解读NVIDIA的黑科技：MFAA超高效能抗锯齿 _ 游民星空 GamerSky.com

　　速度与画质一直都是3D游戏追求的两大终极目标，但很多时候，速度与画质总是鱼和熊掌不可兼得，想要开启高级特效必然会损失帧数导致流畅度下降，因此就需要硬件厂商不断的研发出性能更强的GPU，也需要软件厂商研发出更高效率的图形技术。

　　抗锯齿（Anti-Aliasing，简写为AA）就是这样一项很特别的图形技术，它能够明显的改善游戏画面表现力，同时也会让游戏帧数大幅下降。所以多年以来，不论是显卡厂商还是游戏开发商，都在努力的改进抗锯齿效率，开发出新的抗锯齿模式，让游戏画质变得更好，同时也不至于让性能损失太多。

　　所以，大家一定听过或者见过以下这些抗锯齿中的一种甚至多种，如：MSAA、CSAA、CFAA、FXAA、TSAA……今天笔者就为大家详细解读3D游戏中的锯齿是如何产生的，回顾最常见的MSAA技术的原理和优缺点，最后介绍NVIDIA新开发的一种效率极高的抗锯齿技术——MFAA。

为什么会产生锯齿？

　　我们知道，显示屏是由一个个方块像素点组成的，这些方块像素点在显示斜向或圆形物体时，会不可避免的在边缘产生锯齿状的线条。就像马赛克一样，只不过是薄码而已……

高分屏能否自动消除锯齿？

　　当显示器的分辨率或显示屏的PPI（每英寸的像素数）足够大时，人眼将无法看清具体的像素点，但相邻像素之间的色彩差异也会产生明显的错落感，高分辨率/PPI由于像素变得非常细腻，可以同比缩小锯齿，但仍不能完全消除锯齿。

抗锯齿技术是如何抵抗锯齿的？

　　前面说过，方块像素显示斜向或圆形物体时，锯齿是无可避免的，抗锯齿也无法消除锯齿，但它能通过欺骗人眼的方法，让锯齿的棱角显得不那么明显：

　　如上图所示，方法就是对锯齿所在位置的像素及相邻像素进行比对采样处理，计算出该像素应该显示多少比例的灰阶值，而不是“非黑即白”的显示模式。比如4xAA就是对每个像素采样4次，原本该像素只有0、1两种显示模式，开启4xAA后就能显示0、1/4、1/2、3/4、1五种模式。

　　如此一来，棱角分明的锯齿边缘，就会显得比较模糊，色彩过渡比较自然，就不会那么刺眼了，锯齿一定程度上被消除了。

MSAA占据主导位置，4xMSAA使用最广泛

　　MSAA的全称是Multi Sampling Anti-Aliasing，多重采样抗锯齿。MSAA只对Z缓存和模板缓存中的数据进行采样处理，可以简单理解为只对多边形的边缘进行抗锯齿处理，而忽略非边缘像素（因此可能会在一些特殊位置残留一些锯齿）。这样的话，相比SSAA对画面中所有数据进行处理，MSAA对资源的消耗需求大大减弱，因此MSAA在游戏中使用最广泛，多年来一直占据主导位置。

　　通常在游戏中会提供2x、4x、8x三种抗锯齿级别，一般最常用的就是4x这种模式，因为4x和8x的画质差别已经很小了。

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• 第2页：开启抗锯齿后的影响有哪些？

开启抗锯齿性能损失有多大？

　　可以看出，4x抗锯齿虽然效果最好，但性能损失比较大，而2x性能损失最小，可以说效率最高。

NVIDIA的黑科技：MFAA超高效能抗锯齿

　　鉴于高倍MSAA性能损失较大的问题，NVIDIA在MSAA的基础上开发出了一种“投机取巧”的技术：Multi-Frame Sampled Anti-Aliasing（MFAA），从字面上来看它是MSAA的一个变种，可以翻译为“多帧多重采样抗锯齿”。

　　上图为MFAA的工作原理，奇数帧在水平方向进行一次2xMSAA采样，偶数帧在垂直方向进行另外一次2xMSAA采样，然后通过软件算法将其合成，最终的采样结果与直接进行4xMSAA没有区别。

　　可能会有人担心，对相邻的两帧进行两次2xMSAA采样合成会不会造成画质损失，尤其是当画面运动幅度较大时？其实MFAA都是对物体边缘进行采样，无论运动幅度多大都有固定的几何轨迹，因此两帧始终会在固定的像素点进行合成，不会产生错乱，合成之后的采样效果自然也不会与MSAA有啥区别。

4xMSAA的画质与4xMFAA完全相同，4xMSAA的性能接近与2xMSAA

4xMFAA的画质与4xMSAA没有区别

　　当然，通过算法将两次2xMSAA合成为4xMFAA，性能肯定会有损失的，NVIDIA官方称性能损失会在5%以内，这样4xMFAA的性能自然会远超4xMSAA，只是略低于2xMSAA。同理可以实现8xMFAA的性能远超8xMSAA，略低于4xMSAA。

4xMFAA的帧数比4xMSAA高30%

　　通过这样一个简单而有创意的技术，可以免费让NVIDIA显卡的抗锯齿性能提高30%，这不是黑科技是什么^_^

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