全屏抗锯齿技术FSAA是什么

“全屏抗锯齿”是什么意思~

　　Full Scene/Screen Anti Aliasing (FSAA) ，是一种能够消除画面中图形边缘的锯齿，使画面看起来更为平滑的一种技术。而此抗锯齿(Anti-aliasing)的技术通常被运用於3D或文字的画面。其主要的方法是通过采样算法，就是将在图形边缘会造成锯齿的这些像素(pixel)与其周围的像素作一个平均的运算，增加像素的数目，达到像素之间平滑过渡的效果。但其缺点就是会造成画面有些许的模糊。在此篇文章中，将介绍两种被用来实现FSAA的主要技术-OrderedGridSuperSampling(OGSS)和RotatedGridSuperSampling(RGSS)。所谓的OGSS就是将原来的画面放大并且在这放大的画面中进行上色的动作，之后再将画面还原到原来的大小显示在萤幕上，这样的做法所得到画面会将画面中影像边缘的锯齿消除。而RGSS比OGSS多了一个调整取样(Jitter)的步骤来达成消除锯齿的目的。
　　去掉锯齿后，还可以模拟高分辨率游戏的精致画面。它是目前最热门的特效，主要用于1600 * 1200以下的低分辨率。理论上来说，在17寸显示器上，1600 * 1200分辨率已经很难看到锯齿，无须使用抗锯齿算法。如此类推，在19寸显示器上，必须使用1920 x 1080分辨率，总之，越大的显示器，分辨率越高，才越不会看到抗锯齿1920 x 1200。由于RAMDAC（Random Access Memory Digital to Analog Converter，随机存储器数/模转换器）频率和显示器制造技术的限制，我们不可能永无止境地提升显示器和显卡的分辨率，抗锯齿技术变得很有必要了。

Full Scene/Screen Anti Aliasing (FSAA) ，是一种能够消除画面中图形边缘的锯齿，使画面看起来更为平滑的一种技术。而此抗锯齿(Anti-aliasing)的技术通常被运用於3D或文字的画面。其主要的方法是通过采样算法，就是将在图形边缘会造成锯齿的这些像素(pixel)与其周围的像素作一个平均的运算，增加像素的数目，达到像素之间平滑过渡的效果。但其缺点就是会造成画面有些许的模糊。在此篇文章中，将介绍两种被用来实现FSAA的主要技术-OrderedGridSuperSampling(OGSS)和RotatedGridSuperSampling(RGSS)。所谓的OGSS就是将原来的画面放大并且在这放大的画面中进行上色的动作，之後再将画面还原到原来的大小显示在萤幕上，这样的做法所得到画面会将画面中影像边缘的锯齿消除。而RGSS比OGSS多了一个调整取样(Jitter)的步骤来达成消除锯齿的目的。

　Full Scene/Screen Anti Aliasing (FSAA) ，是一种能够消除画面中图形边缘的锯齿，使画面看起来更为平滑的一种技术。而此抗锯齿(Anti-aliasing)的技术通常被运用於3D或文字的画面。其主要的方法是通过采样算法，就是将在图形边缘会造成锯齿的这些像素(pixel)与其周围的像素作一个平均的运算，增加像素的数目，达到像素之间平滑过渡的效果。但其缺点就是会造成画面有些许的模糊。在此篇文章中，将介绍两种被用来实现FSAA的主要技术-OrderedGridSuperSampling(OGSS)和RotatedGridSuperSampling(RGSS)。所谓的OGSS就是将原来的画面放大并且在这放大的画面中进行上色的动作，之後再将画面还原到原来的大小显示在萤幕上，这样的做法所得到画面会将画面中影像边缘的锯齿消除。而RGSS比OGSS多了一个调整取样(Jitter)的步骤来达成消除锯齿的目的。
　　去掉锯齿后，还可以模拟高分辨率游戏的精致画面。它是目前最热门的特效，主要用于1600 * 1200以下的低分辨率。理论上来说，在17寸显示器上，1600 * 1200分辨率已经很难看到锯齿，无须使用抗锯齿算法。如此类推，在19寸显示器上，必须使用1920 x 1080分辨率，总之，越大的显示器，分辨率越高，才越不会看到抗锯齿1920 x 1200。由于RAMDAC（Random Access Memory Digital to Analog Converter，随机存储器数/模转换器）频率和显示器制造技术的限制，我们不可能永无止境地提升显示器和显卡的分辨率，抗锯齿技术变得很有必要了。
----baike

