完成,所以用户几乎感觉不到延迟。

未开启MLAA时,单词“Resolution”的字母“R”轮廓锐利。

未开启MLAA时,单词“Resolution”的字母“R”轮廓锐利。

开启MLAA后,单词“Resolution”的字母“R”轮廓模糊。

开启MLAA后,单词“Resolution”的字母“R”轮廓模糊。

通过《战地3》中的截图不难看出SRAA带来的震撼,左图为未经处理的墙面,而右图则是经过SRAA处理的墙面。未经处理的墙面凹凸不平,绝对是视觉折磨。经过处理的墙面平滑细腻,让人赏心悦目。可惜的是,SRAA这样先进的服务目前还未正式推出,想尝鲜的客户还要等上一段时间。

《战地3》中,启用与关闭SRAA技术对楼房走廊画面的影响。

《战地3》中,启用与关闭SRAA技术对楼房走廊画面的影响。

写在后

一些读者会问,为什么使用A卡和N卡玩同一款游戏,AA选项却不一样?事实上,答案已经在本文给大家讲过,NVIDIA与AMD对出品的AA技术拥有专利权。游戏厂商会依据游戏的特性、自己研发能力等因素来为所发行的游戏搭配相应的AA技术。由于AMD、NVIDIA两家显卡厂商支持的AA技术都不同,所以用户在玩游戏时,会发现某一游戏只能开启某一家AA的特效而不是两家都能开启。如《失落的星球2》支持MSAA和CSAA,用户使用N卡能开启MSAA和CSAA,而A卡用户则只能开启MSAA。如用户要强行在游戏中使用自家显卡的AA技术,那只能通过显卡控制中心强行开启,需要说明的是,这种方法并不是对所有游戏都有效。

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