畫質(zhì)升級殺招TXAA技術(shù)簡介

眾多后處理抗鋸齒技術(shù)（Post Process Anti-Aliasing，以下簡稱后處理AA）雖然憑借高效率紅極一時，但終究不算完美。NVIDIA在新一代開普勒GPU上開始支持TXAA，這個全新的后處理抗鋸齒技術(shù)卻將給我們帶來新的希望。

后處理抗鋸齒技術(shù)以較低的資源損耗和不錯的抗鋸齒效果，成為未來抗鋸齒技術(shù)發(fā)展的重要方向。AMD推出過MLAA，NVIDIA也推出了自家的FXAA，但它們都不完美，降低鋸齒的同時，都可能損害游戲畫質(zhì)，例如紋理變模糊和字體破壞。出現(xiàn)這種問題的原因，主要是這些后處理AA的處理位置實(shí)在是太“靠后”了，甚至在畫面完成后才進(jìn)行采樣處理，因此會對不需要進(jìn)行AA處理的部位也做一些不恰當(dāng)?shù)目逛忼X操作，最終導(dǎo)致畫面模糊。不過在開普勒發(fā)布會上，NVIDIA展示了一種全新的TXAA抗鋸齒技術(shù)，TXAA技術(shù)通過和游戲深度結(jié)合，帶來最優(yōu)秀的畫質(zhì)表現(xiàn)。

TXAA的原理

鋸齒現(xiàn)象主要是因為在對比度反差較大的物體邊緣上出現(xiàn)對比度較高的不平滑的間斷線所導(dǎo)致。傳統(tǒng)的抗鋸齒算法如MSAA等會采用更高的計算精度，讓物體邊緣的高對比度部分對比度降低、間斷尺寸變短，鋸齒則會出現(xiàn)明顯的減弱。而后處理抗鋸齒則通過檢查這些間斷的線段，并利用特殊的算法（一般是有方向性的模糊）將鋸齒部分本身模糊化、同時也降低邊緣部分原本非常明顯的的對比。

作為后處理抗鋸齒的一種，TXAA的基本原理和傳統(tǒng)后處理抗鋸齒基本相同。但TXAA和MLAA以及FXAA不同的是，后兩種技術(shù)一般會在畫面處理的最后時刻才發(fā)生作用，往往會“誤傷”很多本來不該做抗鋸齒的內(nèi)容。TXAA則不會直接出現(xiàn)在驅(qū)動中，而是和游戲廠商以及游戲引擎合作，在游戲中直接植入TXAA。這樣就可以將后處理放在恰當(dāng)?shù)奈恢茫热缭诩y理貼圖之前就先標(biāo)定需要做抗鋸齒的部位，或者干脆只對檢測到的幾何體邊緣做抗鋸齒操作，從而避免了字體模糊誤傷現(xiàn)象的出現(xiàn)。在抗鋸齒算法上，TXAA由于能夠精確鎖定鋸齒出現(xiàn)的部位，因此能夠采用效果最好的算法，帶來相當(dāng)優(yōu)秀的圖形畫質(zhì)。

TXAA的效果

根據(jù)NVIDIA的官方資料，TXAA可以以MSAA 2X的資源損耗，帶來近似MSAA 8X的抗鋸齒效果，或者以MSAA 4X的資源損耗，帶來遠(yuǎn)超MSAA 8X的抗鋸齒效果。在下圖中特別選定的容易出現(xiàn)鋸齒的傾斜物體邊緣，TXAA表現(xiàn)果然相當(dāng)出色，鋸齒現(xiàn)象大為減輕，同時物體本身的紋理卻沒有發(fā)生嚴(yán)重模糊等問題。此外，TXAA還可以對幀與幀之間出現(xiàn)的鋸齒帶來的閃爍現(xiàn)象進(jìn)行處理。由于鋸齒往往會隨著觀察者變化而變化，因此在玩家轉(zhuǎn)動視角時，一些特殊場景如樹葉、細(xì)密窗格等上的鋸齒會給畫面帶來明顯的抖動現(xiàn)象，這非常影響游戲畫質(zhì)和視覺體驗。TXAA通過對整個場景進(jìn)行抖動采樣，可降低閃爍發(fā)生，提供更穩(wěn)定的圖形質(zhì)量。

TXAA未來應(yīng)用更廣泛

目前支持TXAA的顯卡暫時只有新發(fā)布的GeForce GTX 600系列，老的顯卡由于架構(gòu)問題可能無法實(shí)現(xiàn)TXAA抗鋸齒。在游戲合作方面，Crytek以及EPIC等游戲廠商都表示將在旗下的下一代引擎中內(nèi)置TXAA技術(shù)，這樣一來，未來只要采用CryEngine或者Unreal Engine的游戲，就可以免費(fèi)獲得TXAA抗鋸齒技術(shù)。作為一款在游戲開發(fā)階段就開始支持的抗鋸齒技術(shù)，TXAA在帶來更好的畫質(zhì)的同時，資源損耗卻并不令人難以接受。未來，我們很可能看到鋸齒大幅度降低，畫質(zhì)表現(xiàn)更為出色的新游戲出現(xiàn)。TXAA目前尚在起步階段，它未來的應(yīng)用一定會更為廣泛。