　　首先，让我们先来了解何为锯齿以及产生锯齿的原因。我们用图1来加以说明，在图1(a)中有一个类似山的形状的图形，而我们用一个网格来描绘此图形，在这网格中的每一个小方格我们称它为像素(pixel)，现在对这些像素作上色的动作，并以"0"，"1"来表示，若图形有通过像素的中心部分，我们称这像素被取样(sample)，则我们以"0"表示(或以黑色表示)，反之则以"1"表示(或以白色表示)；藉由这样规则，我们将上完色的图形显示在图1(b)。在图1(b)中我们发现在图形边缘的部分由原先平滑的边缘变成阶梯状边缘，这样的结果就是因为取样而造成的，我们称像这样阶梯状的边缘为锯齿(aliasing或jaggies)。
　　锯齿在电脑动画中的影响
　　接下来我们以图2来讨论锯齿在电脑动画中的影响。图2(a)为原始平滑的影像，图2(b)为图2(a)经由取样过後的图形，现在请各位想像一下图2(a)中的图形垂直的往下移动，移动过後的图形我们以图2(c)表示，而图2(d)为图2(c)经过取样後的图形。
　　首先我们先将焦点放在图2(a)及图2(c)中绿色的长方形上，在图2(a)中此绿色的长方形是涵盖四个像素的中心位置，因此这四个像素会被取样(如图2(b)所示)然而当它向下移动到图2(c)的位置时，此时这绿色的长方形并不涵盖任何的像素中心位置，因此没有任何一个像素被取样(如图2(d))。所以当我们比较图2(b)及图2(d)时，发现此绿色的长方形在图2(d)中消失了，因此当图形上下移动时，我们会发现此绿色的长方形会一下出现，一下消失，而产生闪动(flash)的现象，像这样的问题，我们可以藉由抗锯齿的演算法及技术来减少锯齿及闪动的现象。

　　在抗锯齿的演算法中，使用了一个重要的取样技术，我们称之为超级取样(SuperSampling)，我们将在下一个章节中详细的介绍这个技术。

　　超级取样(SuperSampling)
　　所谓的超级取样，就是藉着对一个像素作多次的取样来解决锯齿的问题，以这样的取样方式所获得的图形会更接近原来的图形，因此超级取样就是利用更多的取样点来增加图形的密度。举一个例子来说，图3(a)是一般的取样方式，也就是一个像素只取样一次，而图3(b)就是经过超级取样的结果。由图3(b)可以发现我们对每一个像素作多次的取样(此例为对每个像素作四次的取样)，而每一个取样的点我们称它为子取样(sub-sample)。
　　根据每个像素中子取样的位置可分为：OrderedGridSuper-Sampling(OGSS)以及RotatedGridSuper-Sampling(RGSS)两种超级取样抗锯齿的技术。

　　OrderedGridSuper-Sampling(OGSS)
　　OrderedGridSuper-Sampling是一种最常被使用来作为抗锯齿的超级取样技术。"OrderedGrid"就如它的名称一样，它将每一个像素中的子取样以整齐的方式排列，这些子取样像榘阵(matrix)的元素一样，依照水平和垂直的方式整齐的排列着(如图4(a)所示)。在图4(a)中，使用了水平和垂直皆向上取样(up-sampling)两倍(2X)的方式，我们可以用一个系数(如:2X,4X,16X,..等)来表示OGSS的形式，例如："2XOGSS"(如图4(a)所示)或是"4XOGSS"(如图4(b)所示)。有时候我们也可以用"tap"这个字来表示子取样的数目，如"4-tap"""16-tap"。所以一个16-tap的OGSS，就表示在水平及垂直这两个方向皆取样四次，如图4(b)所示。
　　我们可以利用上面介绍的OGSS的技术来实现FullSceneAnti-aliasing(FSAA)，在下一个章节中，我们将仔细的描述如何透过OGSS来达到FSAA的效果。
　　利用OGSS来实现FSAA的技术
　　在这个章节中，我们将描述如何以OGSS的方式来实现FSAA，其流程方块图如图5所示。
　　转换(Transform)及打光(Lighting)过程：
　　游戏引擎将一个真实的3D世界制造成一个虚拟的3D环境再藉由转换的过程转换到一个2D的萤幕上。在这个转换的过程中是使用了Direct3D以及OpenGL这两个3DAPI(ApplicationProgramInterface)。Direct3D和OpenGL是利用许多三角形来构成3D图形，每一个三角形在3D的空间中都有它们自己的顶点座标(Vertexcoordinates)，这些座标藉由3D显示卡及API的连结，来达成转换及打光的过程。

　　将3D虚拟座标作向上取样(Up-sampling)或超级取样(Super-sampling)：
　　当经过转换及打光的过程後，接着我们将对这些转换过後的座标作向上取样(Up-sampling)或超级取样(Super-sampling)的动作，将做完取样後的座标放在off-screen缓冲区(buffer)中。此off-screen缓冲区与Z和Stencil缓冲区类似，它最主要就是用来储存每个经过Super-sampling後的画面，但是它与front或back缓冲区不同，off-screenbuffer中的画面是不会显示在萤幕上的。Up-sampling的方法很简单，就是将整个萤幕的座标乘上一个系数(如：2,4,┅.等)，举个例子来说：如果有一个萤幕的解析度(resolution)是10＇10，而在这萤幕中一个三角形，此三角形的三个顶点分别是：(5,5)，(10,10)，(10,0)。现在我们将up-sampling的系数设成2，所以在经过up-sampling後的画面将变为20＇20(因为在水平及垂直方向都乘以2，也就是10＇2=20)，而画面中的三角形的座标也将变成(10,10)，(20,20)，(20,0)。所以在经过up-sampling的过程後我们得到一个比原来大四倍的画面，而此画面是储存於off-screenbuffer中。

　　在off-screenbuffer中上色(render)：
　　接着我们将经过up-sampling的画面在off-screenbuffer中作上色(render)的动作，此上色的方式与一般绘图上色的方式相同。

　　以Anti-aliasingfilter作向下取样(Down-sampling)：
　　当off-screenbuffer中的画面上色完成後，我们将得到一个高解析度的画面，但是此画面并不能显示在萤幕上，我们还必须经过向下取样(Down-sampling)的动作，将此高解析度的画面变成低解析度(也就是还原成原来画面的大小)。此Down-sampling的动作就是将四个子取样点的色彩值加以混和(假设up-sampling的系数为2)成为一个像素，简单的说就是将此四个邻近的子取样点的色彩值相加後再除以四，得到一个新的色彩值，举例来说：如果四个邻近的色彩值分别为150，200，100以及50，则我们可藉由(150+200+100+50)/4的运算式得到混合後的色彩值为125，所以这最後所得到的色彩值会介於四个邻近子取样色彩值的中间，藉由这样向下取样及平均值滤波器(averagefilter)的作用，使图形中高频的部分(通常是指图形的边缘部分)变的平滑，而达到抗锯齿的效果。

　　frontbuffer及backbuffer的互换：
　　当我们由off-screenbuffer得到一平滑的画面後，将此平滑的画面置於backbuffer中，之後再将backbuffer与frontbuffer中的画面互换并显示在萤幕上。

　　以上所描述的步骤就是以OGSS来实现FSAA的方法，在下一个章节中，我们将介绍如何以另外一种超级取样的方式　　　　-RotateGridSuper-Sampling(RGSS)来实现FSAA。 　　RotateGridSuper-Sampling(RGSS)
　　第二种利用超级取样来抗锯齿的技术为RotateGridSuper-Sampling(RGSS)，RGSS与OGSS的取样方式很类似，其两者最大的差别就在於子取样点的位置不同。OGSS的子取样点是在水平及垂直的方向整齐的排列(如图6(a)所示)，而RGSS的子取样点的位置则是旋转了一个角度(如图6(b))。 　　利用RGSS来实现FSAA的技术
　　以RGSS的方式来实现FSAA的技术，基本上与OGSS的方式大同小异，不过两者的差异就在於RGSS比OGSS多了一个"jitter"的步骤(图5)，而此"jitter"的步骤就是在於改变取样点的位置(如图7)。要改变(调整)取样点的位置有两种方式：一种是根据图形的特性来动态的调整取样点的位置，以获的更好抗锯齿功效；另一种则是将取样点固定旋转一个角度来达到抗锯齿的效果。
　　至目前为止，我们已经介绍了两种实现FSAA的方法(OGSS与RGSS)，这两种方式最大的差别就在於取样点的位置不同，而因为取样点的位置不一样，对於抗锯齿的效果也有所不同，在下一个章节里，我们将对这两种抗锯齿的方式做一个比较。

　　OGSS与RGSS的比较
　　图8(a)及图8(b)中分别显示OGSS与RGSS的取样点位置，有一个近似水平的边缘图形通过图上的六个像素(pixel)，我们藉着这两个图来比较OGSS与RGSS取样点的位置及最後混和後颜色的平滑度(smooth)。在图8(a)中，我们可发现OGSS的方式决定的取样点呈水平及垂直整齐的排列，而每个像素所得到的平均色彩值只有三种组合：0%(白色)，50%以及100%(黑色)，因此所的到的平滑效果并不理想，我们将混和後的颜色绘於每个图形下变的长方形中。在RGSS方面(图8(b)及图8(c))，可发现其混和後的颜色要比OGSS来的平滑许多。
　　图9说明两个子取样的RGSS与四个子取样的OGSS分别对接近水平边缘的图形作抗锯齿的效果。比较图9(b)与图9(c)可发现两个子取样(2sub-sample)的RGSS与四个子取样(4sub-sample)的OGSS效果相当的接近。
　　由上面的图形，也许各位读者会认为RGSS在水平方向或是垂直方向的表现皆优於OGSS，其实这并不全然正确，读者应该还记得RGSS在做Anti-aliasing的效果时，必须去调整取样点的位置，调整位置的方式可分为动态调整或固定旋转某个角度来取样，这样的一个步骤，会消耗一些系统的资源及时间来做变换，而且若是使用固定旋转一个角度的方式来做RGSS的Anti-aliasing，其所呈现出来的效果未必会比OGSS的效果好，反观OGSS的方式是不需花费这样的资源及时间就可达到Anti-aliasing的效果，虽然效果不及RGSS来的好，但经由许的的实验证明，这两种方式所产生Anti-aliasing的效果，对於人眼的感知度来说，事实上并没有多的差别。

　　结论
　　无疑的，FSAA在现在或不久的将来，对於画面品质的改善是相当重要的技术。如果你很重视画面的更新率(framerate)，则FSAA是不值得你去用的。但是对於3DRTS或3DRPG这样不需太高FPS(FramePerSecond)的游戏来说，则FSAA是最好的选择。

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广灵县13366732466： 设置里面的全屏抗锯齿是什么？
寸典福善： 就是使画质更清晰~

广灵县13366732466： 什么是抗锯齿?电脑的？
寸典福善： 抗锯齿(Anti-aliasing):标准翻译为”抗图像折叠失真“.由于在3D图像中,受分辨的制约,物体边缘总会或多或少的呈现三角形的锯齿,而抗锯齿就是指对图像边缘进行柔化处理,使图像边缘看起来更平滑,更接近实物的物体.它是提高画质以使之柔和的一种方法.如今最新的全屏抗锯齿(FullSceneAnti-Aliasing)可以有效的消除多边形结合处(特别是较小的多边形间组合中)的错位现象,降低了图像的失真度.全景抗锯齿在进行处理时,须对图像附近的像素进行2-4次采样,以达到不同级别的抗锯齿效果.简单的说也就是将图像边缘及其两侧的像素颜色进行混合,然后用新生成的具有混合特性的点来替换原来位置上的点以达到柔化物体外形、消除锯齿的效果.

广灵县13366732466： 3D网络游戏里的视频设置有个全屏抗锯齿是什么意思?？
寸典福善： 就是把图片的边缘变成没有锯齿的图片,很耗显卡的,建议没有高端显卡不要开

广灵县13366732466： 抗锯齿中的2X 4X 是什么意思? - ？
寸典福善： 就是抗锯齿的程度,前面的数字越大游戏里面物体的边缘越平整,就越真实,目前最大是16X 抗锯齿有很多算法,统称为FSAA 最普遍的算法是MSAA,意为多重采样抗锯齿,也就是我们看到的那些后面不额外跟着其他字母的,比如2x、4x、8x ...

广灵县13366732466： 请电脑专家解释一下电脑显卡性能的优劣怎样评定,主要的性能指标有哪? ？
寸典福善： 显卡主要性能指标 : 1、 帧率(Frames per Second) 每秒的帧数(fps)或者说帧... 5、T-buffer T-buffer在硬件上完全支持全屏幕抗锯齿,即使在640*480这种相对较低的...